Void ratio redistribution in undrained triaxial extension tests on Ottawa sand

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Abstract

Water-pluviated samples of Ottawa sand were tested in monotonic, undrained triaxial extension tests. The specimens exhibited similar “limited strain softening” behavior, and they all experienced phase transformation from contraction to dilation at small axial strains. The tests were stopped at different stages and the samples were frozen to obtain void ratio distribution along the length of the specimens. It was shown that void ratio redistribution can start at very low axial strains in an undrained triaxial extension test. Before phase transformation, void ratio redistribution was very small, but after phase transformation void ratio redistribution started rapidly and continued until the end of the tests at ultimate state. The location of the ultimate state line in a void ratio - mean normal effective stress plot was shown to be affected by localized failure at large strains in undrained triaxial extension tests. The actual ultimate state line with respect to void ratios and effective stresses within the failure zone in the samples can be located above the average ultimate state line obtained from average measurements of void ratios and effective stresses of the entire specimens.

Des éprouvettes de sable d'Ottawa, obtenues par pluviation dans l'eau, ont fait l'objet d'essais triaxiaux non drainés en extension. Les échantillons ont tous eu un comportement de type «ramollissement limité en déformation» et ils sont passés par un changement de phase contraction-dilatation pour de petites déformations axiales. Les essais ont été arrêtés à divers stades et les échantillons ont été congelés pour déterminer la répartition de l'indice des vides le long des éprouvettes. On a montré que la redistribution de l'indice des vides pouvait commencer à de très petites déformations axiales lors d'un essai triaxial non drainé en extension. Avant le changement de phase, la redistribution est très faible mais aussitôt après, elle augmente rapidement et continue jusqu'à la fin de l'essai, à l'état ultime. On a montré que la position de la courbe d'état ultime dans un graphique e-log p′ était affectée par la rupture localisée intervenant aux grandes déformations dans ce type d'essais. La courbe réelle d'état ultime déterminée à partir des indices des vides et des contraintes effectives régnant dans la zone de rupture est située au-dessus de la courbe d'état ultime moyenne obtenue à partir de mesures globales sur les échantillons.

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