Two-dimensional finite element modelling of field vane shear test in sensitive clay

Pritam Kundu, Bipul Hawlader, Ripon Karmaker

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoNiagara 2021: 74th Canadian Geotechnical Conference; 14th joint with IAH-CNC

RÉSUMÉ: L'essai de cisaillement à la palette est l'une des méthodes largement utilisées pour déterminer la résistance au cisaillement non drainé in situ de l'argile sensible molle. La rotation de l'aube génère de grandes déformations de cisaillement autour du plan de rupture. La simulation par éléments finis de grandes déformations de l'essai de cisaillement à palettes est présentée dans cette étude. Les effets de la vitesse de déformation et de l'adoucissement sur la résistance au cisaillement non drainé sont pris en compte dans le modèle de sol. La simulation est effectuée sur une grande rotation, jusqu'à 90, et la dégradation post-pic du couple avec la rotation est montrée pour différentes sensibilités et taux de dégradation de la résistance au cisaillement. Les résultats de la simulation montrent la formation d'un plan de rupture de forme carrée arrondie pour une rotation lorsque le couple de pointe est mobilisé ; cependant, la forme du plan de rupture devient circulaire lors de grandes rotations. Un modèle d'adoucissement avec une réduction exponentielle suivie d'une dégradation progressive de la résistance au cisaillement non drainé peut simuler le modèle de dégradation post-pic du couple mesuré lors d'essais de cisaillement à la palette dans des argiles sensibles.

ABSTRACT: Field vane shear test is one of the widely used methods to determine the in-situ undrained shear strength of soft sensitive clay. The rotation of the vane generates large shear strains around the failure plane. Large deformation finite element simulation of field vane shear test is presented in this study. The effects of strain rate and strain softening on undrained shear strength are considered in the soil model. The simulation is performed over a large rotation, up to 90, and the post-peak degradation of torque with rotation is shown for varying sensitivities and shear strength degradation rates. The simulation results show the formation of a rounded square-shaped failure plane for a rotation when the peak torque is mobilized; however, the shape of the failure plane changes to a circular one at large rotations. A softening model with an exponential reduction followed by gradual degradation of the undrained shear strength can simulate the pattern of post-peak degradation of torque measured in vane shear tests in sensitive clays.

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