• 検索結果がありません。

Deformation and Strength of Anisotropic Sand Under Three Dimensional Stress Conditions

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "Deformation and Strength of Anisotropic Sand Under Three Dimensional Stress Conditions"

Copied!
11
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

   Reports of the Faculty of Engineering, Nagasaki' Unjversity, vol. 13. No.20, January 1983 47

      t t t.t          Deformation and Strength of Anisotropic Sand        Under Three Dimensional Stress Conditions

       by       '

  Hidetoshi OCHIAI*, Yoshihiko TANABASHI* and Hiroyuki ISHIBASHI**

      The three‑dimensional, drained stress‑strain and strength behavior of a      sand prepared in cubical specimens with cross‑anisotropic fabric was studied      using triaxial compression, plane strain, and cubical triaxial tests with      independent control of the three principal stresses. All specimens were loaded      under conditions of principal stress directions fixed and aligned with the      directions of the material axes. For comparable test conditions, the major      principal strain was smallest and the rate of dilation was highest when the      major principal stress acted perpendicular to the long axes of the sand grains.

     The dpposite extremes were obtained when the major principal stress acted      parallel to the long grain axes. The effects of initial cross‑anisotropic fabric      were mainly observed in the prefailure stress‑strain behavior, whereas      sufficient changes in the fabric had occurred at large strains to produce failure      conditions which resembled those observed for isotropic sands. The three‑

     dimensional failure surface could for practical purposes be modeled by an      isotropic failure criterion.

      '   lntroduction

     Natural in‑situ sand deposits display fabric anisotropy due to parallel alignment of particlesi). Several experimental studies have shown that fabric anisotropy may have considerable influence on the stress‑strain and strength behavior of sandi)‑v5). It has also been reported that the intermediate principal stress influences the stress‑strain and strength behavior of initially isotropic sand deposits6). The intermediate principal stress may have a similar influence on the behavior' of sand with anisotropic fabric. Only a limited number of investigations of the three‑dimensional behavior of anisotropic sand have been performed, and the available data are not always consistent. ・

     Presented herein is an experjmental study of the influence of the intermediate principal stress on the three‑dimensional behavior of sand with anisotropic fabric under conditions of fixed and coinciding directions of material and principal stress axes. The testing procedure involved preparation of saturated, cubical specimens with strong preferred particle orientation like in a natural sand deposit. These specimens were temporarily frozen in order to facilitate their installation and desired orientation in the testing apparatus.

Recejved Jan. 1, 1983

   *Department of Civil Engineerjng ・ ' ,.

  **Graduate Student, Department of Cjvil Engineering

(2)

  48 ' Deformation and Strength of Anisotropic Sand

      Under Three Dimensional Stress Conditions

Drained tests were performed on these specimens using triaxial compression and plane strain equipment as well as cubical triaxial equipment with independent control of the three principal stresses.

  Characterization of Sand, Specimen Preparation and Fabric       '

     Sand Composition. ‑ All tests in this study were performed on uniformly graded sand with particle sizes between 2.0mm and O.84mm sieves. The specific gravity of grains was 2.708, and the maximum and minimum void ratios were O.80 and O.51, respectively.

     The three principal dimensions of the sand particles, i. e. Iength, width and height, were studied using two microscopes. A grain was placed in its most stable position at the edge of a table and measured in vertical and horizontal directions through the two microscopes. Results based on the study of 250 particles are shown in Fig.I (a). The results are presented as length to height ratios, L/H, and length to wjdth ratios, L/W, and they indicate that the sand grains are somewhat long and flat. According to previous studies2) of several natural sands, typical values of axial ratjo, which may jnclude both W/L and H/L (no distinction was made between the two ratios), range from O.5 to o.7 corresponding to L/W and/or L/H ratios from 2.0 to 1.4. The sand selected for the present study is therefore representative of common natural sands, possibly with axial ratios in the upper end of the range.

     Specimen Preparation. ‑ Cubical specimens with side length of 76mm were prepared in a specially designed mold by pouring and shaking sand grains in several layers. The specimen was then frozen in the mold, which was designed to avoid any expansion or disturbance of the sand structure during freezing.

