Numerical analysis of test embankment on soft ground using multi-laminate type model with destructuration

• Autorzy: Cudny M.

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna nasypu drogowego posadowionego na gruncie słabonośnym z zastosowaniem modelu wielopłaszczyznowego z destrukturyzacją

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A multi-laminate constitutive model for soft soils incorporating structural anisotropy is presented. Stress induced anisotropy of strength, which is present in multi-laminate type constitutive models, is augmented by directionally distributed overconsolidation. The model is presented in the elastic-plastic version in order to simulate strength anisotropy of soft clayey soils and destructuration effects. Performance of the model is shown for some element tests and for the numerical simulation of a trial road embankment constructed on soft clays at Haarajoki, Finland. The numerical calculations are completed with the commercial finite element code capable to perform coupled static/consolidation analysis of soils. Problems related to the initiation of in situ stress state, conditions of preconsolidation, as well as difficulties linked to estimation of the model parameters are discussed. Despite simple assumptions concerning field conditions and non-viscous formulation of the constitutive model, the obtained final results are of a sufficient accuracy for geotechnical practice.

PL

W artykule przedstawiono model wielopłaszczyznowy (multi-Iaminate) uwzgledniający anizotropię struktury słabonośnych gruntów drobnoziarnistych. Anizotropia indukowana naprężeniem, którą otrzymuje się przy zastosowaniu modeli wielopłaszczyznowych, jest dodatkowo wzmocniona poprzez wprowadzene prekonsolidacji zależnej od orientacji przestrzennej. Model przedstawiono w wersji sprężysto-plastycznej, w której możliwa jest symulacja anizotropii wytrzymałości słabonośnych gruntów drobnoziarnistych oraz zjawiska destrukturyzacji. Działanie modelu pokazano w symulacjach numerycznych wybranych badań elementarnych oraz przy zastosowaniu w modelowaniu numerycznym odkształcenia słabonośnego podłoża gruntowego pod próbnym nasypem drogowym w Haarajoki, Finlandia. Symulację numeryczną przeprowadzono przy użyciu komercyjnego programu metody elementów skończonych pozwalającego na analizę sprzężonych zagadnień brzegowych statyki i konsolidacji. Omówiono zagadnienia związane z przyjęciem warunków początkowych stanu naprężenia in situ oraz warunków prekonsolidacji, jak również przedstawiono problemy związane z przyjęciem parametrów modelu. Pomimo przyjęcia prostych zasad dotyczących warunków początkowych oraz przy pominięciu efektów lepkości w modelu konstytutywnym, otrzymane wyniki pozwoliły na osiągnięcie wystarczającej w praktyce geotechnicznej dokładności w stosunku do wartości pomierzonych.

Słowa kluczowe

EN

geomechanics; constitutive modelling; road embankment; soft soil; clay; multi-laminate type model; anisotropy

PL

geomechanika; modelowanie konstytutywne; nasyp drogowy; grunt słaby; ił; model wielopłaszczyznowy; anizotropia

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 57, nr 1
• Strony: 27--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il.

Twórcy

autor

Cudny M.

• Department of Geotechnics, Geology and Maritime Engineering, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Gdańsk University of Technology, Gdańsk, Poland,

Bibliografia

• 1. S. LEROUEIL, F. TAVENAS, F. BRUCY, P. LA ROCHELLE, R. MARIUS, Behavior of destructured natural clays, Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE 105(GT6): 759-778, 1979.
• 2. S. PIETRUSZCZAK, G.N. PANDE, Description of soil anisotropy based on multi-laminate framework, Short communication, International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics 25, 195-208, 2001.
• 3. Finnish National Road Administration, Competition to calculate settlements at the Haarajoki test embankment. Competition programme, Competition Materials. FinnRA, 1997.
• 4. A. AALTO, R. REKKONEN, M. LOJANDER, The calculations on Haarajoki test embankment with the finite element program Plaxis 6,31. [In:] A. Cividini (ed.), Proc. 4th Europ. Conf. on Numerical Methods in Geotechnical Engineering NUMGE98, Udine: 37-46, Springer, 1998.
• 5. A. YILDIZ, M. KARSTUNEN, H. KRENN, Effect of Anisotropy and Destructuration on Behavior of Haarajoki Test Embankment, International Journal of Geomechanics, ASCE. 9(4), 153-168, 2009.
• 6. G.N. PANDE, K.G. SHARMA, Multi-laminate model of clays - a numerical evaluation of the influence of rotation of the principal stress axes. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics 7, 397-418, 1983.
• 7. S. PIETRUSZCZAK, G.N. PANDE, Multi-laminate framework of soil models - plasticity formulation. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics 11, 651-658, 1987.
• 8. J. FLIEGE, U. MAIER, A Two-Stage Approach for Computing Cubature Formulae for the Sphere. Ergebnisberichte Angewandte Mathematik, Universitat Dortmund 139T, 1996; http://www.personal.soton.ac.uk/jf1w07/nodes/nodes.html.
• 9. J.B. BURLAND, On the compressibility and shear strength of natural clays, 30th Rankine lecture. Geotechnique 40(3), 329-378, 1990.
• 10. A. GENS, R. NOVA, Conceptual bases for a constitutive model for bonded soils and weak rocks. [In:] A. Anagnostopoulos, F. Schlosser, N. Kalteziotis & R. Frank (ed.), Geotechnical Engineering of Hard Soils - Soft Rocks, Proc. IS-Athens'93: 485-494, Rotterdam: Balkema, 1993.
• 11. R.B.J. BRINKGREVE, Plaxis finite element code for soil and rock analyses, Version 8. Lisse: Balkema, 2002.
• 12. M. CUDNY, P.A. VERMEER, On the modelling of anisotropy and destructuration of soft clays within the multi-laminate framework. Computers and Geotechnics 31, 1-22, 2004.