Cambridge Geotechnical Centrifuge Operations

Abstract

The Cambridge Geotechnical Centrifuge routinely tests models made of up to 0·2 m3 of soil, at accelerations up to 125g. Self-weight effects in models and in corresponding prototypes are similar within a few per cent. Seepage and diffusion of pore water into the plane section of an unlined tunnel serve to illustrate scaling relationships. The stress/strain behaviour of soil alters with change of effective pressure p′and specific volume v. A theory of plasticity explains cohsolidation and yielding in shear at states above critical, but failures below critical state involve rupture or fracture. The range of values of a new equivalent liquidity LI5 = LI+0·5 log (p′/5)associated with yielding is 1·9<LI5<1, with rupture is l<LI5<0·5, and with fracture is 0·5<LI5. One example of centrifuge modelling is for tunnels in soft ground near critical states (LI5 = 1), in which plastic collapse is observed closely to match upper and lower bound calculations of theory of plasticity. In contrast, another example of centrifuge modelling is of flow-sliding in ground further from critical states. In two famous cases—Mississippi River Bank flowslides and Champlain Sea quick clay flowslides—model tests suggest that at the moment of failure it is the sudden occurrence of fissures that destabilizes ground when its permeability greatly increases. La Centrifugeuse Géotechnique de Cambridge effective à des essais routine de modèles de sol, pouvant atteindre un volume de 0·2 m3 et des accélérations 125 g. Les effets du poids intrinsèque, dans le cas des modèles et des prototypes correspondants, ont été identiques à quelques pour cent près. L'infiltration et la diffusion de l'eau interstitielle dans la section plane d'un tunnel non enduit servent à illustrer les relations d'échelle. Le comportement contrainte/déformation du sol varie en fonction du changement de la pression effective p′ et du volume spécifique V. Une théorie de plasticité explique la consolidation et le fluage cisaillement à des états au-dessus du niveau critique mais, en dessous de ce niveau, il y a rupture ou fracture. Comme gamme de valeurs d'une nouvelle liquidité équivalente LI5 = LI+0·5 log (p′/S) associée au fluage, nous avons l·9<LI5<l; dans le cas de la rupture, nous avons 1<LI5<0·5 et dans le cas de fracture, 0·5 LI5. Un des exemples de modélisation en centrifugeuse concerne des tunnels en sol mou s'approchant des états critiques (LI5= 1), pour lesquels on peut observer que l'affrais-sement plastique correspond très sensiblement aux états limites inférieurs et supérieurs de la théorie de plasticité. Par contraste, un autre exemple de modélisation en centrifugeuse que l'on donne concerne les glissements par liquéfaction dans des terrains dont l'état n'est pas aussi proche de l'état critique. Dans deux cas bien connus, à savior les glissements par liquéfaction des Berges de la Rivière Mississippi et ceux de l'argile sensible de la Mer Champlain, les essais de modèles conduisent à penser qu'au moment de la rupture, c'est l'apparition brusque de fissures qui provoque la déstabilisation du terrain au moment où sa perméabilité s'accroît considérablement.