       '       '

 . A specimen was prepared in the mold in 10 layers. Each layer consisted of approximately 80 g of sand, which wax poured into de‑aired water in the mold. The

     gi; 24

     X20      x      Ei6

     <a.12

     /urm8

     E      24      "

     <

     ‑o

     91.o 2.0 3,o 4.o s.o

       LENGTH/HEIGHT RATIO , L/H , AND LENGTHIWIDTH RATIO , L/W ,       OF PARTICLES

       Fig. 1 (a) Grain shape djstributions and (b) Rose diagrams of particle       long axis orientations for specimens

MEAN LlH

L/W=1.42 ・‑‑‑‑‑‑ L/W VERTICAL

SECTION 10(o!.) MEAN

L/H=1.95 v J ' S'L‑ JS ZN"

ll 11

rJ Ll

1

" K[]w‑ N

>t

ii

L:

1tl

l‑L‑b‑FpLANv

z]:,1‑‑L‑‑・・lF

3NNtasZ‑t‑‑

I t ELEVAT1ON HORIZONTAL

: SECTION (b)

J lrl L3L 1

'

lLn (a)

(3)

       H. Ochiai, Y. Tanabashi, and H. Ishibashj '49

      '

mold was then placed on a vibrator and shaken for one minute by horizontal movements

evenly distributed in all directions. ‑

     Specimen prepared by this method had void ratios of O.53‑O.54 corresponding to

relative densities of 93‑90 %. ・ '

     Fabric Characteri2ation. ‑ In order to examine the fabric of a specimen, photographs were taken of horizontal and vertical sections through central regions of the specimen.

This could be accomplished by melting part of a frozen specimen. The central region was used to avoid effects of the side walls which may locally have influenced the fabric.

Measurements of orientation were made on photographic enlargements. The orientations of apparent long axes in horizontal and vertical sections of a specimen are shown on the rose diagram in Fig. 1 (b). In this study the orientations of 280 particles were measured for each section, and the orientation of each particle was assigned to one of the 15‑degree intervals between O and 180 degrees. Fig,1 (b) shows that the particles in the specimen prepared by the method described above had strong preferred orientations in the vertical section, but almost completely random orientations in the horizontal section. The specimen fabric is, therefore, of the cross‑anisotropic type with a vertical axis of rotational

symmetry and horizontal planes of isotropy. ,,

       '

  Representation of Stresses and Strains

     In order to present results of tests on anisotropic materials, it is important to clearly jndicate the directions of stress and strain relative to the principal axes of the material. For this purpose a Cartesian coordinate system is employed as indicated in Fjg.2. The X‑axis coincides with the axis of rotational symmetry for the cross‑anisotropic specimens. Stresses and strains are labeled according to this coordinate system.

     The angle e, indicated on the octahedrel plane in Fig.2 (b) and (c), is measured clockwise from the o.‑axis to the stress point P (d., o,, o,) and is calculated as follows:

      tane == v'T3‑ (o.‑d,)OYiOZ(o.‑if,)・ (1)

Values of e are indicated on the stress axes in Fig.2 (c). '

     The relative magnitude of the intermediate principal stress has often been indicated by the value of b=(a2‑a3)/(ai‑63). The paramater b js zero for triaxjal compression jn which if2=:o3, and it is unity for triaxial extension in which d2==ifi; for intermediate values of 62 the value of b is between zero and unity.

     It is clear that the value of e is sufficient to indicate the relative magnitudes of

the principal stresses, and jt also provides information regarding which of the normal

stresses are the major, intermediate, and minor principal stresses. The value of b

varjes from O to 1 in each of the six sectors of the octahedral plane. However, the

parameter b has frequently been used in studies of three‑dimensional behavior of soils

and it is convenjent to use this parameter together with the parameter e in the discussions

of the test results presented below

(4)

 50 Deformation and Strength of Anisotropic Sand

      Under Three Dimensional Stress Conditions       '        '       '

       ., ‑'U5c ' ' ' i''

      ‑ (S5(,eL‑ oO        HYDROSTATI C

       '

       tt

       li ep X .. eLgeO.OQ. e.i./6.,,o

       o'

'''

'/Z'. (.s . o2 e'7

( )Z  "O‑‑‑';‑‑‑‑

 aY eO .iz

‑246o(cJ'e.iso. e!l5t(2oo

      '

      Fig. 2 Orientatjon of cross‑anisotropic specimen relative to (a) Cartesian coordjnate

     . system, (b) Principal stress space, and (c) Octahedral plane ・        '

  Testing Program and Procedures . .

