Analysis of consolidation with constant rate of displacement: Fid-Bau Portal

Analysis of consolidation with constant rate of displacement

Muir Wood, David

The “constant rate of strain” consolidation test has been widely used for several decades to provide a continuous load–displacement response. An exact theoretical solution can be obtained for this consolidation problem. Two other solution techniques have pedagogic advantage in their simplicity, and in their ability to (i) clarify the phases of response of the consolidating sample and (ii) be extended to incorporate additional details of material response or testing configuration. The parabolic isochrone technique imposes a particular mode shape on the isochrones at all times. Treating the sample as a single system, and applying the boundary conditions at the system level, the governing equation becomes an ordinary differential equation. For more elaborate soil properties or experimental procedures a finite difference description of the problem is readily programmed and solved. These solution techniques are used to illustrate the importance of distinguishing between the observed response of the system — the soil specimen under test — and the behaviour of the soil elements that make up this system. Examples are given of erroneous conclusions that might be drawn if this distinction is not recognised.

Les essais de consolidation à « vitesse de déformation constante » ont été largement utilisés pendant des décennies pour fournir une courbe continue représentant le déplacement observé en fonction du chargement appliqué. Dans le cas de l’analyse de la consolidation à vitesse de déformation constante, une solution théorique exacte peut être obtenue. Deux autres méthodes de résolution du problème ont un avantage pédagogique en raison de leur simplicité, leur capacité à clarifier les phases de réponse de l’échantillon de consolidation et leur capacité à avoir un champ d’application plus large en intégrant des détails supplémentaires liés à la réponse matérielle ou à la configuration des essais. La technique des isochrones paraboliques impose une forme modale particulière aux isochrones en tout temps. Si l’on considère l’échantillon comme un système simple et que l’on applique les conditions limites à l’échelle du système, l’équation principale devient alors une équation différentielle ordinaire. Dans le cas de propriétés de sol ou de procédures expérimentales plus complexes, une description du problème à l’aide de la méthode des différences finies est facilement programmée et résolu. Ces méthodes de résolution servent à démontrer l’importance de faire la distinction entre la réponse du système observée (spécimen de sol soumis aux essais) et le comportement des éléments de sol qui constituent ce même système. On fournit également des exemples de conclusions erronées que l’on peut tirer si cette distinction n’est pas admise. [Traduit par la Rédaction]