State parameter based model for unsaturated soils

Diego Manzanal, Manuel Pastor, Jose Fernadéz Merodo

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Other General

ABSTRACT: This paper presents a state parameter based model for partially saturated soils based on Generalized Plasticity. The proposed model is based on two pairs of work conjugated variables and a suitable hardening law taking into account the bonding - debonding effect of suction and the degree of saturation. A generalized state parameter for unsaturated state is proposed to reproduce monotonic and cyclic behaviour of soils with a single set of constitutive parameters. The developed constitutive model has a hydro-mechanical formulation including a modified water retention curve relating the saturation degree and the normalized suction. The model includes two important features of the hydraulic behaviour of soils: void ratio dependency and hydraulic hysteresis. Comparison between model simulations and series of experimental data available, both cohesive and granular, are given to illustrate the accuracy of the enhanced generalized plasticity equation.

RESUMEN: Este trabajo presenta un modelo constitutivo para suelos parcialmente saturados basado en la Plasticidad Generalizada. El modelo propuesto está formulado con dos pares de variables conjugadas de tensión y deformación y un ley de endurecimiento que tiene en cuenta el efecto de cementación debido a la succión. Se propone una generalización del concepto de parámetro de estado para reproducir el comportamiento monótono y ciclico con un juego de constantes del modelo. El modelo tiene una formulación hidro-mecánica acoplada a través de la ecuación de rentención de agua en el suelo (WRC) relacionando el grado de saturación y la succión normalizada. El modelo incluye dos aspectos importantes del comportamiento hidráulico de los suelos: la dependencia con la relación de vacíos y la histéresis hidráulica. Con el objeto de ilustrar la capacidad de la ecuación constitutiva de Plasticidad Generalizada propuesta, se presentan comparaciones entre las simulaciones del modelo y una serie de datos experimentales disponibles, tanto para suelos cohesivos como granulares.

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