An experimental and theoretical study of the behaviour of a calcarenite in triaxial compression

Abstract

An experimental and theoretical investigation on the behaviour of a calcarenite subjected to various axisymmetric loading programmes is reported. The essential feature of the observed behaviour is the occurrence of a destructuration phase, which marks the transition from rock-like to soil-like behaviour. During this phase the state of stress remains constant, while strains increase steadily. Three phases can be distinguished: an initial elastic, a destructuration phase and a hardening or softening phase which ends on an ultimate state locus which is linear in the p'–q plane. The observed behaviour is more and more ductile for increasing confining pressures. In the softening regime the specimen is unstable. It is shown that by means of a mathematical model based on the theory of strain-hardening plasticity it is possible to describe mathematically the overall behaviour of the calcarenite in various types of triaxial compression test. Qualitative and quantitative accuracy is generally satisfactory, especially for drained tests at high confining pressures and oedometric loading. For low confining pressures agreement between calculated and observed data after peak is much less satisfactory. KEYWORDS: calcareous soils; constitutive relations; laboratory tests; plasticity; soft rocks. L'article présente une recherche expérimentale et théorique du comportement d'une calcarénite soumise à différents programmes de chargement axisymétrique. La principale observation est l'apparition d'une phase de déstructuration correspondant à la transition entre un comportement de type roche et un comportement de type sol. Lors de cette phase, l'état de contrainte reste constant alors que les déformations augmentent réguli&gave;rement. Trois phases différentes sont à distinguer: une phase initiale élastique, une phase de déstructuration et une phase d'écrouissage positif ou négatif menant à un état ultime, représenté par une droite dans le plan p'–q. Le comportement observé devient de plus en plus ductile au fur et à mesure que la pression de confinement augmente. En régime de radoucissement, l'échantillon est instable. Un modàle mathématique fondé sur la théorie de la plasticité par écrouissage positif permet de décrire mathématiquement le comportement d'ensemble d'une calcarénite au tours de différents essais de compression triaxiaux. La précision est, dans l'ensemble, qualitativement et quantitativement satisfaisante et ce, plus particuliàrement, pour les essais drainés à forte pression de confinement et pour les essais oedométriques. Pour les faibles pressions de confinement, la correspondance entre les valeurs calculées et les valeurs mesurées après le pic est beaucoup moins bonne.