Cyclic liquefaction of a granular assembly under initial static shear stress: a DEM study

Ali Salehi Sichani, Ming Yang, Mahdi Taiebat

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoCalgary 2022: 75th Canadian Geotechnical Conference

Session: W8

RÉSUMÉ: Nous adoptons une méthode d'éléments discrets en trois dimensions pour étudier le comportement de matériaux granulaires denses soumis à un cisaillement triaxial cyclique à volume constant. L'effet de la contrainte de cisaillement statique initiale sur la réponse cyclique est étudié pour des états relativement denses par cisaillement cyclique d'échantillons comprimés de manière anisotrope. Les simulations montrent deux modes de déformation de mobilité cyclique et d'accumulation de déformation résiduelle en fonction de l'amplitude de la contrainte de cisaillement statique initiale et de l'amplitude de la contrainte de cisaillement cyclique. En analysant le développement de la déformation axiale, nous observons que la déformation de cisaillement à double amplitude augmente avec le nombre de cycles de chargement, vraisemblablement vers un niveau de saturation dans le mode de déformation résiduelle. Du point de vue de la micromécanique, nous observons que le mode de mobilité cyclique est associé à un effondrement transitoire du réseau de contact. En revanche, le réseau de contact reste stable pendant le processus de cisaillement en mode d'accumulation de déformation résiduelle.

ABSTRACT: We adopt a three-dimensional discrete element method to investigate the behavior of dense granular materials subjected to constant volume cyclic triaxial shearing. The effect of initial static shear stress on the cyclic response is studied for relatively dense states by cyclic shearing of anisotropically compressed samples. The simulations show two deformation modes of cyclic mobility and residual deformation accumulation depending on the magnitudes of initial static shear stress and the amplitude of cyclic shear stress. By analyzing the axial strain development, we observe that the double amplitude axial strain increases with the number of loading cycles, presumably toward a saturation level in the residual deformation accumulation mode. From the micromechanics perspective, we observe that cyclic mobility mode is associated with a transient collapse of the contact network. In contrast, the contact network remains stable during the shearing process in the residual deformation accumulation mode.

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