An anisotropic, critical state model for soils subject to cyclic loading

Abstract

This Paper applies and extends an anisotropic hardening model to the study of inelastic, undrained clay response under cyclic loading conditions. Besides kinematic and isotropic hardening rules, a cyclic degradation parameter is introduced which grows with accumulated deviatoric deformation and induces additional growth of pore pressure and softening of the material. As a result, strain amplitudes and accumulated strains increase in the course of cyclic loading. A modified two-surface model and a model with an infinite number of hardening surfaces are discussed and applied in the study of undrained, cyclic response of normally consolidated and overconsolidated clays in triaxial tests. The number of cycles to failure, pore pressure variation, growth of accumulated strain and the static strength after cyclic loading are predicted by these models and compared with experimental data. Cette communication a trait au développement d'un modèle d'écrouissage durcissant anisotrope et son application à l'étude du comportement de l'argile nonélastique sans drainage sous l'effet de charges cycliques. Outre les règles d'écrouissage durcissant cinématique et isotrope, il est introduit un paramètre de dégradation cyclique qui croit à la mesure de la déformation cumulée déviatoire et engendre un complément de pression interstitielle ainsi que le ramollissement du matériau. En conséquence, les amplitudes des contraintes et les contraintes cumulées croissent au tours de la charge cyclique. Un modèle modifié à deux surfaces et un modèle comportant un nombre infini de surfaces limite d'écrouissage durcissant sont analysés et appliqués à l'étude du comportement cyclique sans drainage des argiles normalement consolidées et sur consolidées dans des essais triaxiaux. Ces modèles permettent d'établir des prédictions sur le nombre de cycles à rupture, les variations de pression interstitielle, l'accroissement des contraintes cumulées et de la résistance statique après chargement statique; et ils permettent d'établir la comparaison avec des données expérimentales.