       '

    ' Drained tests were performed under triaxjal compression, plane strain, and cubical triaxial conditions. Constant effective confining pressure, o'3, of O.50, 1.00, 2.00, and 4.00 kg/cm2 were used in the triaxial compression tests, whereas the plane strain tests were performed with d'3 =2.00 kg/cm2. The effective confining pressure was 1.00 kg/cm2

in all cubical triaxial tests. ・ .

       '

     The cubical triaxial tests were performed with constant values of b, i. e. the horizontal and vertical stress differences were increased proportionally until the specimen failed. A sufficient number of tests was performed to establish the three‑dimensional failure surface under condjtipns of fixed directions of the principal stresses. These directions were aligned with the material axes as indicated in Fig. 2. Because the sand specimens were prepared with cross‑anisotropic fabric, the three‑dimensional failure surface in the octahedral plane was expected to be symmetric wjth regard to the X‑axis in Fig・ 2・

     The major principal stress was applied in the vertical direction in all tests. There‑

fore, for e‑values in the range from 600 to 1800, the test specimens were rotated 900 relative to their orientation during preparation. All tests were strain controlled with a

vertical strajn rate sljghtly below O.1%/min. ' ‑

     Following installation, the frozen specimen was allowed to melt under an effective confining pressure of O.20 kg/cm2. To help saturate the specimens, a back pressure of 2.00kg/cm2 was applied to the triaxial compression and plane strain specimens, whereas a back pressure of 1.00 kg/cm2 was employed for the cubjcal triaxial specimens. Measured values of B==Au/Ao3 ranged between O.g4 and O.99, which, for the relatively stiff sand specimens, correspond to sufficiently high degrees of saturation to perform reliable drained tests.

      '

       '        '

 '       '       '

  Stress‑Strain and Volume Change Characteristics ' '

      '

    , Triaxial Compression. ‑Fig. 3 shows the stress‑strain and volume change behavior

obtained from the triaxial compression tests. The differences in behavior between tests

at e=OO and e==1200 are clearly reflected for all applied confining pressures. For given

(5)

‑H.Ochiaj Y.

        '

.A 12

g

"m"

:

co 8

b

t

b tt

  4

  o

 ‑4 A *

 > v ee

  o

Fjg・

TRIAXIAL COMPRESSION TEST (b=O.OO)

" J    U3 (kglcm2)= 4.o

FAI LURE   i

        2P      1

"

       10         .         O.5   {        ei (%)          r,      4

o e. oo A e=・12oo

8    12

 tt

#lj16・

    Si (%)

4 8 12

     3 Stress‑strain and volume change       , characteristjcs obtajned jntrjaxjal         compressjon tests on a sand with         cross‑anjsotropic fabrjc

1200 which are more alike and to lesser      The volumetric strain behavior also specimens. Thus, the specimens loaded compression and larger rates of dilation volumetric strain pattern does not reflect as discussed above.

     The overall comparison between the at e===l200 resembles a comparison between loose (corresponds to e==1200) sand performed dense sand exhibits higher initial modulus dilation, lower strain‑to‑failure, and only sand tested at the same high confining pressure.

     Tests with Three Unegual Principal behavior observed in the cubical triaxial behavior obtained from the plane strain two triaxial compression tests are also plane strain tests were performed with performed with 6'3=1.00 kg/cm2, the

plotted versus the major principal strain intermediate principal stress is indicated principal stresses relative to the specimen

Tanabashi and H. Ishibashi, 51

      low to medium values of stress difference the       compressive strains, 8,, perpendicular to the       long axes of the grains (e==OO) are about half       of the compressive strains parallel to the       long axes of the grains (e== l200). As failure       is approached at large strains the stress‑strain       curves tend 'to approach each other, and the       differences in friction angles in the triaxial       compression tests shown in Fig. 3 are about       20 for d3==O.50kg/cm2 and only about O.50

      for o3==4.00 kg/cm2. . ,

       The strain‑to‑failure is smaller in the       tests with e==OO than in the tests with e=

      1200 but the ratios of strain‑to‑failure are       ,

      closer to unity than the ratios of strain       observed at lower stress levels in the tests       with e==oO and e=l200. Thus, it appears

      that the effects of the initial anisotropic fabric       are substantially diminished at large strains.

