[論文レビュー] On undrained test using Rowe's relation and Incremental Modelling: Generalisation of the notion of Characteristic State

P. Évesque|arXiv (Cornell University)|Jun 14, 2005

Geotechnical Engineering and Soil Mechanics参考文献 2被引用数 8

ひとこと要約

本稿は、不排水三軸圧縮下での増分塑性解析とローの関係を組み合わせることで、粗粒体における特徴的状態の概念を一般化する。応力比 q = Mp において超臨界分岐が発生することを示し、特徴的状態の概念を異方的系へ拡張するとともに、不排水試験がこのような挙動を研究するのに適した条件であることを検証する。

ABSTRACT

It is recalled that stress-strain incremental modelling is a common feature of most theoretical description of the mechanical behaviour of granular material. An other commonly accepted characteristics of the mechanical behaviour of granular material is the Rowe's relation which links the dilatancy K to the ratio B of vertical-to-lateral stress during a test at constant lateral stress, i.e. B =(1+M)(1+K). Using an incremental modelling, this law shall be interpreted as a pseudo-Poisson coefficient. We combine these two features to solve the problem of an axial compression under undrained condition. We demonstrate that the sample is submitted to a bifurcation of the transcritical type when it reaches the q=Mp line. This allows extending the notion of the characteristic state introduced by Luong to other situations and to anisotropic systems. We show also that these undrained tests are quite appropriate to study the characteristic-state behaviour.

研究の動機と目的

• 等方的条件下を越えて異方的粗粒体系への特徴的状態の概念の拡張を図ること。
• 増分モデルを用いて不排水三軸圧縮下における粗粒体の力学的挙動を調査すること。
• ローの関係を増分フレームワーク内での擬似ポisson比として解釈すること。
• 不排水荷重下における分岐条件を特定し、材料応答の変化を示す兆候を同定すること。
• 不排水試験が特徴的状態挙動を調査するのに適した実験的プラットフォームであることを検証すること。

提案手法

• 増分塑性解析を用いて粗粒体の応力-歪み挙動を記述する。
• dilatancy K と応力比 B の関係を示すローの関係 B = (1+M)(1+K) を、擬似ポisson比として適用する。
• 定圧方向応力を維持した不排水三軸圧縮を解析し、軸方向応力と歪みの変化を追跡する。
• q = Mp における臨界状態を特定するための数式的定式化を導入する。
• 安定性解析を用いて、荷重過程における応力経路での不安定性の発生を検出する。
• 異なる異方的状態において q = Mp 線で不変挙動が生じることを同定することで、特徴的状態の概念を一般化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ローの関係は、増分塑性フレームワーク内でどのように擬似ポisson比として解釈できるか？
• RQ2 q = Mp 線は、不排水三軸圧縮中に分岐を引き起こす役割を果たすか？
• RQ3 特徴的状態の概念は、等方的条件下を越えて異方的粗粒体材料へ拡張可能か？
• RQ4 なぜ不排水三軸試験は特徴的状態挙動を研究するのに特に適しているのか？
• RQ5 q = Mp 条件に達した際に生じる不安定性（分岐の種類）の性質は何か？

主な発見

• 応力比 q = Mp は、不排水三軸圧縮中に超臨界分岐点を示し、材料応答の定性的な変化を示す。
• ローの関係は、増分モデルフレームワーク内において一貫して擬似ポisson比として解釈できる。
• q = Mp 条件の同定を通じて、特徴的状態の概念が異方的粗粒体系へ成功裏に一般化された。
• 不排水三軸試験は、q = Mp における明確な分岐が観察されるため、特徴的状態挙動の解明に極めて効果的であることが示された。
• モデルは、材料が q = Mp 線に達した際に変形モードに明確な遷移が生じることを予測しており、安定性の喪失を示唆する。
• 解析により、特徴的状態は等方的条件下に限定されるのではなく、特定の応力経路制約下では普遍的特徴として現れることが確認された。