A model for the behaviour of overconsolidated soil

Abstract

A mathematical model is formulated to represent the stress-strain behaviour of overconsolidated soil. The full range of behaviour from lightly to heavily over-consolidated states is covered. The basis of the model is the utilization of a constitutive equation for a work-hardening plastic material. The model fits into the general framework provided by the critical state view of soil behaviour. As with the other critical state models four parameters characterize a particular soil. These are determined from routine laboratory tests. The object of the model is to enable good qualitative predictions of a wide range of soil behaviour to be made using only four easily measureable parameters. The Paper is confined to modelling behaviour under the stress conditions imposed in the conventional triaxial apparatus and oedometer, but extension to more general stress systems is possible. In Part I, the model is developed for material with a spherical past stress history; in Part II, it is extended so that loading from an initial condition with unequal principal stresses is covered. A particularly useful aspect of this latter feature of the model is the ability to handle repeated loading. Un modèle mathématique est formulé afin de représenter le comportement contrainte-déformation d'un sol surconsolidé. Un vaste domaine de comportement, depuis états légèrement surconsolidés jusqu'aux états fortement consolidés, est couvert. La base du modèle est l'utilisation d'une équation constitutive pour un matériau plastique durcissant au travail. Le modèle s'intègre au cadre général constitué par l'etat critique apparent du comportement du sol. Comme pour les autres modèles d'état critique, quatre paramètres caractérisent un sol particulier. Ceux-ci sont déterminés à partir d'essais de laboratoire usuels. L'objectif du modàle est de permettre de bonnes prévisions qualitatives d'une importante étendue de comportements de sol obtenues en utilisant seulement quatre paramètres facilement mesurables. L'etude est limitée au comportement de modèles sous les conditions de contrainte imposées dans l'appareil triaxial conventionnel et l'oedomètre, mais l'extension à des systèmes de contrainte plus généraux, est possible. Dans la partie I le modèle est développé pour de la matière ayant subi un tenseur de contrainte sphérique; dans la partie II il est prolongé pour que le chargement à partir d'une condition initiale avec des contraintes principales inégales, soit couvert. Un aspect particulièrement utile de ce dernier trait du modèle, est la possibilité de tenir compte de chargements répétés.