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Determining the shapes of yield curves for unsaturated soils by modified state surface approach / Xiong Zhang in Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, Vol. 136 N° 1 (Janvier 2010) 

Public ISBD [article]  in Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering > Vol. 136 N° 1 (Janvier 2010) . - pp. 239-247 Titre : Determining the shapes of yield curves for unsaturated soils by modified state surface approach Type de document : texte imprimé Auteurs : Xiong Zhang, Auteur ; Juanyu Liu, Auteur ; Li Peng, Auteur Article en page(s) : pp. 239-247 Note générale : Géotechnique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Unsaturated  soils  Elastoplastic  Constitutive  modeling  Loading/collapse  Yield  curve  State  boundary  surface Index. décimale : 624.1 Infrastructures.Ouvrages en terre. Fondations. Tunnels Résumé : Attention is increasingly paid to the elastoplastic behavior of unsaturated soils. In the development of an elastoplastic framework for unsaturated soils, it is necessary to determine the initial shape of the yield curve and its evolution with yielding. Accordingly, correct determination of shapes of yield curves is of significant importance. Existing methods rely on use of a series of specimens with “identical” stress history to determine the initial shape of yield curve. Preparation of such specimens requires thoughtful preparation, careful instrumentation, and lengthy equilibrium time, which makes identical specimens very difficult to obtain. As a result, the yield curve obtained through the existing methods could be misleading. Hence, this paper presents a simple method to correctly and rapidly determine the shapes of the yield curves and their evolution during yielding even if the soil specimens do no have identical stress histories. In this new method, a modified state surface approach, recently proposed to model the elastoplastic behavior of unsaturated soils under isotropic conditions, was applied. It overcomes the limitations in the existing methods, and allows correct and rapid determination of the elastic and plastic hardening surfaces, and then shapes of yield curves without additional laboratory work. An example was used to demonstrate the application of the proposed method. The comparison between the proposed method and other methods was discussed from which the capability and effectiveness of the proposed method were evaluated. DEWEY : 624.1 ISSN : 1090-0241 En ligne : http://ascelibrary.aip.org/vsearch/servlet/VerityServlet?KEY=JGGEFK&ONLINE=YES&s [...] [article] Determining the shapes of yield curves for unsaturated soils by modified state surface approach [texte imprimé] / Xiong Zhang, Auteur ; Juanyu Liu, Auteur ; Li Peng, Auteur . - pp. 239-247. Géotechnique Langues : Anglais (eng) in Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering > Vol. 136 N° 1 (Janvier 2010) . - pp. 239-247 Mots-clés : Unsaturated  soils  Elastoplastic  Constitutive  modeling  Loading/collapse  Yield  curve  State  boundary  surface Index. décimale : 624.1 Infrastructures.Ouvrages en terre. Fondations. Tunnels Résumé : Attention is increasingly paid to the elastoplastic behavior of unsaturated soils. In the development of an elastoplastic framework for unsaturated soils, it is necessary to determine the initial shape of the yield curve and its evolution with yielding. Accordingly, correct determination of shapes of yield curves is of significant importance. Existing methods rely on use of a series of specimens with “identical” stress history to determine the initial shape of yield curve. Preparation of such specimens requires thoughtful preparation, careful instrumentation, and lengthy equilibrium time, which makes identical specimens very difficult to obtain. As a result, the yield curve obtained through the existing methods could be misleading. Hence, this paper presents a simple method to correctly and rapidly determine the shapes of the yield curves and their evolution during yielding even if the soil specimens do no have identical stress histories. In this new method, a modified state surface approach, recently proposed to model the elastoplastic behavior of unsaturated soils under isotropic conditions, was applied. It overcomes the limitations in the existing methods, and allows correct and rapid determination of the elastic and plastic hardening surfaces, and then shapes of yield curves without additional laboratory work. An example was used to demonstrate the application of the proposed method. The comparison between the proposed method and other methods was discussed from which the capability and effectiveness of the proposed method were evaluated. DEWEY : 624.1 ISSN : 1090-0241 En ligne : http://ascelibrary.aip.org/vsearch/servlet/VerityServlet?KEY=JGGEFK&ONLINE=YES&s [...]