       This may be because remolding and re‑

      orient‑ation of grains have resulted in fabrics       within the specimens loaded at e ==oO and e・=‑

  degrees resemble the original anisotropic fabric.

      reflects the initial anisotropic fabric of the       at e==OO exhibit smaller amounts of initial     than those loaded at e==1200. However, the    fabrics which become more alike at large strains,

    triaxial compression tests loaded at e===OO and        tests on dense (corresponds to e==OO) and          at high confining pressures. Thus, the      , less initial compression and higher rate of       slighPly higher strength than does the loose

      t' t

    Stresses. ‑ The stress‑stt/.ain and volume change

   tests performed with constant b‑values and the

   tests are shown in Fig. 4. The results from

  shown in Fig. 4 for comparison. Because the

     6'3=2.00 kg/cm2, and the other tests were

   normalized stress differences, (ci‑a3)/o'3, are

  , E,, in Fig. 4. The relative magnitudes of the

   by the value of b, whereas the directions of the

    orientation is indicated by the value of e.

(6)

52 Deformat・ion and Strength

 Under Three Dimensional of Anjsotropic Sand Stress Conditions

6

 e4 b x 6

tls'

v2

o

b=O.OO , .(a)

  FAILURE     I        1 g e=o

A e=12cf'

U' 3=1.0 ' kg1cm2

 ‑4 A * v >

co

 o

4 8 e,(%) 12

Si (%)

4 '8 '12

6

64 x 6

,

v2 tf

o b=OA7.

"

‑"

o e=s.e A e="o.sS' u e=t2g.10 U3=1.0 kglcm2

"

(b)

Si (%)

 ‑4

ts' *

v s

to

 o

4 8 t2

      ‑4   .‑fi4

e‑i (%)

4 8 12

  6

t>

,k4

t)2

‑6

o

PLANE STRAIN        (c).

v

(q‑oh)1o3 t

(q‑Oh)1Ula

ei (%)

 ‑4 h, *

v >

co

 o

     48

o e=izi"Ibt=o.3i) A e=101.stbf=O.33) O e=138.stbt=O.32) U3=2P. kgtcm2

12

Si (%)

4 8 12

6

x. 64

9

‑62

o

b=O.53 " {

t

o et32.oO ' .A e=saoO

a e‑152.di U3= 1.0 kgtcm2

(d)

Si (%)

 ‑4

A * v >

ee

 o

4 8 12

Si (%)

4 8 12

.6

64 ) 6

'

t;b

v2

o

b=O.79 "

d

" (e)

o e=4s.so A e=71.50

      o

O e=168.5 03"IP kglcm2         Si (%)

 ‑4 e.

e‑

to >

 o

4 8 12

ei (%)

4 8 12

6

64 ;

til'

6 t'

v2

o

b;O.98 "

}

o e=6to9 A e=1s' too U3= IP kglcm2

(f)

et (%)

‑4

A

ge

v >

co

 o

4

1 / !

1 ‑ ! 8 /

12

Si (%j

4 8 12

Fjg・ 4 Stress‑strain and volume   cubical triaxial and plane   anisotropjc fabrjc

change

strain

 characteristics tests on a sand

obtained in

with cross‑

(7)

      H. Ochiai, Y. Tanabashi, and H. Ishibashi 53

     For each value of b and given values of stress difference, the compressive strains, Ei, are smallest and the rates of djlatjon, ‑A8v/A8,, are highest for OO4e46oO, intermediate behavior is observed for 6004e4 1200, and Ei‑values are larger and values of ‑A8v/AEi are lowest for 12004;;eE:;I 1800. Although the value of b is not constant jn plane strain tests, this behavior pattern is the same for these tests as for the tests with constant b‑values. The strain‑to‑fajlure does not always follow this pattern, especially for low b‑values where the stress‑strain curves are rather flat. The sequence i's, however, clearly followed for higher b‑values where the strain‑to‑failure is better dgfined from the more pronounced peak failure points.

       '       '

       '

      '   Strengh Characteristics

      '       '      The variations of the measured friction angles with the value of b are shown in Fig.

