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Case studies of three-dimensional effects on the behaviour of test embankments / Guangfeng Qu in Canadian geotechnical journal, Vol. 46 N° 11 (Novembre 2009) 

Public ISBD [article]  in Canadian geotechnical journal > Vol. 46 N° 11 (Novembre 2009) . - pp. 1356-1370 Titre : Case studies of three-dimensional effects on the behaviour of test embankments Type de document : texte imprimé Auteurs : Guangfeng Qu, Auteur ; Sean D. Hinchberger, Auteur ; K. Y. Lo, Auteur Article en page(s) : pp. 1356-1370 Note générale : Sciences de la Terre Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Three-dimensional  (3D)  Geometry  effect  Embankment  Test  fill  Finite  element  analysis  Case  study  Trois  dimensions  (3D  Effet  de  la  géométrie  Digue  Remblai  d’essai  Analyse  par  éléments  finis  Etude  de  cas Index. décimale : 550 Sciences auxiliaires de la géologie. Résumé : This paper uses both two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) finite element (FE) analyses to examine three cases involving the construction of full-scale test embankments to failure on soft clay deposits. By comparing the calculated fill thickness at failure from 2D and 3D analyses, it is shown that 3D effects are significant for all test fills, despite the dramatically different locations, fill thicknesses, and underlying clay deposits. In addition, the calculated undrained displacement and extent of failure from 3D analysis agree well with those measured in each case. The risk of neglecting 3D effects is highlighted by the analyses, where it is shown that failure to account for 3D effects while interpreting the response of a test embankment can lead to unsatisfactory performance of the actual long embankment. Finally, by comparing FE analysis results with well-known bearing capacity factors, it is shown that test embankments with a base length to width ratio less than 2 are more strongly influenced by 3D effects than spread footings on similar soil profiles. The analyses presented in this paper provide practical insight into some factors that should be taken into account for the design and construction of embankments and test fills on soft clay deposits. Cet article présente trois cas de digues d’essai placées sur des dépôts d’argile molle, de la construction à grande échelle jusqu’à la rupture, qui ont été examinés par analyse d’éléments finis en deux dimensions (2D) et trois dimensions (3D). En comparant les épaisseurs de remblai à la rupture calculées par les analyses 2D et 3D, on observe que les effets 3D sont importants pour tous les remblais testés, malgré les différences considérables dans l’emplacement géographique de chacun des cas, dans l’épaisseur de remblai, et dans les caractéristiques des dépôts argileux sous-jacents. De plus, le déplacement non drainé et l’importance de la rupture calculés à l’aide de l’analyse 3D correspondent bien avec les mesures réelles pour chaque cas. Les différentes analyses mettent en évidence les risques courus lorsque les effets 3D sont négligés. En effet, les analyses ont montré que le fait d’omettre les effets 3D lors de l’interprétation du comportement d’une digue d’essai peut amener à une conception non appropriée de la digue en pleine grandeur. Finalement, la comparaison des résultats de l’analyse par éléments finis avec des facteurs connus de capacité portante permet d’établir que les digues d’essai ayant un ratio de la longueur de la base sur la largeur de moins de 2 sont plus fortement influencées par les effets 3D que lorsque les semelles sont plus étendues, et ce sur un sol de même profil. L’analyse et les résultats présentés dans cet article amènent des connaissances pratiques sur les caractéristiques clés qui devraient être considérées pour la conception et la construction de digues d’essai sur de l’argile molle. DEWEY : 550 ISSN : 0008-3674 En ligne : http://rparticle.web-p.cisti.nrc.ca/rparticle/AbstractTemplateServlet?calyLang=f [...] [article] Case studies of three-dimensional effects on the behaviour of test embankments [texte imprimé] / Guangfeng Qu, Auteur ; Sean D. Hinchberger, Auteur ; K. Y. Lo, Auteur . - pp. 1356-1370. Sciences de la Terre Langues : Anglais (eng) in Canadian geotechnical journal > Vol. 46 N° 11 (Novembre 2009) . - pp. 1356-1370 Mots-clés : Three-dimensional  (3D)  Geometry  effect  Embankment  Test  fill  Finite  element  analysis  Case  study  Trois  dimensions  (3D  Effet  de  la  géométrie  Digue  Remblai  d’essai  Analyse  par  éléments  finis  Etude  de  cas Index. décimale : 550 Sciences auxiliaires de la géologie. Résumé : This paper uses both two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) finite element (FE) analyses to examine three cases involving the construction of full-scale test embankments to failure on soft clay deposits. By comparing the calculated fill thickness at failure from 2D and 3D analyses, it is shown that 3D effects are significant for all test fills, despite the dramatically different locations, fill thicknesses, and underlying clay deposits. In addition, the calculated undrained displacement and extent of failure from 3D analysis agree well with those measured in each case. The risk of neglecting 3D effects is highlighted by the analyses, where it is shown that failure to account for 3D effects while interpreting the response of a test embankment can lead to unsatisfactory performance of the actual long embankment. Finally, by comparing FE analysis results with well-known bearing