Improved approach to construct constitutive surfaces for stable-structured soils covering both saturated and unsaturated conditions / Xiong Zhang in Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, Vol. 134 N° 6 (Juin 2008) 

Public ISBD [article]  in Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering > Vol. 134 N° 6 (Juin 2008) . - pp. 876–882 Titre : Improved approach to construct constitutive surfaces for stable-structured soils covering both saturated and unsaturated conditions Type de document : texte imprimé Auteurs : Xiong Zhang, Auteur ; Jean-Louis Briaud, Auteur Année de publication : 2010 Article en page(s) : pp. 876–882 Note générale : Geotechnical and geoenvironmental engineering Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Void  ratio  Saturated  soils  Unsaturated  soils  Laboratory  tests  Surface  properties Résumé : Constitutive surfaces are indispensable for investigation of the behavior of soils. Saturated and unsaturated soils coexist in most engineering problems and it is meaningful to develop constitutive surfaces covering both saturated and unsaturated conditions which help to investigate the behavior for both saturated and unsaturated soils in a unified way. At present, the methodologies used for saturated and unsaturated soils are different and few researchers consider the constitutive surfaces for saturated soils. For unsaturated soils, the suction-controlled triaxial tests are usually laborious, time consuming, costly, and may not justify routine engineering projects. This paper discusses the role of constitutive surfaces in soil mechanics and presents an improved approach over existing interpolation methods to construct the constitutive surfaces for saturated and unsaturated conditions for a stable-structured soil using simple laboratory tests. En ligne : http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%291090-0241%282008%29134%3A6%2887 [...] [article] Improved approach to construct constitutive surfaces for stable-structured soils covering both saturated and unsaturated conditions [texte imprimé] / Xiong Zhang, Auteur ; Jean-Louis Briaud, Auteur . - 2010 . - pp. 876–882. Geotechnical and geoenvironmental engineering Langues : Anglais (eng) in Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering > Vol. 134 N° 6 (Juin 2008) . - pp. 876–882 Mots-clés : Void  ratio  Saturated  soils  Unsaturated  soils  Laboratory  tests  Surface  properties Résumé : Constitutive surfaces are indispensable for investigation of the behavior of soils. Saturated and unsaturated soils coexist in most engineering problems and it is meaningful to develop constitutive surfaces covering both saturated and unsaturated conditions which help to investigate the behavior for both saturated and unsaturated soils in a unified way. At present, the methodologies used for saturated and unsaturated soils are different and few researchers consider the constitutive surfaces for saturated soils. For unsaturated soils, the suction-controlled triaxial tests are usually laborious, time consuming, costly, and may not justify routine engineering projects. This paper discusses the role of constitutive surfaces in soil mechanics and presents an improved approach over existing interpolation methods to construct the constitutive surfaces for saturated and unsaturated conditions for a stable-structured soil using simple laboratory tests. En ligne : http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%291090-0241%282008%29134%3A6%2887 [...]

