Constitutive model for rate-independent behavior of saturated frozen soils: Fid-Bau Portal

Constitutive model for rate-independent behavior of saturated frozen soils

Kadivar, M

Le comportement mécanique des sols gelés est fortement affecté par la quantité de glace. La quantité de glace dépend de la température et des contraintes mécaniques appliquées. L’influence de la teneur en glace et de la température sur le comportement mécanique et les effets de couplage sur le sens inverse peut être mentionnée comme la principale différence entre les sols gelés et non gelés. À la lumière de cette différence, un modèle constitutif élastoplastique est proposé pour décrire le comportement de contrainte–déformation des sols gelés saturés est proposé. En divisant la contrainte totale en pression du fluide et en contrainte de phase solide, en plus de l’examen de la succion cryogénique, le modèle est élaboré dans le cadre des variables d’état de deux contraintes. Le modèle proposé est en mesure de représenter beaucoup de caractéristiques fondamentales du comportement des sols gelés comme le phénomène de ségrégation de glace et l’affaiblissement de la force dû à la pression de fusion. En état non gelé, le modèle devient un modèle conventionnel de l’état critique. Les prédictions typiques du modèle pour simuler l’évolution caractéristique du comportement de sol gelé est décrit qualitativement. Les prédictions du modèle sont également comparées avec les résultats des tests disponibles et un accord raisonnable est atteint. [Traduit par la Rédaction]

The mechanical behavior of frozen soils is strongly affected by the amount of ice. The amount of ice depends on the temperature and the applied mechanical stresses. The influence of ice content and temperature on the mechanical behavior and the coupling effects on the reverse direction can be mentioned as the main difference between frozen and unfrozen soils. In the light of this difference, an elastoplastic constitutive model for describing the stress–strain behavior of saturated frozen soils is proposed. By dividing the total stress into fluid pressure and solid phase stress, in addition to consideration of the cryogenic suction, the model is formulated within the framework of two-stress state variables. The proposed model is able to represent many of the fundamental features of the behavior of frozen soils, such as ice segregation phenomenon and strength weakening due to pressure melting. In the unfrozen state the model becomes a conventional critical state model. Typical predictions of the model for simulating the characteristic trends of the frozen soil behavior is described qualitatively. Model predictions are also compared with the available test results and reasonable agreement is achieved.