The development of a new hollow cylinder apparatus for investigating the effects of principal stress rotation in soils

Abstract

In the wall of a hollow cylindrical specimen under combined axial load, torque and internal and external radial pressures, the magnitude and direction of the major and minor principal stresses can be controlled together with the magnitude of the intermediate principal stress. This Paper describes both the design and principles of operation of a new hollow cylinder apparatus and its application to the investigation of principal stress rotation effects in sands and clays. A discussion is presented of the stress and strain nonuniformities which occur in a hollow cylinder specimen as a result of its curvature and of restraint at its ends. The manner in which these non-uniformities have been minimized, by selection of a sample geometry of 203 mm id. × 254 mm o.d. × 254 mm height and by the use of internal instrumentation, is described. The results of tests on dense Ham River sand are presented to demonstrate the capabilities of the apparatus. Dans la paroi d'un échantillon creux cylindrique sous une combination de charge axiale, de moment de torsion et de pressions radiales internes et externes la valeur et la direction des contraintes principales majeures et mineures peuvent être controlées en même temps que la valeur de la contrainte principale intermediaire. L'article décrit la construction et les principes de fonctionnement dun nouvel appareil creux cylindrique et son application a l'étude des effets de la rotation de la contrainte principale dans les sables et les argiles. Les non-uniformités de contrainte et de déformation sont discutées qui se produisent dans un échantillon creux cylindrique comme résultat de sa courbure et de la fixation à ses deux extrémités. On décrit méthode par laquelle ces non-uniformitts ont été réduites au minimum par l'adoption d'un échantillon ayant un diamètre interne de 203 mm, un diamtére externe de 254mm et une hauteur de 254 mm, en employant des appareils de mesure placés à l'intérieur. Les resultats de quelques essais faits sur du sable dense type Ham River sont présentés pour démontrer ce dont l'appareil est capable.