Deriving stress/strain relationships from the contraction phase of pressuremeter tests in sands

ABSTRACT: Inserting a pressuremeter or dilatometer into sand inevitably alters the initial stress state, obscuring the early part of the test with a disturbance contribution. In extreme cases where a device has been pushed into the ground, the only part of the subsequent cavity expansion capable of straightforward analysis will be data obtained following a stress reversal. This approach is already used to derive high quality modulus measurements from unload/reload cycles (Hughes, 1982). The same argument applies to the final cavity unloading. In addition to stiffness, it is possible to derive sensible strength parameters as the unloading continues beyond the elastic range and material yields in the reverse sense. Closed form solutions that assume the form of the stress/strain response for the undrained contraction case have been widely used for some time, but for drained contraction, these give ambiguous results. This paper uses a finite difference approach based on Manassero (1989) to examine contraction data with minimal assumptions and no restrictions on the form of the stress/strain curve. Results from the unloading of self-bored, pre-bored and pushed pressuremeter tests in various dilatant materials are presented in the form of stress/strain curves with peak shear stress and friction angle identified. It is apparent that the shear strain is different for these two events, the peak shear stress occurring when the mobilized friction has reduced to the constant volume condition. Differences between the three pressuremeter insertion methods for the purposes of deriving strength are small.

RÉSUMÉ: L'insertion d'un pressiomètre ou d'un dilatomètre dans le sable modifie inévitablement l'état de contrainte initial, obscurcissant la première partie du test avec une contribution de perturbation. Dans les cas extrêmes où un appareil a été enfoncé dans le sol, la seule partie de l'expansion de la cavité ultérieure capable d'une analyse simple sera les données obtenues à la suite d'une inversion de contrainte. Cette approche est déjà utilisée pour dériver des mesures de module de haute qualité à partir de cycles de déchargement / rechargement (Hughes, 1982). Le même argument s'applique au déchargement final de la cavité. En plus de la rigidité, il est possible de dériver des paramètres de résistance sensibles au fur et à mesure que le déchargement se poursuit au-delà de la plage élastique et des rendements de matière dans le sens inverse. Les solutions sous forme fermée qui prennent la forme de la réponse contrainte / déformation pour le cas de contraction non drainée sont largement utilisées depuis un certain temps, mais pour la contraction drainée, elles donnent des résultats ambigus. Cet article utilise une approche aux différences finies basée sur Manassero (1989) pour examiner les données de contraction avec des hypothèses minimales et sans restrictions sur la forme de la courbe contrainte / déformation. Les résultats du déchargement des tests pressiométriques auto-forés, pré-forés et poussés dans divers matériaux dilatants sont présentés sous la forme de courbes de contrainte / déformation avec une contrainte de cisaillement maximale et un angle de frottement identifiés. Il est évident que la contrainte de cisaillement est différente pour ces deux événements, la contrainte de cisaillement maximale se produisant lorsque le frottement mobilisé est réduit à la condition de volume constant. Les différences entre les trois méthodes d'insertion du pressiomètre aux fins de détermination de la force sont faibles.