Yielding of Clays in States Wetter than Critical

Abstract

Synopsis The consequences of the assumption that soil is an isotropic, elasto-plastic, continuous medium are examined. A new energy equation is proposed, well supported by experimental evidence, from which a stress-strain relationship is developed for virgin and lightly overconsolidated clays. An alternative stress-strain relationship is derived from the “normality condition” specified in the theory of plasticity, and this is shown to be identical to that proposed by Roscoe and Poorooshasb (1963). These two relationships are then combined to give, in terms of only four fundamental soil constants, a unique stress-strain relationship, simple equations for a new state boundary surface and a unique yield locus or plastic potential. The shape of these surfaces necessitates a complete revision of currently accepted pictures of the mechanism of virgin consolidation and entails the possibility of the occurrence of shear distortion under isotropic stress. The concept is supported by experimental evidence obtained from creep tests. Finally it is suggested that if the theory is accepted then soil testing procedures may be greatly simplified, and that new methods may be applied to solve earth pressure problems. Les conséquences de l'hypothèse selon laquelle le sol est un milieu isotrope, de plasticité élastique et continu sont examinées. On propose une nouvelle équation d'énergie d'après laquelle on développe un rapport entre les contraintes et la déformation pour des argiles surconsolidées vierges et légères. On déduit un rapport alternatif entre les contraintes et la déformation d'après la “condition de normalité” spécifiée dans la théorie de plasticité et on montre qu'il est identique à celui proposé par Roscoe et Poorooshasb (1963). Ces deux rapports sont alors réunis pour donner, avec seulement quatre constantes de sol fondamentales, un rapport unique entre les contraintes et la déformation et des équations simples pour une nouvelle surface-limite de l'état existant et aussi un potentiel unique pour le lieu géométrique de limite élastique ou la plasticité. La forme de ces surfaces exige une révision complète des points de vue acceptés couramment sur le mécanisme de consolidation vierge et entraîne la possibilité de déformation par cisaillement sous des contraintes isotropes. Cette conception est supportée par l'évidence expérimentale obtenue des essais de fluage. Enfin on suggère que si la théorie est acceptée les méthodes à suivre pour les essais de sols seraient grandement simplifiées, et de nouvelles méthodes pourraient être appliquées pour résoudre les problèmes de pression terrestre.