5 for each of the three 60‑degree sectors of

e. In each of these sectors, the friction angle e50 ‑‑.‑N

l;SIP,2kieS,i.,f9,r,g,I8'O.'.Z".9.,G̀,gnCg,ea?,egil::1': eW . !z/・‑Q‑'‑' '×..

/lgl,i・cd:,k/,,eise,sPgi/es/2C/12oka,gs'j,7ti,:.iS,T,I"g,1'g6;ulhe・lt//.,.ea,ci,¥,/kassiiTE//lr4o,,fi{'l6,,,,,:/ISII.'o,.k9'gm2'

behavior is similar to that observed by Lade E

      ts‑‑{x e = 6oO‑ 120

and Duncan7) for Monterey No.OSand. . Q‑・‑K> eT12oO‑lsoO       . O13= IP kg/cm2      Fig. 5 also shows that the largest

       30 difference in friction angle between the three ,・

       '       ' i:.g,̀o.9'.SB.Oxfcal・;Ee7:hle'Sga2・:i'aZil・is89'g,'g.E,ie,ti'gr2e,aC.%.le.Fi,PsglAiir[inilisV,,:g'c(,ixCg[i.'g.19ii/I,kiff'

follow the sequence of the three 0‑sectors

       . and plane strain tests on a

S,ilX,9,g.SeS.Zb,8V.?',12e..M,:g,il(P,",M,8i2f8.rggcg.A ・ ;:",?,,vgTj̀hc'oss'gnisotropjc

      tt cannot be considered as scatter in the test results.,However, this difference may not be inportant from a practical point of view. Anisotropjc sands with smaller strain‑to‑failure may, however, exhibit larger differences in strengths, because of the smaller amounts of remolding and reoreintation of grains occurring in response to smaller local shear defor‑

mations. ・

     The shape of the failure surface indicated in Fig.5 may be modeled to some degree by the following three‑dimensional failure criterion proposed by Lade8) :

       '        '

     fp=(I?/I3‑27) (Ii/Pa)M ' (2a)

       /t

     f,==rpi at failure (2b)

(8)

 54

in which.I, and I3''are of principal stresses:

       '      Ii=ci+a2+o3      I3=ol.o2.o3

 zx

     xx       ×        ×        ×        ×       l       l       l       I       l       l       1

       o ' 1

Ule

        MOHR‑・COVLOMB1

 Fig. 6

        plane for

plane for which been projected on surface expressed expected to be for oo E{g e .(c lsoo failure criterion in good accuracy.

measured friction Coulomb failure

see' n that the failure of a sand wjth Coulomb failure '

  Directions of      It is of interest the yield or failure model the

srtam lncrement Only the directions

Deformation and Strength of Anisotropic Sand   Under Three Dimensional Stress Conditions the first and ・the third stress invariants defined

a.

       m

   (t?l13‑27)I(11Ipa) =nt

/ m=O.17 '

        nl=so         ll=10 kg/cm2

       /‑

       /       /     /   / /

      o        q

Failure surface shown jn octahedral       tests ona sand with cross‑anisotropc fabrjc

       Ii=10kg/cm2 as seen in          the same octahedral

         by Eq. (2). The

     symmetric with regard to          were therefore also       Eq. (2) describes          The largest difference         angle is about 30

       criterion fitted to the tests        criterion expressed jn        initially anisotropic fabric        crlterlon.

      Strain Increment Vectors       to study the

      surface in the ' '   stress‑strain behavior by        axes are superimposed       of the strajn ・

      Fig      plane     failure      the     shown     the

higher than

      as follows/in terms

      (3)       (4)  and p. is atmospheric pressure expressed in  the same units as the stresses. The parame‑

 ters rpi and m are constants, whose values  may be determined from triaxial compression

 tests.

      Sand specimens with cross‑anisotropic  fabric obtained from the field would most  likely have vertical axes of material symme‑

 try, and they would be installed in the appa‑

 ratus and loaded in triaxial compression at  e=oO (see Fig. 2). The results of the triaxial  compression tests on a sand corresponding to  e==oO were therefore used for determiation of       '

 material parameters. Values of opi==50 and  m==O.l7 were obtained as explained jn ref.

