An investigation of a plane strain continuous penetration problem

Abstract

The Paper presents the results of a series of experiments in which both rough and smooth faced, long, symmetrical 60° wedges were driven vertically, at a constant rate, into uniform beds of sand prepared at different porosities. The apparatus, instrumentation and sample preparation are described and the measured values of penetration resistance, normal and tangential forces and stresses on the wedge face and the friction angles developed are presented and discussed in detail. Continuous penetration problems of this kind are unique in that the displacement field grows at a constant rate whilst maintaining complete geometrical similarity unless instability arises due to strain softening of the deforming material. The test results show that instability does not occur in loose sand but develops as the sand bed porosity is decreased, demonstrating quite conclusively the inadequacy of analyses which take no account of the kinematic aspect of the system being investigated. Cette communication donne les résultats d'une série d'expériences dans lesquelles de longs coins symétriques ayant un angle de 60°, rugueux ou lisses, ont été enfoncés verticalement, à vitesse constante dans des lits uniformes de sable préparés de manière à avoir diverses porosités. L'appareil, l'instrumentation, et la préparation des échantillons sont décrits, et on présente et discute en détail les valeurs mesurées de la résistance à la pénétration, des forces et contraintes normales et tangentielles sur la face du coin ainsi que les angles de frottement qui se sont développés. Les problèmes de pénétration continue de ce type sont uniques en ce que le champ de déplacement croît à vitesse constante en maintenant une similitude géométrique complète, à moins qu'apparaisse une instabilité provoquée par une chute de résistance due à la déformation du matériau. Les résultats des essais montrent que l'instabilité n'apparît pas dans le sable lâche, mais se développe pe par réduction de la pososité du lit de sable, ce qui démontre d'une manière manifeste les insuffisances des analyses qui ne tiennent pas compte de l'aspect cinétique du système étudié.