Stress-strain relations for dry and saturated sands. Part I: Incremental model

The incremental model describing the pre-failure behaviour of granular soils is proposed. Firstly, the constitutive equations are derived from the extensive set of experimental data, for the triaxial configuration. The following features are included into the model: initial anisotropy, initial state of sand (i.e. either dilative or contractive), instability line. Then, the incremental constitutive equations are generalized to the 3D case, using techniques of tensor algebra. Finally, the model is re-derived for the undrained conditions in order to predict such phenomena as, for example, static liquefaction. The approach presented is an alternative to already classical approaches as the elasto-plasticity or hypoplasticity. The paper consists of two parts. Part I deals with the formulation of the model and its calibration, whereas Part II is devoted to verification of the model against experimental results.

Zaproponowano model przyrostowy opisujący zachowanie się gruntów sypkich przed osiągnięciem stanu granicznego. Równania konstytutywne wyprowadzono bezpośrednio ze związków naprężenie-odkształcenie, otrzymanych z badań trójosiowych. W modelu uwzględniono początkową anizotropię gruntu, jego stan początkowy (dylatywny lub kontraktywny) oraz linię niestabilności. Równania przyrostowe zostały uogólnione na przypadek trójwymiarowy, zgodnie z regułami algebry tensorowej. Model zastosowano do symulacji zachowania się nawodnionego gruntu w warunkach bez odpływu wody z porów, co prowadzi między innymi do zjawiska upłynnienia. Przedstawione podejście jest alternatywą do modeli sprężysto-plastycznych oraz hipoplastycznych. Część I pracy dotyczy sformułowania modelu i jego kalibracji, a w części II przedstawiono predykcje modelu, które porównano z wynikami doświadczeń.