 (8). The cross‑section of the corresponding  failure surface is shown in the octahedral   .6. The experimental failure points have     for comparison with the isotropic failure      surface of the cross‑anisotropic sand is  a.‑axjs, and the experimental points obtained

   in the region of 18004eg3600. The

 experimentally obtained failure surface with occurs at e‑=600 (and e‑=3000), where the     that calculated from Eq. (2). The Mohr‑

at e==oO is also shown on Fig. 6. It may be Eq. (2) describes the strength characteristics  qujte‑ accurately as compared to the Mohr‑

directions of plastic strain increment vectors relative to prmcipal stress space, because it may be possible to    plasticity theory. For this purpose the principal      on the stress axes in the princjpal stress space.

mcrement vectors at failure will be considered. All

(9)

       H. Ochiai, Y. Tanabashi, and H. Ishibashi

strain increments are plastic at failure, because the changes in stress at failure negligible, thus resulting in negligible elastic strain incremrnts. The directions of strain increment vectors are calculated from the slopes of the relations between

      ( b)

       Tux gx ,ie

  16

  12  r

'CA)

 s .A

R E8

 a i

bv

   4

      {a)

       O TRIAXIAL PLANE t        e= oO‑1s0        n TRIAXIAL PLANE$

       H & III        e= 6cR‑24oo &

       12(f2‑3ooO        FAILURE SURFACE

        (I?/ I3‑27)/(11 / p. )M = 77i

X m=O17

 x qi=so /

    XXN ././' HYDROSTATIc Axls

       x/

       X・

    // Xxf li =tO kg/cm2       '

  I. /

l 1 1 1 I

l I l l

‑ 2    ‑ /

   /‑‑9 A"4 'SZ

 q,

  ey

55

are the the

      O 4 8 12

       J2 cr3 (kg/cm2), Ji2 S3 +"ax ,‑Sx

      Fjg. 7 Directions of projected strain increment vectors in (a) Triaxjal       planes, and in (b) Octahedral plane for a sand with cross‑

      anjsotropic fabric .

      '

・ Triaxial Planes.‑There are three triaxial planes in the principal stress space, each containing one of the principal stress axes. For a material with cross‑anisotropic prop‑

erties, two of the triaxial planes are expected to show coinciding results. Thus, only two triaxial planes need be considered in evaluation of materials with cross‑anisotropic        '

      .t

     The djrections of the strain increment vectors corresponding to two different triaxial

plahes are projected on these planes and shown initiating from the respective failure

stress points in Fig.7(a). The trace of the failure surface given by Eq. (2)is also shown

in Fig.7(a). As previously observed for isotropic sand7), the strain increment 'vectors

are not perpendicular to the failure surface, and the normality condjtion from classical

(10)

 56 De.formation'and Stre'ngth・of AnisQtroPic Sand

      Under Three Djmensional Stress Conditions

plasticitY" theory is therefore ,notf satisfied. It may be seen, however, that the djrections of the strajn increment vectors in the two triaxial planes‑are almost parallel at' rsi.mjlar states of stress. The sljght djfferences jn directions relate to the different rates of

dilatjon djscussed above・ , ・"' '"i,,''

     Octahedral Plane. ‑Projected djrections of strain increment vectors are shown on the octahedral plane jn Fig. 7 (b) together with the failure stress points and the failure surface calculated from Eq. (2). Only one half of the octahedral plane js shown, because of symmetry in material behavior as discussed jn relation to Fig. 2.

     It may be seen from Fig. 7 (b) that the strain increment vectors are nearly perpendic‑

ular to the failure surface in the octahedral plane. They are also for practical purposes symmetric with regard to the projected・stress axes.

     Observatjons similar to those presented above were also made with regard to the behavjor of isotropic sand7). Thus, it appears that the effect of the initial cross‑anisotropic fabric of the sand specimens has to a large extent been elimjnated at failure, which

occurred at relatively large strains in the tests on the sand. The general pattern of the directions of the plastic "strain jncrement vectors relative to the failure surface is of importance in considerations regarding the appljcability of plasticity theory and the general framework required for modeljng of sand with anisotropjc fabric.

