Hydro-mechanical behaviour of unsaturated soils

2014 ◽  
pp. 271-276
Author(s):  
V Sivakumar ◽  
N Vimalan
Keyword(s):  
Mechanical Behaviour ◽  
Unsaturated Soils

A framework for the behaviour of unsaturated expansive clays

1992 ◽  
Vol 29 (6) ◽  
pp. 1013-1032 ◽  
Author(s):  
A. Gens ◽  
E. E. Alonso
Keyword(s):  
Key Words ◽  
Mechanical Behaviour ◽  
Unsaturated Soils ◽  
Expansive Soils ◽  
Experimental Results ◽  
Structural Rearrangements ◽  
Expansive Clays ◽  
Clay Model ◽  
Model Predictions ◽  
Low Activity

The paper presents a framework for describing the mechanical behaviour of unsaturated expansive clays. It is an extension of an existing formulation developed for unsaturated soils of low activity. The extended framework is based on the distinction within the material of a microstructural level where the basic swelling of the active minerals takes place and a macrostructural level responsible for major structural rearrangements. By adopting simple assumptions concerning the coupling between the two levels, it is possible to reproduce major features of the behaviour of unsaturated expansive clays. Some selected qualitative comparisons between model predictions and experimental results reported in the literature are presented. Despite the simplified hypotheses made, a very encouraging agreement is obtained. Key words : capillarity, clay, model, unsaturation, suction, expansive soils.

Elastoplastic prediction of hydro-mechanical behaviour of unsaturated soils under undrained conditions

2008 ◽  
Vol 35 (6) ◽  
pp. 845-852 ◽  
Author(s):  
De’An Sun ◽  
Daichao Sheng ◽  
Li Xiang ◽  
Scott W. Sloan
Keyword(s):  
Mechanical Behaviour ◽  
Unsaturated Soils ◽  
Undrained Conditions

scholarly journals Application of single-board computers in experimental research on unsaturated soils

2020 ◽  
Vol 195 ◽  
pp. 02022
Author(s):  
Marius Milatz
Keyword(s):  
Uniaxial Compression ◽  
Mechanical Behaviour ◽  
Unsaturated Soils ◽  
Water Retention ◽  
University Teaching ◽  
Water Retention Curve ◽  
Raspberry Pi ◽  
Granular Soils ◽  
Compression Tests ◽  
Unsaturated Granular Soils

In this contribution, the application of single-board computers for the investigation of the hydro-mechanical behaviour of unsaturated granular soils is presented. Single-board computers, such as the Raspberry Pi or Arduino, have recently experienced a hype of applications in school and university teaching, in the maker scene, amongst hobbyists, but also in research. In combination with easy to learn and open programming languages, such as Python, individual experimental set-ups for research in unsaturated soil mechanics, using actuators and sensors can be easily developed with the help of different programmable hardware, such as stepper motors, analog-to-digital converters and other controller boards. For the experimental application in imaging of unsaturated granular soils by computed tomography (CT), we present a miniaturized uniaxial compression device for the measurement of unsaturated shear strength and capillary cohesion in CT-experiments. The device has already been applied for CT-imaging of the development of water distribution and capillary bridges in between different shear steps. Furthermore, a new fully programmable hydraulic experimental set-up for the automated investigation of transient hydraulic paths of the water retention curve of granular media is presented. Both devices have been developed in the framework of the Raspberry Pi single-board computer and Python programming language with simple and relatively inexpensive hardware components. In addition to the technical development of the testing devices, experimental results of the hydro-mechanical behaviour of unsaturated sand and glass beads, derived from uniaxial compression tests and water retention tests, will be presented.

scholarly journals Constitutive modelling of the mechanical behaviour of unsaturated soils

2016 ◽  
Author(s):  
Παναγιώτης Σιταρένιος
Keyword(s):  
Mechanical Behaviour ◽  
Unsaturated Soils ◽  
Constitutive Modelling

