Plastic deformation and failure in granular media

Abstract

Pre-failure plastic deformation is modelled as a process controlled by simultaneous plane strain hardening and plane strain softening associated with no-extension directions and maximum stress obliquity planes. The equality of rates of strain hardening and softening defines failure. Principal axes of stress and strain increment may or may not coincide depending on the constraints on a deforming soil element. The model defines the orientations of thin rupture layers which may form at failure and suggests the possible form of a hardening law and yield surface. Data in agreement with the model are presented from seven different shear apparatuses and a range of plane strain model tests. The shear apparatuses include those with entirely rigid boundaries, a mixture of rigid and flexible boundaries, and entirely flexible boundaries. The full variation of the intermediate principal stress is covered. La déformation plastique avant rupture est définie comme un processus régi simultanément par un durcissement de déformation plane et un ramollissement de déformation plane associés avec des directions de non-extension et des plans d'obliquité à tension maximum. L'égalité des taux de durcissement et de ramollissement de déformation définit la rupture. Les axes principaux d'accroissement de tension et de déformation peuvent ou ne peuvent pas coïncider selon les contraintes dans un élément de sol en déformation. Le modèle définit les orientations de minces couches de rupture qui peuvent se former à la rupture et suggère la forme possible d'une loi de durcissement et d'une surface de fluage. Des résultats en accord avec le modèle sont présentées à partir de sept appareils de cisaillement différents et d'une gamme d'essais de modèles de déformatiom plane. Les appareils de cisaillement comprennent ceux ayant des limites entièrement rigides, un mélange de limites rigides et flaxibles, et des limites entièrement flexibles. La variation complète de la tension principale intermédiaire, est traitée.