Modified state-surface approach to the study of unsaturated soil behavior. Part I, Basic concept / Xiong Zhang in Canadian geotechnical journal, Vol. 46 N° 5 (Mai 2009) 

Public ISBD [article]  in Canadian geotechnical journal > Vol. 46 N° 5 (Mai 2009) . - pp. 536–552 Titre : Modified state-surface approach to the study of unsaturated soil behavior. Part I, Basic concept Type de document : texte imprimé Auteurs : Xiong Zhang, Auteur ; Robert L. Lytton, Auteur Article en page(s) : pp. 536–552 Note générale : Sciences de la Terre Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Unsaturated  soils  Load–collapse  Yield  curve  The  Barcelona  basic  model  (BBM)  Modified  state-surface  approach  (MSSA)  plastic  hardening  Sol  non  saturé  Chargement–affaissement  Courbe  d’écoulement  Modèle  de  base  de  Barcelone  (BBM)  Approche  modifiée  de  l’état  de  surface  (MSSA)  durcissement  plastique Index. décimale : 550 Sciences auxiliaires de la géologie. Résumé : The traditional state-surface approach to the study of unsaturated soil behavior is becoming much less popular these days, as it uses unique constitutive surfaces to represent unsaturated soil behavior. This approach is essentially a nonlinear elastic formation and cannot be used to explain complex stress-path dependency for unsaturated soils. In this paper, a modified state-surface approach (MSSA) is proposed to represent unsaturated soil behavior under isotropic stress conditions in which a conventional void-ratio state surface is considered to be made up of an elastic surface and a plastic hardening surface. The plastic hardening surface remains stationary at all times, whereas the elastic surface remains unchanged when the soil experiences elastic deformation and moves downward when there is plastic hardening occurrence. Using the MSSA, the loading–collapse (LC) and the suction increase (SI) yield curves in the Barcelona basic model (BBM) are derived. The prediction of three typical cases of soils under isotropic conditions and experimental results using the proposed approach confirmed its feasibility, simplicity, and potential for the study of unsaturated soil behavior. L’approche traditionnelle de l’état de surface dans l’étude du comportement des sols non saturés devient de moins en moins populaire de nos jours puisqu’elle utilise une surface constitutive unique pour représenter le comportement des sols non saturés. Cette approche est essentiellement une formation linéaire non-élastique et ne peut pas être utilisée pour expliquer les dépendances complexes des cheminements de contraintes pour les sols non saturés. Dans cet article, une approche d’état de surface modifiée « MSSA » est proposée pour représenter le comportement des sols non saturés soumis à des conditions de contraintes isotropiques. Cette approche considère qu’un état de surface avec un indice des vides conventionnel est composé d’une surface élastique et d’une surface de durcissement plastique. La surface de durcissement plastique reste stationnaire en tout temps, tandis que la surface élastique n’est pas modifiée lorsque le sol subit une déformation élastique et se déplace vers le bas lorsqu’il y a durcissement plastique. En utilisant le MSSA, les courbes d’écoulement en chargement–affaissement « loading–collapse (LC) » et d’augmentation de succion « suction increase (SI) » du modèle de base de Barcelone « BBM » ont été dérivées. La prédiction de trois sols typiques en conditions isotropiques, ainsi que les résultats expérimentaux obtenus à l’aide de l’approche proposée, confirment sa faisabilité, sa simplicité et son potentiel pour l’étude du comportement des sols non saturés. DEWEY : 550 ISSN : 0008-3674 En ligne : http://rparticle.web-p.cisti.nrc.ca/rparticle/AbstractTemplateServlet?calyLang=f [...] [article] Modified state-surface approach to the study of unsaturated soil behavior. Part I, Basic concept [texte imprimé] / Xiong Zhang, Auteur ; Robert L. Lytton, Auteur . - pp. 536–552. Sciences de la Terre Langues : Anglais (eng) in Canadian geotechnical journal > Vol. 46 N° 5 (Mai 2009) . - pp. 536–552 Mots-clés : Unsaturated  soils  Load–collapse  Yield  curve  The  Barcelona  basic  model  (BBM)  Modified  state-surface  approach  (MSSA)  plastic  hardening  Sol  non  saturé  Chargement–affaissement  Courbe  d’écoulement  Modèle  de  base  de  Barcelone  (BBM)  