Permanent deformation characteristics of saturated sand under cyclic loading: Fid-Bau Portal

Permanent deformation characteristics of saturated sand under cyclic loading

Sun, Qi

Le chemin de chargement comprenant notamment la rotation des contraintes principales (PSR) pendant le cisaillement constitue un phénomène important qu’on retrouve dans beaucoup de conditions de terrain. Typiquement pour les charges dues à la circulation, tant l’ampleur que la direction des contraintes principales peuvent varier avec le temps en raison du mouvement des véhicules et le chemin des contraintes peut être reproduit en forme de cœur dans l’espace de contraintes déviatoriques. Des essais triaxiaux conventionnels ne conviennent pas pour recréer ce type de chemins de contraintes en ce sens qu’aucune contrainte de cisaillement de torsion ne peut être appliquée sur les échantillons d’essai. Pour surmonter cette restriction, une série d’essais au moyen d’un appareil de cylindre creux a été menée sur le sable pour examiner les caractéristiques de déformation permanente dans des conditions drainées avec de différents niveaux de pression de confinement (σ c ), de ratio de contraintes verticales cycliques (CVSR) et de ratio de contraintes cycliques de torsion (η). Les résultats ont clairement montré une augmentation de la déformation permanente avec η, indiquant que l’effet de la PSR sur la déformation permanente ne pouvait pas être ignoré. Tant σ c que le CVSR ont aussi affecté la déformation permanente, qui était plus prononcée quand la PSR a été couplée dans l’essai. On a ensuite établi une formulation à cinq paramètres, qui a expliqué l’effet de la pression de confinement, de la contrainte déviatorique, de la contrainte de cisaillement de torsion et du nombre de cycles de chargement, pour analyser la déformation permanente. Les coefficients de formulation ont d’abord été déterminés et ont ensuite servi à expliquer les effets des variables de contraintes sur la déformation permanente. On a mené des études de validation pour aborder le caractère adéquat de la formulation qui prévoit la déformation permanente. [Traduit par la Rédaction]

The loading path involving principal stress rotation (PSR) during shear is an important phenomenon encountered in many field conditions. Typically for traffic loading, both the magnitude and direction of principal stresses may vary with time due to the motion of vehicles, and the stress path can be mimicked by a heart shape in the deviatoric stress space. Conventional triaxial tests are not suitable to recreate this type of stress path in that no torsional shear stress can be applied on the test samples. To overcome this limitation, a series of tests using a hollow cylinder apparatus were conducted on sand to investigate the permanent deformation characteristics under drained conditions with different levels of confining pressure (σ c ), cyclic vertical stress ratio (CVSR), and cyclic torsional stress ratio (η). The results clearly show an increase in the permanent deformation with η, indicating that the PSR effect on permanent deformation cannot be ignored. Both σ c and CVSR were found to also affect permanent deformation, which was more pronounced when PSR was coupled into the test. A five-parameter formulation that accounted for the effect of confining pressure, deviatoric stress, torsional shear stress, and number of loading cycles was subsequently established to analyze the permanent strain. The formulation coefficients were first determined and then used to explain the effects of stress variables on the permanent deformation. Validation studies were performed to address the adequacy of the formulation to predict permanent deformation.