Stress relaxation behavior in Virginia Beach sand: Fid-Bau Portal

Stress relaxation behavior in Virginia Beach sand

Lade, Poul V

Effects of strain rate on the stress–strain and subsequent stress relaxation behaviors have been studied by performing triaxial compression tests on dense Virginia Beach sand specimens at three different strain rates (ratio of 256 between the slowest and the fastest) under low and high confining pressures. For the tests performed under low confining pressure, the specimens that were initially sheared at a faster rate showed a slightly higher amount of stress relaxation, but almost identical stress–strain behaviors were achieved. For tests performed under high confining pressure, the same amount of strength was achieved at high axial strains (10% to 20%), but specimens sheared at higher strain rates showed a slightly stiffer stress–strain response at low axial strains (up to 10%). Similar to the tests performed under low confining pressure, higher strain rates produced higher amounts of stress relaxation to some extent. Effects of correction of axial strain due to load cell expansion and drainage condition during stress relaxation have also been studied and the results indicated that correction of axial strain and undrained condition will both increase the observed amount of stress relaxation. Moreover, a 1 day stress relaxation curve was obtained by connecting the ending stress–strain points of six stress relaxation tests initiated at different deviator stress levels, and this curve was found to be different from the 1 day creep curve obtained from a previous study. A long-term stress relaxation test was also performed, and it showed linear reduction of deviator stress with the logarithm of time during stress relaxation. Observations made are all aligned with the phenomenon of static fatigue and the proposed mechanism for time effects in granular materials.

Les effets de la vitesse de déformation sur la relation entre contrainte et déformation et sur les phénomènes de relaxation de contrainte qui suivent ont été étudiés par l’intermédiaire d’essais de compression triaxiale réalisés sur des échantillons de sable dense prélevés à Virginia Beach, à trois vitesses de déformation différentes (coefficient de 256 entre les vitesses minimale et maximale) et sous des pressions de confinement faibles et élevées. Dans le cas des essais effectués sous des pressions de confinement élevées, les échantillons initialement soumis au cisaillement avec une vitesse de déformation élevée ont présenté un niveau de relaxation de contrainte légèrement plus élevé, mais des comportements de contrainte–déformation presque identiques ont été observés. Dans le cas des essais réalisés sous des pressions de confinement élevées, le même niveau de résistance a été atteint pour des taux de déformations axiales importants (10 à 20 %) bien que les échantillons soumis au cisaillement avec des vitesses de déformation élevées aient présenté une courbe contrainte–déformation légèrement plus raide pour de faibles taux de déformation axiale (maximum de 10 %). Comme dans le cas des essais effectués sous des pressions de confinement faibles, des vitesses de déformation élevées ont donné lieu, dans une certaine mesure, à des niveaux de relaxation de contrainte plus élevés. Les effets de la correction de la déformation axiale due à la dilatation de la cellule manométrique et les conditions de drainage au cours de la relaxation de contrainte ont été également étudiés, les résultats montrant que la cette correction et des conditions non drainées font augmenter le niveau de relaxation de contrainte observé. En outre, on a obtenu une courbe de relaxation de contrainte sur une journée en connectant les valeurs de contrainte–déformation mesurées au cours de six essais de relaxation de contrainte réalisés à différents niveaux de contrainte déviatorique. On a alors constaté que cette courbe était différente de la courbe de fluage sur une journée obtenue lors d’une précédente étude. Un essai de relaxation de contrainte sur une longue durée a également été réalisé et montre une réduction linéaire de la contrainte déviatorique en fonction du logarithme du temps au cours de la relaxation de contrainte. Les observations effectuées corroborent toutes le phénomène de fatigue statique et le mécanisme lié aux effets de temps dans les matériaux granulaires. [Traduit par la Rédaction]