The Influence of Strains in Soil Mechanics

Abstract

Synopsis The aims, during the past 20 years, of the Cambridge research programme in soil mechanics are outlined. The principal objective is to develop an understanding of the stress–strain behaviour of soils so that reliable predictions can be made concerning their load-deformation characteristics at all working loads, rather than only loads at failure, in practical problems. A superstructure and its foundation can then be designed as a unit. The pressing need for the study of the load-deformation behaviour of soils in mixed boundary value problems at model scale is emphasized. New versatile shear test equipment which can impose a wide range of stress and/or strain paths, together with non-destructive methods of checking the uniformity of the behaviour of specimens, are briefly described. Typical data are presented for one problem, illustrating the variation of the passive pressure on a retaining wall with the displacement of that wall into sand. A revised statement of the Mohr-Coulomb failure criterion is proposed which takes account of the observed evidence that rupture surfaces coincide with zero-extension lines. The relationships of stress with velocity characteristics are discussed and it is indicated how they might be used to determine the load-deflexion behaviour of any structure on or in the soil, even when the soil is not initially uniform. The immediate practical importance of centrifugal model tests is shown briefly. Une esquisse est faite des buts, au cars des 20 dernières années, du programme de recherche de Cambridge relatif à la mécanique du sol. L'objectif principal est de réaliser une compréhension du comportement contrainte-déformation des sols afin que des prévisions sûres puissent être faites sur leurs caractéristiques de charge-déformation pour toutes les charges normales, plutôt que seulement pour les charges à la rupture, pour les problèmes pratiques. Une superstructure et sa fondation peuvent alors être dessinées sous forme d'une seule unité. On souligne le besoin urgent d'une étude du comportement charge-déformation des sols pour des problèmes de valeurs limites mixtes à l'échelle de la maquette. Une brève description est donnée d'un matériel nouveau et souple d'essai au cisaillement qui peut imposer une gamme étendue de trajectoires de contraintes et/au de déformations, ainsi que des méthodes non destructives pour vérifier l'uniformité du comportement des échantillons. On présente des données typiques dans le cas d'un problème, qui donnent une illustration de la variation de la pression passive exercée sur un mur de soutènement par rapport au déplacement de ce mur pénétrant dans du sable. On propose une révision de l'énoncé du critère de rupture de Mohr-Coulomb qui tient compte des témoignages observés selon lesquels les surfaces de rupture coincident avec les lignes de déformation à zéro. On discute des rapports entre les caractéristiques de contrainte et de vitesse et l'on indique comment ils pourraient être utilisés pour établir le comportement charge-affaissement d'une structure quelconque sur ou dans le sol, même lorsque le sol n'est pas uniforme à l'origine. On indique brièvement l'importance pratique immédiate des essais de maquettes centrifuges.

Influence of Particle Size on the Friction and Interfacial Shear Strength of Sands of Similar Morphology

“…Similar exercise was done for all other sands and it was observed that the thickness of shear bands is increasing with the particle size. Literature [41][42][43] suggests that the average thickness of the shear zone varies between 5 and 25 times the particle size. It has been also observed that the ratio between shear zone thickness and soil particle size depends on the scale of the test (ratio between sample size and particle size), with values considerably larger than 25 having been observed in large scale tests [44].…”

Non-Associated Plasticity for Soils, Concrete and Rock

“…For granular material this can be achieved by taking rp = 1(/, but this is not observed in triaxial testing and neither in shear testing (Roscoe, 1970). Furthermore, the idea is to be rejected from a theoretical viewpoint.…”

Stress-Dilatancy for Soils. Part III: Experimental Validation for the Biaxial Condition

“…Most geotechnical structures such as slopes, embankments, retaining walls, and strip foundations can be simplified into plane strain conditions, which are modelled in a plane strain biaxial apparatus [2], [5], [6], [25], [26], [30] and others or in true triaxial tests [18].…”

“…The stress, the strain, the stress and strain history and the stress level play important roles in the stressstrain behaviour of soil in shearing, especially in plane strain conditions ( [18], [23], [25], [31], [32]). …”