Elastic visco-plastic modelling of one-dimensional consolidation

Abstract

This paper incorporates an elastic visco-plastic (EVP) constitutive model into the consolidation equation to calculate settlements and excess pore water pressures in clays under multi-stage constant vertical loads in one-dimensional vertical straining. A finite difference method is used to solve the resulting non-linear differential consolidation equation. Results from the model are compared with test data and results from other models. The EVP model is also used to simulate consolidation in different thicknesses of clay to investigate the influence of the thickness on total settlements, dissipation of pore water pressures, strains and stresses. Consolidation analysis using the model can describe phenomena caused by the viscous nature of clays: excess pore water pressures can become larger than their initial values immediately after loading, effective stresses in the clay may become smaller than their initial values, and the relationship between strains and effective stresses at the end of primary consolidation is not unique, but depends on the thickness of the clay layer. Un modèle de comportement élastique-viscoplastique (EPV) est injecté dans ľéquation de consolidation afin de calculer les tassements et les excès de pression interstitielle dans des argiles soumises à des incréments de chargements verticaux, constants, associés à une déformation verticale unidimensionnelle. La méthode des différences fines est utilisée pour résoudre ľéquation différentielle, non linéaire. Les résultats, obtenus à ľaide de ce modèle, sont comparés à des résultats expérimentaux et à des résultats issus ďautres modèles. Le modèle EPV est aussi utilisé pour simuler la consolidation de différentes épaisseurs dargiles afin de ďeterminer Pinfluence de ľépaisseur sur les tassements totaux, la dissipation des excès de pression interstitielle, les contraintes et les déformations. En utilisant ce modèle, on pent décrire les phénomènes dus &greve; la viscosité des argiles: les pressions interstitielles peuvent revenir à leurs valeurs initiales immédiatement après chargement, les contraintes effectives dans les argiles peuvent devenir inférieures à leurs valeurs initiales et la relation, reliant contraintes effectives et déformations à la fin de la consolidation primaire, nest pas unique mais dépend aussi de ľépaisseur de la couche ďargile.