Cyclic loading behavior of saturated sand with different fabrics

Abstract

The undrained response of saturated sand under cyclic loading has been a subject of long-standing interest. Although it has been recognized for long, the effect of fabric remians a critical problem that is not yet well understood. In this paper, cyclic triaxial test results from a strategically designed experimental program are presented to demonstrate how significant the effect of fabric can be on the undrained cyclic behavior of sand under different combinations of initial state and initial stress conditions. A significant finding of the study is that loose sand specimens, prepared by different reconstitution methods and thus having different initial fabrics, exhibit similar failure modes under the conventional symmetrical loading condition, but they show distinct failure patterns under the non-symmetrical cyclic loading condition. A qualitative explanation of the macroscopic observations is also proposed from a microscopic perspective, which sheds light on the mechanisms involved.

RÉSUMÉ : Le sujet de la réponse du sable saturé sous chargement cyclique non drainé a suscité de l’intérêt depuis longtemps. Cependant il est reconnu que l’effet de la structure reste un problème clef qui n’est pas encore bien compris. Dans cet article, les résultats d’essais triaxiaux cycliques faits dans le cadre d’un programme expérimental conçu spécialement sont présentés afin de démontrer la signifiance de l’effet de structure sur le comportement non drainé du sable soumis à différentes combinaisons d’état initial et contraintes initiales. L’un des résultats les plus importants est que les spécimens de sable lâche préparés par des methods différentes de reconstitution, et donc avec des structures initiales différentes, montrent les mêmes modes de rupture sous chargement symétrique, mais différents schémas de rupture sous chargement non symétrique. Une explication qualitative de ces observations faites à l’échelle macroscopique est donnée d’un point de vue microscopique, éclairant les mécanismes impliqués.