  Conclusions

      '

     The three‑dimensional stress‑strain and strength behavior of a sand prepared in cubical specimens with cross‑anisotropic fabric was studied using triaxial compression, plane strain, and cubical triaxial tests with independent control of the three principal stresses. The cubical triaxial tests were performed with constant values of b==(a2‑a3)/

(if1‑ a3) ・

      Specimens consisting of relatively long, flat sand grains were prepared with strong preferred grain crientations in vertica] sections and almost completely random orienta‑

tions in horizontal sections. A sufficient number of tests was performed on these cross‑

anisotropic specimems to establish the three‑dimensional failure surface and the stress‑

strain behavior under conditions 6f principal stress directions fixed and aligned with the directions of the material axes.

      The results of both isotropic compression tests and shear tests indicate that the compressibility is smallest in the djrection perpendicular to the long axes of the sand grains. Within each of three sectors in the princjpal stress space, the initial modulus increased, the rate of dilation increased and the strain‑to‑failure decreased with increasjng value of b. Comparison of results from each of the three sectors indicated definite effects of the initial cross‑anisotropic fabric on the prefailure stress‑strain and volume change be‑

havior. For each value of b and given values of stress difference, the major principal strain was smallest and the rate of dilation was highest when the major principal stress  acted perpendicular to the long axes of the sand grains. A gradual variation in this  behavior was observed as the state of stress was changed through the other two sectors.

      The sand behavior at failure was only slightly affected by the initial cross.‑anisotropic

(11)

       H. Ochiai, Y. Tanabashi, and H. Ishibashi 57

fabric. Thus, the experimentally obtained three‑dimensional failure surface could for practical purposes be modeled by an isotropi'c failure criterion. Similarly, the directions of the plastic strain increment vectors superimposed on the prjncipal stress space resem‑

bled those obtained for isotropic sand.

     In summary, the effects of the initial cross‑anjsotropjc fabric were mainly observed in the prefailure stress‑strain behavior of the sand, whereas sufficient changes in the fabric had occured at Iarge strains to produce failure conditions which resembled those observed for isotropic sands.

      ReFFerences

1) Oda, M. (1972):Sojls and Foundations, Vol. 12, No. 1, pp. 17‑36.

2) Oda,M., Koshigawa, I. and Hjguchi, T. (1978):Soils and Foundations, Vol ls, No. 1, pp.

   25‑38.

3) Matsuoka, H. and Ishizaki, H. (1981):Proc. 10th !CSMFE, Vol. 1, pp. 669‑702.

4) Yamada, Y. and Ishihara, K. (1979):Soils and Foundations, Vol. 19, No. 2, pp. 7g‑g4.

s) Arthur, J. R. F. and Menzies, B. K. (!972):Geotechnique, Vol. 22, No. 1, pp. 115‑12s.

6) Ko, H. Y. and Scott, R. F. (1968):Jour. of ASCE, Vol. 94, No. SM 4, pp. 883‑sgs.

7) Lade, P. V. and Duncan, J. M. (1973):Jour. of ASCE, Vol. 99, No. SM IO, pp. 793‑812.

s) Lade, P. V. (1977):Int. Jour. of Solids and Structures, Pergamon Press, Vol. 13, pp. Iolg‑

   1035.

参照

関連したドキュメント

In this paper we develop a general decomposition theory (Section 5) for submonoids and subgroups of rings under ◦, in terms of semidirect, reverse semidirect and general

Keywords: Convex order ; Fréchet distribution ; Median ; Mittag-Leffler distribution ; Mittag- Leffler function ; Stable distribution ; Stochastic order.. AMS MSC 2010: Primary 60E05

Theorem 4.2 states the global existence in time of weak solutions to the Landau-Lifshitz system with the nonlinear Neumann Boundary conditions arising from the super-exchange and

In Section 3, we show that the clique- width is unbounded in any superfactorial class of graphs, and in Section 4, we prove that the clique-width is bounded in any hereditary

Heun’s equation naturally appears as special cases of Fuchsian system of differential equations of rank two with four singularities by introducing the space of ini- tial conditions

By the algorithm in [1] for drawing framed link descriptions of branched covers of Seifert surfaces, a half circle should be drawn in each 1–handle, and then these eight half

Inside this class, we identify a new subclass of Liouvillian integrable systems, under suitable conditions such Liouvillian integrable systems can have at most one limit cycle, and

This paper develops a recursion formula for the conditional moments of the area under the absolute value of Brownian bridge given the local time at 0.. The method of power series