An experimental and theoretical comparison between static and dynamic torsional soil tests

Abstract

The dynamic properties of dry Leighton Buzzard sand have been investigated using a resonant column test apparatus. These data are compared with very low frequency cyclic tests on identical specimens of sand. The comparison indicates that the properties of dry sand are independent of frequency. A simple one-dimensional model of kinematic hardening plasticity is used to predict the dynamic behaviour of the sand. The input parameters for this model are based on the results of static tests. These may be conducted on standard laboratory equipment with only minor modifications. The predictions are in good agreement with the measured data. In particular, the frequency response close to resonance was correctly shown to be asymmetric and the reduction in the resonant frequency with increasing strain amplitude was also correctly represented. The practical consequences of these findings are assessed with regard to soil testing procedures and dynamic analyses of foundations. Particular emphasis is placed on the dynamic analyses of the foundations for vibrating machinery and offshore gravity structures. Lea propriétés du sable set de Leighton Buzzard ont été étudiées a l'aide d'un appareil de laboratoire employant une colonne de résonance. Ces données sont comparées avec des essais cycliques de fréquence trés basse effectués sur des échantillons identiques du sable. La comparaison indique que les propriétés dn sable set ne dépendent pas de la fréquence. Un modéle trés simple unidimensionnel de la plasticité de durcissement cinématique a été employé pour prédire le comportement dynamique du sable, les parametres d'entrée pour ce modèle étant basés sur les réultats d'essais statiques, qui peuvent s'effectuer sur des appareils normaux de laboratoire avec des modifications de faible importance. Les prédictions s'accordent s bien aux donées mesurées. En particulier la réponse de fréquence asymétrique prés de la résonance et la réduction de la fréquence de résonance avec des amplitudes croissantes de déformation ont été rep résentées de façon exacte. Les conséquences pratiques de cette étude sont examinées en fonction des procedures pour tester le sol aussi hien que des analyses dynamiques des fondations. On examine plus particuliérement les fondations pour les machines oscillantes et pour les structures gravitationelles au large.