Viscous (time-dependent) behaviour of saturated clay in consolidated undrained triaxial compression

ABSTRACT: The strength-deformation-pore pressure characteristics of saturated clay under consolidated undrained (CU) triaxial compression are highly dependent on the applied strain rate. An increase in strain rate causes an increase in undrained peak strength, reflecting the viscous plastic behaviour of the material. Based on the theory of critical state plasticity, the increase in undrained peak strength due to the increase in strain rate could be modelled by an apparent increase in overconsolidation pressure or ratio (OCR). Since the OCR controls the loci of the yield surface or function, the yield surface becomes non-stationary (dynamic) and rate-dependent. Based on the strain rate dependency among the undrained peak strength, OCR and dynamic yield surface, this paper develops an interpretation technique to correlate the undrained strength parameters measured in CU tests with the Hvorslev drained strength parameters. The drained strength parameters are rate-dependent (viscous) cohesion and rate-independent (intrinsic) true friction angle. Data of CU tests on resedimented Boston blue clay will be processed and analyzed using the proposed interpretation technique. Correlation analysis of test results reveals that the Hvorslev cohesion is function of strain rate and void ratio (or consolidation history).

RÉSUMÉ: Les caractéristiques résistance-déformation-pression interstitielle de l'argile saturée sous compression triaxiale consolidée non drainée (CU) dépendent fortement du taux de déformation appliqué. Une augmentation de la vitesse de déformation entraîne une augmentation de la résistance maximale non drainée, reflétant le comportement plastique visqueux du matériau. Sur la base de la théorie de la plasticité de l'état critique, l'augmentation de la résistance crête non drainée due à l'augmentation de la vitesse de déformation pourrait être modélisée par une augmentation apparente de la pression ou du rapport de surconsolidation (OCR). Étant donné que l'OCR contrôle les loci de la surface ou de la fonction de rendement, la surface de rendement devient non stationnaire (dynamique) et dépendante du débit. Basé sur la dépendance du taux de déformation entre la résistance maximale non drainée, l'OCR et la surface de rendement dynamique, cet article développe une technique d'interprétation pour corréler les paramètres de résistance non drainés mesurés dans les tests CU avec les paramètres de résistance drainée Hvorslev. Les paramètres de résistance drainée sont la cohésion dépendante du taux (visqueux) et l'angle de frottement réel (intrinsèque) indépendant du taux. Les données des tests d'UC sur l'argile bleue de Boston resédimentée seront traitées et analysées à l'aide de la technique d'interprétation proposée. L'analyse de corrélation des résultats des tests révèle que la cohésion Hvorslev est fonction de la vitesse de déformation et du rapport des vides (ou historique de consolidation).