Approche  modifiée  de  l’état  de  surface  (MSSA)  durcissement  plastique Index. décimale : 550 Sciences auxiliaires de la géologie. Résumé : The traditional state-surface approach to the study of unsaturated soil behavior is becoming much less popular these days, as it uses unique constitutive surfaces to represent unsaturated soil behavior. This approach is essentially a nonlinear elastic formation and cannot be used to explain complex stress-path dependency for unsaturated soils. In this paper, a modified state-surface approach (MSSA) is proposed to represent unsaturated soil behavior under isotropic stress conditions in which a conventional void-ratio state surface is considered to be made up of an elastic surface and a plastic hardening surface. The plastic hardening surface remains stationary at all times, whereas the elastic surface remains unchanged when the soil experiences elastic deformation and moves downward when there is plastic hardening occurrence. Using the MSSA, the loading–collapse (LC) and the suction increase (SI) yield curves in the Barcelona basic model (BBM) are derived. The prediction of three typical cases of soils under isotropic conditions and experimental results using the proposed approach confirmed its feasibility, simplicity, and potential for the study of unsaturated soil behavior. L’approche traditionnelle de l’état de surface dans l’étude du comportement des sols non saturés devient de moins en moins populaire de nos jours puisqu’elle utilise une surface constitutive unique pour représenter le comportement des sols non saturés. Cette approche est essentiellement une formation linéaire non-élastique et ne peut pas être utilisée pour expliquer les dépendances complexes des cheminements de contraintes pour les sols non saturés. Dans cet article, une approche d’état de surface modifiée « MSSA » est proposée pour représenter le comportement des sols non saturés soumis à des conditions de contraintes isotropiques. Cette approche considère qu’un état de surface avec un indice des vides conventionnel est composé d’une surface élastique et d’une surface de durcissement plastique. La surface de durcissement plastique reste stationnaire en tout temps, tandis que la surface élastique n’est pas modifiée lorsque le sol subit une déformation élastique et se déplace vers le bas lorsqu’il y a durcissement plastique. En utilisant le MSSA, les courbes d’écoulement en chargement–affaissement « loading–collapse (LC) » et d’augmentation de succion « suction increase (SI) » du modèle de base de Barcelone « BBM » ont été dérivées. La prédiction de trois sols typiques en conditions isotropiques, ainsi que les résultats expérimentaux obtenus à l’aide de l’approche proposée, confirment sa faisabilité, sa simplicité et son potentiel pour l’étude du comportement des sols non saturés. DEWEY : 550 ISSN : 0008-3674 En ligne : http://rparticle.web-p.cisti.nrc.ca/rparticle/AbstractTemplateServlet?calyLang=f [...]

Modified state-surface approach to the study of unsaturated soil behavior. Part II, General formulation / Xiong Zhang in Canadian geotechnical journal, Vol. 46 N° 5 (Mai 2009) 

Public ISBD [article]  in Canadian geotechnical journal > Vol. 46 N° 5 (Mai 2009) . - pp. 553–570 Titre : Modified state-surface approach to the study of unsaturated soil behavior. Part II, General formulation Type de document : texte imprimé Auteurs : Xiong Zhang, Auteur ; Robert L. Lytton, Auteur Article en page(s) : pp. 553–570 Note générale : Sciences de la Terre Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Unsaturated  soils  Load–collapse  Yield  curve  State  surface  Plastic  hardening  Sols  non  saturés  Chargement–affaissement  Courbe  d’écoulement  Etat  de  surface  Durcissement  plastique Index. décimale : 550 Sciences auxiliaires de la géologie. Résumé : In the previous companion paper, a modified state-surface approach was proposed to algebraically represent unsaturated soil behavior under isotropic stress conditions. The present paper proposes a general theoretic formulation for the modified state-surface approach based on the theory proposed by Fredlund and co-workers. The signs and physical meanings of the material properties, the shapes of the loading–collapse (LC) and suction increase (SI) yield curves, and the mechanisms used in the Barcelona basic model (BBM) to model unsaturated soil