Undrained response of loosely compacted sands during monotonic and cyclic compression tests

Abstract

Undrained monotonie compression tests were conducted on loose sand samples subjected to an initial isotropic stress state, and undrained cyclic compression tests with no shear stress reversal were performed on loose sand samples subjected to initial anisotropic stress, in order to establish the stress conditions needed for triggering contractive flow deformation and the corresponding steady-state characteristics. It was shown that the peak strength envelope was also the triggering strength envelope, which appears to be unique for samples prepared by the moist tamping method and independent of stress path. It was established that the failure envelope for a given sand is unique but that the steady-state strength was not unique and was dependent on void ratio and stress conditions at the onset of flow failure. The use of normalized stress space is very helpful in the analysis of undrained monotonie and cyclic compression tests and permits ready prediction of strain-softening and strain-hardening behaviour. An analysis of data on various sands has shown that the stress conditions at the time of triggering contractive flow deformation and those at steady state can be related to the slope of the steady-state lines. Deux types d'essais ont été realises sur des échantillons de sable meuble. Dans le premier type d'essais, l'échantillon est soumis à un état initial de contrainte isotrope suivi d'une compression monotone non-drainée. Le second type d'essais se décompose, quant à lui, en un état initial de contrainte anisotrope suivi de cycles de compression non-drainées. Ces essais ont permis d'étudier les conditions de contrainte nécessaires au déclenchement d'une déformation plastique de contraction ainsi que les caractéristiques de l'état permanent associé. Il apparaît que l'envelope des contraintes ultimes est également celle des contraintes de déclenchement. Elle semble être unique, pour des échantillons prépares à l'aide de la méthode des tassements humides, et indépendante du chemin des contraintes. Il a été établi que si l'enveloppe de rupture est unique pour un sable donné, la résistance à l'état permanent ne l'est pas et dépend de l'indice des vides et des conditions de contraintes existant au début de la rupture plastique. L'utilisation d'un espace des contraintes normalisé est tres utile pour l'analyse des essais non drainés de compressions cycliques ou monotones et permet de prédire simplement les ramollissements ou durcissements de déformation. Une analyse des données obtenues sur différents sables montre que les conditions de contrainte an début de la déformation plastique de contraction, ainsi que celles de l'état permanent, peuvent être corrélées avec la pente des droites de l'état permanent.