Ο κύριος σκοπός της διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός καταστατικού προσομοιώματος για μη κορεσμένα εδάφη, η τεκμηρίωσή του και η εισαγωγή του στο πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων Simulia Abaqus. Ο μερικός κορεσμός σε πρακτικό επίπεδο αφορά κυρίως φυσικά ή συμπυκνωμένα εδάφη με κοινό τους χαρακτηριστικό την ανισοτροπία της μηχανικής τους συμπεριφοράς. Για τον λόγο αυτό επιλέχθηκε στο προτεινόμενο καταστατικό προσομοίωμα να συμπεριληφθεί η δυνατότητα πρόβλεψης της ανισοτροπίας, με αποτέλεσμα το τελικό παραδοτέο να αποτελεί ένα νέο καταστατικό προσομοίωμα για ανισότροπα στερεοποιημένα, μη κορεσμένα εδαφικά υλικά, με δυνατότητα εξωτερικής ενσωμάτωσης στον κώδικα πεπερασμένων στοιχείων Simulia Abaqus.Τα προτεινόμενο καταστατικό προσομοίωμα χρησιμοποιεί ένα στρεβλό ελλειψοειδές ως την επιφάνεια πλαστικής διαρροής και ενσωματώνει έναν μη συσχετισμένο νόμο ροής, καθώς και έναν μικτό νόμο κράτυνσης για να περιγράψει με ακρίβεια τη συσχέτιση των καμπυλών εγγενούς συμπίεσης με το επίπεδο της επιβαλλόμενης τασικής ανισοτροπίας, αλλά και την τασική χαλάρωση που επιδεικνύουν ανισότροπα στερεοποιημένα εδαφικά υλικά σε δοκιμές αστράγγιστης τριαξονικής συμπίεσης. Η επέκταση του καταστατικού προσομοιώματος για εδαφικές καταστάσεις μερικού κορεσμού γίνεται με χρήση της τάσης εδαφικού σκελετού του Bishop ως η πρώτη καταστατική παράμετρος, καθώς και της μύζησης και του βαθμού κορεσμού ως επιπλέον καταστατικές παραμέτρους. Τέλος, ενσωματώνει μία καταστατική επιφάνεια τύπου Φόρτισης – Κατάρρευσης για την περιγραφή πλαστικών καταστάσεων που συνδέονται με φόρτιση επί καταστάσεων παρθενικής συμπίεσης υπό διαφορετικά επίπεδα μύζησης.Το προτεινόμενο καταστατικό προσομοίωμα ενσωματώνεται σε αλγόριθμο επίλυσης των καταστατικών εξισώσεων σε υλικό σημείο, ο οποίος χρησιμοποιείται τόσο για την εκτέλεση απλών προσομοιώσεων τυπικών τασικών οδεύσεων φόρτισης και μεταβολής της μύζησης σε υλικό σημείο, όσο και για την ενσωμάτωση του προσομοιώματος στον κώδικα πεπερασμένων στοιχείων Simulia Abaqus. Για την πραγματοποίηση προσομοιώσεων της συμπεριφοράς μη κορεσμένων εδαφών, ενσωματώνονται στον αλγόριθμο δυνατότητες συζευγμένης ανάλυσης της μηχανικής και υδραυλικής συμπεριφοράς μέσω ενός μαθηματικού προσομοιώματος περιγραφής της καμπύλης συγκράτησης ύδατος το οποίο περιλαμβάνει εξάρτηση της συμπεριφοράς από τις ογκομετρικές παραμορφώσεις.Για την επαλήθευση και αξιολόγηση του καταστατικού προσομοιώματος εκτελέστηκε ικανό πλήθος παραμετρικών αναλύσεων με σκοπό την επαλήθευση της συμμόρφωσης του προσομοιώματος με τις προβλέψεις του πλαισίου μηχανικής συμπεριφοράς, ενώ επιπρόσθετα βαθμονομήθηκε επί τη βάση εργαστηριακών αποτελεσμάτων που αφορούν σε τρία διαφορετικά εδάφη. Τέλος το προσομοίωμα εφαρμόστηκε σε σύνθετες αναλύσεις πεπερασμένων στοιχείων σε προβλήματα διάνοιξης σήραγγας με μηχανοποιημένη εκσκαφή καθώς και στην μελέτη της μηχανικής συμπεριφοράς μεμονωμένου επιφανειακού θεμελίου υπό συνθήκες μερικού κορεσμού του εδάφους θεμελίωσης. Προέκυψε ότι το προτεινόμενο καταστατικό προσομοίωμα δύναται να περιγράψει με επιτυχία τα κυριότερα μηχανικά χαρακτηριστικά ανισότροπα στερεοποιημένων εδαφών τόσο σε καταστάσεις πλήρους όσο και μερικού κορεσμού, ενώ η διατύπωσή του είναι σχετικά απλή και οι παράμετροί του εύκολα διακριβώσιμες στη βάση συνήθων εργαστηριακών δοκιμών. Πιο συγκεκριμένα, οι κυριότερες δυνατότητες του προτεινόμενου προσομοιώματος έγκεινται στην δυνατότητα περιγραφής με ακρίβεια της εξάρτηση των καμπυλών εγγενούς συμπίεσης από τον βαθμό της επιβαλλόμενης τασικής ανισοτροπίας, στην επιτυχή περιγραφή της συσσώρευσης πλαστικών παραμορφώσεις, στην επιτυχή περιγραφή της τασικής χαλάρωση που επιδεικνύουν ανισότροπα στερεοποιημένα εδαφικά υλικά καθώς και μίας ενιαίας κρίσιμης κατάστασης. Επιπρόσθετα περιγράφει επιτυχώς την μη γραμμική εξέλιξη της αντοχής μη κορεσμένων εδαφών με την μύζηση καθώς και ένα μέγιστο στις παραμορφώσεις λόγω διαβροχής.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document