behavior are discussed. Some other problems, such as stress-path independency and its implication on material properties, as well as coupling effects between the LC and SI curves, are also discussed. Based on analysis, it was found that with a minor modification, the modified state-surface approach can be used to study both unsaturated expansive and collapsible soil behavior in a unified framework. Dans l’article compagnon précédent, une approche modifiée d’état de surface a été proposée pour représenter algébriquement le comportement des sols non saturés sous des conditions de contraintes isotropiques. Cet article propose une formulation théorique générale pour l’approche modifiée d’état de surface basée sur la théorie de Fredlund et ses collègues. Les signes et la signification physique des propriétés de matériaux, la forme des courbes d’écoulement en chargement–affaissement « LC » et en augmentation de succion « SI » et les mécanismes utilisés dans le modèle de base de Barcelone « BBM » pour modéliser le comportement des sols non saturés sont discutés. Quelques autres aspects, tels que l’indépendance du cheminement des contraintes et son implication sur les propriétés des matériaux, et les effets couplés entre les courbes LC et SI, sont aussi discutés. Selon une analyse, on a remarqué que l’approche modifiée d’état de surface peut être utilisée, avec une légère modification, pour l’étude du comportement des sols non saturés expansifs et déformables dans un cadre unifié. DEWEY : 550 ISSN : 0008-3674 En ligne : http://rparticle.web-p.cisti.nrc.ca/rparticle/AbstractTemplateServlet?calyLang=f [...] [article] Modified state-surface approach to the study of unsaturated soil behavior. Part II, General formulation [texte imprimé] / Xiong Zhang, Auteur ; Robert L. Lytton, Auteur . - pp. 553–570. Sciences de la Terre Langues : Anglais (eng) in Canadian geotechnical journal > Vol. 46 N° 5 (Mai 2009) . - pp. 553–570 Mots-clés : Unsaturated  soils  Load–collapse  Yield  curve  State  surface  Plastic  hardening  Sols  non  saturés  Chargement–affaissement  Courbe  d’écoulement  Etat  de  surface  Durcissement  plastique Index. décimale : 550 Sciences auxiliaires de la géologie. Résumé : In the previous companion paper, a modified state-surface approach was proposed to algebraically represent unsaturated soil behavior under isotropic stress conditions. The present paper proposes a general theoretic formulation for the modified state-surface approach based on the theory proposed by Fredlund and co-workers. The signs and physical meanings of the material properties, the shapes of the loading–collapse (LC) and suction increase (SI) yield curves, and the mechanisms used in the Barcelona basic model (BBM) to model unsaturated soil behavior are discussed. Some other problems, such as stress-path independency and its implication on material properties, as well as coupling effects between the LC and SI curves, are also discussed. Based on analysis, it was found that with a minor modification, the modified state-surface approach can be used to study both unsaturated expansive and collapsible soil behavior in a unified framework. Dans l’article compagnon précédent, une approche modifiée d’état de surface a été proposée pour représenter algébriquement le comportement des sols non saturés sous des conditions de contraintes isotropiques. Cet article propose une formulation théorique générale pour l’approche modifiée d’état de surface basée sur la théorie de Fredlund et ses collègues. Les signes et la signification physique des propriétés de matériaux, la forme des courbes d’écoulement en chargement–affaissement « LC » et en augmentation de succion « SI » et les mécanismes utilisés dans le modèle de base de Barcelone « BBM » pour modéliser le comportement des sols non saturés sont discutés. Quelques autres aspects, tels que l’indépendance du cheminement des contraintes et son implication sur les propriétés des matériaux, et les effets couplés entre les courbes LC et SI, sont aussi discutés. Selon une analyse, on a remarqué que l’approche modifiée d’état de surface peut être utilisée, avec une légère modification, pour l’étude du comportement des sols non saturés expansifs et déformables dans un cadre unifié. DEWEY : 550 ISSN : 0008-3674 En ligne : http://rparticle.web-p.cisti.nrc.ca/rparticle/AbstractTemplateServlet?calyLang=f [...]