Strain softening and shear band formation of sand in multi-axial testing

Abstract

The strain softening of a granular soil under a σ1 ≠ σ2 ≠ σ3 condition and along a wide spectrum of paths was investigated experimentally. To ensure that the observed behaviour was not an aberration due to boundary imperfections, a specially designed multi-axial cell was used. Microprocessor control of both stress and strain paths was incorporated into the testing programme. In particular, strain path testing where the strain increment ratio dεv/dε1 was controlled to a specified value was used extensively. A photographic technique was used to detect the initiation of shear band. Strain softening was found to be path-dependent. It can take the form of shear band formation, or it can occur without the development of any non-homogeneity. Shear band formation is not necessarily a consequence of boundary imperfections, but can occur as the inevitable response of a sample to certain stress states and shear paths. The conditions for shear band formation were established and three types of strain softening identified. Le radoucissement d'un sol granulaire a été étudiéexpérimentalement sous des conditions de contrainte σ'1 ≠ σ'2 ≠ σ'3 et pour une large gamme de chemins de contrainte. Pour être sûr que le comportement observé n'est pas une aberration due à des problèmes d'imperfection aux limites, une cellule multi-axiale spécifique a été utilisée. Le programme d'essai comporte un contrôle par microprocesseur des chemins de contrainte et de déformation. En particulier, les essais suivant des chemins de déformation à rapport d'incrémentation d&psilon;v/d&psilon;1 constant ont beaucoup été utilisés. Uinitiation des bandes de cisaillement a été d&acutetectée par photographie. Il apparaît que le radoucissement est fonction des chemins suivis. Il pent se d&acutevelopper par formation de bandes de cisaillement on sans création de la moindre hétérogénéité. La formation de bandes de cisaillement nest pas forcé ment due aux imperfections aux limites mais pent résulter de la réponse de 11&acutechantillon à des états de contrainte et des chemins de cisaillement particuliers. Les conditions d'apparition des bandes de cisaillement ont été établies et trois types de radoucissement ont été identifiés.