Stress-strain relations for dry and saturated sands. Part I: Incremental model

• Autorzy: Sawicki A. , Świdziński W.

Warianty tytułu

PL

Związki naprężenie-odkształcenie dla piasków suchych i nawodnionych. Część I: Model przyrostowy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The incremental model describing the pre-failure behaviour of granular soils is proposed. Firstly, the constitutive equations are derived from the extensive set of experimental data, for the triaxial configuration. The following features are included into the model: initial anisotropy, initial state of sand (i.e. either dilative or contractive), instability line. Then, the incremental constitutive equations are generalized to the 3D case, using techniques of tensor algebra. Finally, the model is re-derived for the undrained conditions in order to predict such phenomena as, for example, static liquefaction. The approach presented is an alternative to already classical approaches as the elasto-plasticity or hypoplasticity. The paper consists of two parts. Part I deals with the formulation of the model and its calibration, whereas Part II is devoted to verification of the model against experimental results.

PL

Zaproponowano model przyrostowy opisujący zachowanie się gruntów sypkich przed osiągnięciem stanu granicznego. Równania konstytutywne wyprowadzono bezpośrednio ze związków naprężenie-odkształcenie, otrzymanych z badań trójosiowych. W modelu uwzględniono początkową anizotropię gruntu, jego stan początkowy (dylatywny lub kontraktywny) oraz linię niestabilności. Równania przyrostowe zostały uogólnione na przypadek trójwymiarowy, zgodnie z regułami algebry tensorowej. Model zastosowano do symulacji zachowania się nawodnionego gruntu w warunkach bez odpływu wody z porów, co prowadzi między innymi do zjawiska upłynnienia. Przedstawione podejście jest alternatywą do modeli sprężysto-plastycznych oraz hipoplastycznych. Część I pracy dotyczy sformułowania modelu i jego kalibracji, a w części II przedstawiono predykcje modelu, które porównano z wynikami doświadczeń.

Słowa kluczowe

EN

granular soils; stress-strain characteristics; pre-failure behaviour; instability; liquefaction; anisotropy

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 48 nr 2
• Strony: 309--328
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sawicki A.

autor

Świdziński W.

• Institute of Hydro-Engineering, IBW PAN, Gdańsk-Oliwa, Poland,

Bibliografia

• 1. Betten J., 1988, Application of tensor functions to the formulation of field criteria for anisotropic materials, Int. Journal of Plasticity, 4, 29-46
• 2. Boehler J.P., Sawczuk A., 1970, ´Equilibre limite des sols anisotropes, Journal de M´ecanique, 9, 1, 5-33
• 3. Boehler J.P., Sawczuk A., 1977, On yielding of oriented solids, Acta Mechanica, 27, 185-206
• 4. Bolton M., 2001, The role of micro-mechanics in soil mechanics, Technical Report CUED/D-Soils/TR313, University of Cambridge
• 5. Głębowicz K., 2006, Hypoplastic modelling of pre-failure behaviour of Sand against experimental data, Arch. of Hydro-Engineering and Environ. Mech., 53, 1, 31-47
• 6. Kolymbas D., 2000a, Introduction to hypoplasticity, Advances in Geotechnical Engineering and Tunnelling, Balkema, Rotterdam/Brookfield
• 7. Kolymbas D., 2000b, The misery of constitutive modelling, In: Constitutive Modelling of Granular Materials, D. Kolymbas (Edit.), Springer, Berlin-Heidelberg-New York, 11-24
• 8. Menzies B.K., 1988, A computer controlled hydraulic triaxial testing system,ASTM, 977, 82-94
• 9. Poulos S.J., 1981, The steady state of deformation, J. Geotech. Engrg. ASCE,107, GT5, 501-516
• 10. Saada A., Bianchini G. (Edit.), 1987, Constitutive equations for granular non-cohesive soils, Proc. of Int. Workshop, Cleveland, Balkema, Rotterdam/Brookfield
• 11. Sawczuk A., Stutz P., 1968, On formulation of stress-strain relations for soils at failure, Journal of Applied Mathematics and Physics (ZAMP), 19, 5,770-778
• 12. Sawicki A., 2003, Cam-clay approach to modelling pre-failure behaviour of sand against experimental data, Arch. of Hydro-Engineering and Environ. Mech., 50, 3, 239-249
• 13. Sawicki A., 2008, 3D and 2D formulation of incremental stress-strain relations for granular soils, Arch. of Hydro-Engineering and Environ. Mech., 55, 1, 45-53
• 14. Sawicki A., Świdziński W., 2007, Drained against undrained behaviour of granular soils, Arch. of Hydro-Engineering and Environ. Mech., 54, 3, 207-222
• 15. Świdziński W., Mierczyński J., 2002, On the measurement of axial strains in the triaxial test, Arch. of Hydro-Engineering and Environ. Mech., 49, 1,23-41
• 16. Zienkiewicz O., Chan A., Pastor M., Schrefler B., Simoni T., 1999, Computational Geomechanics with Special Reference to Earthquake Engineering, J. Wiley & Sons, Chichester
• 17. Życzkowski M., 1973, Complex Loads in Plasticity Theory, PWN, Warsaw [in Polish]