Explorations of principal stress space with kaolin in a true triaxial apparatus

Abstract

The Cambridge True Triaxial Apparatus permits samples of soil to be tested with independent variation of the three principal stresses. A feedback system, based on a small computer, has been attached to the apparatus and this enables any three-dimensional stress path that is desired to be followed accurately. Three groups of stress paths are described here, all applied with constant mean normal stress to samples of isotropically consolidated kaolin. These paths are used to examine the success with which two numerical models of soil behaviour (the so called Cam clay and microstructural models) are able to predict the experimentally observed behaviour for these more complicated conditions of stress. (Both models have previously been used with some success for axisymmetric conditions of stress and strain). The assessment of the success of the predictions will depend on the use for which the models are required. Neither model is very successful for stress paths in which the octahedral stress ratio decreases. For paths on which this stress ratio is increasing both models are moderately successful in their predictions. L'appareil véritablement triaxial de Cambridge permet que des échantillons de sol soient essayés avec une variation indépendante des trois contraintes principales. Un système d'asservissement à base d'un petit ordinateur, a été monté sur l'appareil, et permet de suivre avec précision, n'importe quelle trajectoire de contrainte à trois dimensions souhaitée. Trois groupes dechemins de contrainte sont décrits, tous appliqués avec une contrainte moyenne normale constante à des échantillons de kaolin consolidé de manière isotrope. Ces chemins sont utilisés afin d'examiner le succés avec lequel deux modéles numériques de comportement de sol (les soi-disant modèles d'argile de Cam et de structure micro-scopique) sont capables de prédire le comportement observé expérimentalement pour ces conditions de contraintes plus compliquées. (Chacun des modeles a été utilisé auparavant avec un certain succès pour des conditions axisymétriques de contrainte et de deformation). L'évaluation du succès des prédictions dépendra de l'utilisation pour laquelle les modèles sont exigés. Ni Pun ni l'autre des modèles n'est très valable pour les chemins de contrainte dans lesquelles le rapport des contraintes octaédriques diminue. Pour les chemins sur lesquels ce rapport des contraintes augmente, chacun des modèles est de validité modérée.