capacity factors, it is shown that test embankments with a base length to width ratio less than 2 are more strongly influenced by 3D effects than spread footings on similar soil profiles. The analyses presented in this paper provide practical insight into some factors that should be taken into account for the design and construction of embankments and test fills on soft clay deposits. Cet article présente trois cas de digues d’essai placées sur des dépôts d’argile molle, de la construction à grande échelle jusqu’à la rupture, qui ont été examinés par analyse d’éléments finis en deux dimensions (2D) et trois dimensions (3D). En comparant les épaisseurs de remblai à la rupture calculées par les analyses 2D et 3D, on observe que les effets 3D sont importants pour tous les remblais testés, malgré les différences considérables dans l’emplacement géographique de chacun des cas, dans l’épaisseur de remblai, et dans les caractéristiques des dépôts argileux sous-jacents. De plus, le déplacement non drainé et l’importance de la rupture calculés à l’aide de l’analyse 3D correspondent bien avec les mesures réelles pour chaque cas. Les différentes analyses mettent en évidence les risques courus lorsque les effets 3D sont négligés. En effet, les analyses ont montré que le fait d’omettre les effets 3D lors de l’interprétation du comportement d’une digue d’essai peut amener à une conception non appropriée de la digue en pleine grandeur. Finalement, la comparaison des résultats de l’analyse par éléments finis avec des facteurs connus de capacité portante permet d’établir que les digues d’essai ayant un ratio de la longueur de la base sur la largeur de moins de 2 sont plus fortement influencées par les effets 3D que lorsque les semelles sont plus étendues, et ce sur un sol de même profil. L’analyse et les résultats présentés dans cet article amènent des connaissances pratiques sur les caractéristiques clés qui devraient être considérées pour la conception et la construction de digues d’essai sur de l’argile molle. DEWEY : 550 ISSN : 0008-3674 En ligne : http://rparticle.web-p.cisti.nrc.ca/rparticle/AbstractTemplateServlet?calyLang=f [...]

Simple single-surface failure criterion for concrete / Sean D. Hinchberger in Journal of engineering mechanics, Vol. 135 N° 7 (Juillet 2009) 

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol. 135 N° 7 (Juillet 2009) . - pp. 729-732 Titre : Simple single-surface failure criterion for concrete Type de document : texte imprimé Auteurs : Sean D. Hinchberger, Auteur Article en page(s) : pp. 729-732 Note générale : Mécanique appliquée Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Concrete  Material  properties  Compressive  strength  Tensile  strength  Biaxial  stress  Failures. Résumé : This technical note presents a new single-surface failure criterion for concrete that is derived using an approach developed for geologic materials. The main advantage of the proposed failure criterion is its simplicity and ease of implementation into nonlinear finite-element programs compared to existing criteria based on tension and compression meridians and a third function defining the deviatoric trace between meridians. The new failure criterion is able to closely describe concrete strength under general three-dimensional stress states and it gives improved predictions of concrete strength under plane stress conditions compared to existing single function models. A method for deriving the strength parameters is presented so that practitioners may consider adapting the function for materials such as high-strength or steel fiber-reinforced concrete. The work summarized herein is considered novel practical information that should be of use to practitioners wanting to implement simple phenomenological models for concrete in their finite element codes. DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : http://ascelibrary.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JENMDT000 [...] [article] Simple single-surface failure criterion for concrete [texte imprimé] / Sean D. Hinchberger, Auteur . - pp. 729-732. Mécanique appliquée Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 135 N° 7 (Juillet 2009) . - pp. 729-732 Mots-clés : Concrete  Material  properties  Compressive  strength  Tensile  strength  Biaxial  stress  Failures. Résumé : This technical note presents a new single-surface failure criterion for concrete that is derived using an approach developed for geologic materials. The main advantage of the proposed failure criterion is its simplicity and ease of implementation into nonlinear finite-element programs compared to existing criteria based on tension and compression meridians and a third function defining the deviatoric trace between meridians. The new failure criterion is able to closely describe concrete strength under general three-dimensional stress states and it gives improved predictions of concrete strength under plane stress conditions compared to existing single function models. A method for deriving the strength parameters is presented so that practitioners may consider adapting the function for materials such as high-strength or steel fiber-reinforced concrete. The work summarized herein is considered novel practical information that should be of use to practitioners wanting to implement simple phenomenological models for concrete in their finite element codes. DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : http://ascelibrary.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JENMDT000 [...]

