Modeling temperature and rate dependent behaviors of clay soils using the thermodynamic-based hyper- viscoplasticity framework

ABSTRACT: A thermodynamic-based constitutive model is presented for describing the time and temperature dependent deformation behavior of clay soils by using the framework of thermo-hyper-viscoplasticity. The proposed framework is derived based on the subloading surface plasticity and Ziegler-type hyper-viscoplasticity model. Dehydration behavior is considered using the laws of thermodynamics for chemical processes. Thermal-hardening and thermal-softening are established by using the law of physical conservation and plastic flow. Comparisons between modeled results and a set of experimental data on clay soils are also conducted. Model validation shows a reliable capability of the proposed model for describing the nonlinear behavior of clay soils under different mechanical and thermal loading conditions.

RÉSUMÉ: Un modèle constitutif basé sur la thermodynamique est présenté pour décrire le comportement de déformation dépendant du temps et de la température des sols argileux en utilisant le cadre de la thermo-hyper-viscoplasticité. Le cadre proposé est dérivé sur la base de la plasticité de la surface de sous-charge et du modèle d'hyper-viscoplasticité de type Ziegler. Le comportement de déshydratation est considéré en utilisant les lois de la thermodynamique pour les processus chimiques. Le durcissement thermique et le ramollissement thermique sont établis en utilisant la loi de conservation physique et d'écoulement plastique. Des comparaisons entre les résultats modélisés et un ensemble de données expérimentales sur les sols argileux sont également effectuées. La validation du modèle montre une capacité fiable du modèle proposé pour décrire le comportement non linéaire des sols argileux dans différentes conditions de chargement mécaniques et thermiques.