Viscoplastic constitutive approach for rate-sensitive structured clays / Sean D. Hinchberger in Canadian geotechnical journal, Vol. 46 N° 6 (Juin 2009) 

Public ISBD [article]  in Canadian geotechnical journal > Vol. 46 N° 6 (Juin 2009) . - pp. 609-626 Titre : Viscoplastic constitutive approach for rate-sensitive structured clays Type de document : texte imprimé Auteurs : Sean D. Hinchberger, Auteur ; Guangfeng Qu, Auteur Article en page(s) : pp. 609-626 Note générale : Sciences de la Terre Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Structure  Creep  rupture  Elastic–viscoplastic  Damage  law  State-dependent  fluidity  Stress  relaxation  Structure  Rupture  en  fluage  Elastique–viscoplastique  Loi  du  dommage  Fluidité  dépendante  de  l’état  Relaxation  des  contraintes Index. décimale : 550 Sciences auxiliaires de la géologie. Résumé : This paper extends an existing elastic–viscoplastic (EVP) constitutive model using a state-dependent viscosity parameter to describe the engineering response of undisturbed structured clay. The term structure refers to the effects of fabric and weak cementation bonds between clay particles. The extended constitutive model is coupled with the Biot consolidation theory and is formulated to describe the intrinsic or unstructured response of clay using overstress viscoplasticity, an elliptical cap yield surface, Drucker–Prager failure envelope, and a hardening law from critical state theory. The clay structure is mathematically accounted for by assuming that the initial fluidity of structured clay at yield and failure is very low and that the fluidity increases with increasing plastic strain. This process is usually referred to as “destructuration.” The formulation is evaluated using Saint-Jean-Vianney (SJV) clay by comparing calculated and measured behaviour during consolidated isotropically undrained triaxial compression, triaxial creep, and constant rate-of-strain Ko′-consolidation tests. The comparisons indicate that the EVP constitutive model can describe most of the rate-sensitive behaviour of SJV clay during both drained and undrained laboratory tests involving either constant-volume shear or predominantly volumetric compression of the soil skeleton. Cet article présente une extension d’un modèle constitutif élastique–viscoplastique (EVP), utilisant un paramètre de viscosité dépendant de l’état, dans le but de décrire la réponse de l’argile structurale non dérangée. Le terme structure réfère aux effets de l’assemblage et des faibles liens de cimentation entre les particules d’argile. Le modèle constitutif étendu est couplé avec la théorie de consolidation de Biot et est formulé pour décrire les réponses intrinsèques ou non structurées de l’argile en utilisant la viscoplasticité en surcharge, une surface de limite élastique elliptique, une enveloppe de rupture de Drucker–Prager et une loi de durcissement provenant de la théorie de l’état critique. La structure de l’argile est représentée mathématiquement en considérant que la fluidité initiale de l’argile structurée à la limite élastique et à la rupture est très faible et que la fluidité augmente avec l’augmentation de la déformation plastique. Ce processus est généralement nommé « déstructuration ». La formulation est évaluée à partir d’argile de Saint-Jean-Vianney (SJV) en comparant le comportement calculé et mesuré durant la compression uniaxiale isotropique en condition non drainée, le fluage triaxial, et des essais de consolidation à taux de déformation constant Ko′. Les comparaisons indiquent que le modèle constitutif EVP peut décrire la plupart des comportements de l’argile SJV durant des essais de laboratoire drainés et non drainés impliquant soit du cisaillement à volume constant ou une compression principalement volumétrique du squelette du sol. DEWEY : 550 ISSN : 0008-3674 En ligne : http://rparticle.web-p.cisti.nrc.ca/rparticle/AbstractTemplateServlet?calyLang=f [...] [article] Viscoplastic constitutive approach for rate-sensitive structured clays [texte imprimé] / Sean D. Hinchberger, Auteur ; Guangfeng Qu, Auteur . - pp. 609-626. Sciences de la Terre Langues : Anglais (eng) in Canadian geotechnical journal > Vol. 46 N° 6 (Juin 2009) . - pp. 609-626 Mots-clés : Structure  Creep  rupture  Elastic–viscoplastic  Damage  law  State-dependent  fluidity  Stress  relaxation  Structure  Rupture  en  fluage  Elastique–viscoplastique  Loi  du  dommage  Fluidité  dépendante  de  l’état  Relaxation  des  contraintes Index. décimale : 550 Sciences auxiliaires de la géologie. Résumé : This paper extends an existing elastic–viscoplastic (EVP) constitutive model using a state-dependent viscosity parameter to describe the engineering response of undisturbed structured clay. The term structure refers to the effects of fabric and weak cementation bonds between clay particles. The extended constitutive model is coupled with the Biot consolidation theory and is formulated to describe the intrinsic or unstructured response of clay using overstress viscoplasticity, an elliptical cap yield surface, Drucker–Prager failure envelope, and a hardening law from critical state theory. The clay structure is mathematically accounted for by assuming that the initial fluidity of structured clay at yield and failure is very low and that the fluidity increases with increasing plastic strain. This process is usually referred to as “destructuration.” The formulation is evaluated using Saint-Jean-Vianney (SJV) clay by comparing calculated and measured behaviour during consolidated isotropically undrained triaxial compression, triaxial creep, and constant rate-of-strain Ko′-consolidation tests. The comparisons indicate that the EVP constitutive model can describe most of the rate-sensitive behaviour of SJV clay during both drained and undrained laboratory tests involving either constant-volume shear or predominantly volumetric compression of the soil skeleton. Cet article présente une extension d’un modèle constitutif élastique–viscoplastique (EVP), utilisant un paramètre de viscosité dépendant de l’état, dans le but de décrire la réponse de l’argile structurale non dérangée. Le terme structure réfère aux effets de l’assemblage et des faibles liens de cimentation entre les particules d’argile. Le modèle constitutif étendu est couplé avec la théorie de consolidation de Biot et est formulé pour décrire les réponses intrinsèques ou non structurées de l’argile en utilisant la viscoplasticité en surcharge, une surface de limite élastique elliptique, une enveloppe de rupture de Drucker–Prager et une loi de durcissement provenant de la théorie de l’état critique. La structure de l’argile est représentée mathématiquement en considérant que la fluidité initiale de l’argile structurée à la limite élastique et à la rupture est très faible et que la fluidité augmente avec l’augmentation de la déformation plastique. Ce processus est généralement nommé « déstructuration ». La formulation est évaluée à partir d’argile de Saint-Jean-Vianney (SJV) en comparant le comportement calculé et mesuré durant la compression uniaxiale isotropique en condition non drainée, le fluage triaxial, et des essais de consolidation à taux de déformation constant Ko′. Les comparaisons indiquent que le modèle constitutif EVP peut décrire la plupart des comportements de l’argile SJV durant des essais de laboratoire drainés et non drainés impliquant soit du cisaillement à volume constant ou une compression principalement volumétrique du squelette du sol. DEWEY : 550 ISSN : 0008-3674 En ligne : http://rparticle.web-p.cisti.nrc.ca/rparticle/AbstractTemplateServlet?calyLang=f [...]