Envelopes de Rendimento: Identificação e Propriedades Geométricas

Envelopes de rendimento: identificação e propriedades geométricas

O escoamento é uma característica importante do comportamento de tensão-deformação de argilas levemente superconsolidadas. Necessariamente, entretanto, as técnicas usadas para avaliar os estados de rendimento devem ser parcialmente empíricas. Portanto, é importante que as técnicas sejam tão gerais quanto possível, que não levem a conclusões espúrias e que suas limitações sejam compreendidas. Chama-se a atenção para quatro características dos envelopes de rendimento. As tensões de escoamento são comumente identificadas a partir da interseção de duas aproximações de linhas retas com curvas de tensão-deformação medidas em argilas naturais que sofreram envelhecimento diagenético. No entanto, o procedimento é inaplicável em argilas reconstituídas onde o comportamento linear de pré-rendimento prossegue diretamente para o comportamento exponencial pós-rendimento. Os envelopes são frequentemente considerados simétricos em relação à linha Ko no espaço s'-/. Tais envelopes são mostrados como espaços não simétricos tn p'-q, e isso levanta questões sobre a relação entre Ko e o rendimento. Fatores que influenciam a forma dos envelopes de rendimento em diferentes argilas são explorados. Finalmente, a geometria da superfície limite de estado completa de um espaço 1n p'-q-V de argila natural está relacionada ao modelo de estado crítico. Discrepâncias entre os envelopes medidos no espaço p'-q e o modelo Cam clay modificado são mostrados como resultado de diferenças na plotagem dos dados e anisotropia do comportamento de pré-produção.

INTRODUÇÃO

Uma compreensão de que o escoamento é uma característica fundamental do comportamento da argila é essencial para o projeto de estruturas em solo macio (por exemplo, Folkes & Crooks, 1985). O locus das condições efetivas de tensão nas quais o escoamento ocorre pode ser representado no espaço de tensão por um 'envelope de escoamento' (Mitchell, 1970; Crooks & Graham, 1972, 1976). Os envelopes de escoamento separam o comportamento relativamente rígido e pseudoelástico de pré-cedência das maiores deformações, pressões de poros e tempos de dissipação que acompanham a tensão pós-cedência. No espaço p',q V (Graham, Noonan & Lew, 1983; Wood, 1984) são traços de uma superfície de fronteira de estado com V não constante. As formas e magnitudes dos envelopes de escoamento dependem da composição, anlsotropia e histórico de tensões do barro. Para determinadas taxas de teste no laboratório, envelopes de escoamento únicos podem ser obtidos normalizando as tensões de escoamento medidas por uma tensão característica que é representativa do histórico de tensões do material. Em argilas naturais, isso tem sido comumente tomado como a pressão de pré-consolidação oedômetro o""' (Bell, 1977; Graham, Noonan & Lew, 1983). Em argilas reconstituídas é mais comum usar a 'pressão equivalente'p'' (Atkinson & Bransby, 1978). Esta nota examina os procedimentos interpretativos usados ​​no laboratório para identificar o escoamento em solos argilosos. , características relacionadas à assimetria dos envelopes de escoamento em torno do eixo de tensão hidrostática e fatores que influenciam a forma tridimensional dos envelopes de escoamento em várias argilas.

TÉCNICAS GRÁFICAS PARA ESTIMAR STRESS DE RENDIMENTO

As tensões nas quais ocorre o escoamento devem necessariamente ser estimadas com base em procedimentos empíricos. Idealmente, estes devem ser tão gerais quanto possível (Graham, Pinkney, Lew & Trainor, 1982) e tão livres quanto possível da influência do observador. Há tipicamente uma região de comportamento de transição entre a deformação pré-rendimento e pós-rendimento. Consequentemente, um grau de julgamento deve ser exercido na seleção de uma tensão de escoamento. Um exemplo disso é a construção amplamente utilizada para as pressões de pré-consolidação do oedômetro, na qual Casagrande recomendou o uso de uma 'faixa provável' de o",' em vez de um único valor. Amostras triaxiais podem ser carregadas ao longo de uma ampla variedade de caminhos de tensão drenados para examinar o rendimento Após a conclusão desses testes, é comum traçar uma série de gráficos como or' versus € t' p'VerSUS U' 4 versus e, o. verSUS e, e W versus o comprimento do vetor de tensão (Graham , Noonan & Lew, 1983). Os valores de rendimento obtidos a partir dos vários gráficos são geralmente notavelmente semelhantes (Graham, Noonan & Lew, 1983) e sugerem que os testes medem um componente real do comportamento do solo. Isso já foi confirmado em muitos estudos de desempenho de campo, por exemplo, por Clausen, Graham & Wood (1984), Becker, Crooks, Jefferies & McKenzie (1984), Crooks, Becker, Jefferies & McKenzie (1984) e Folkes & Crooks (1985). É importante ter certeza que as técnicas usadas para interpretar os dados do teste são completamente compreendidas e não não sugerem um comportamento espúrio que é então atribuído ao barro.

MAPEAMENTO LOGARÍTMICO ARITMÉTICO

Algumas implicações dos gráficos log 6v' versus e" comumente usados ​​foram apresentadas em um artigo anterior de Graham et al. (1982\. Eles também discutiram como o escoamento em argilas naturais pode ser interpretado a partir do ajuste de curvas em linha reta (plotagem bilinear) de o comportamento pré e pós-cedência no espaço aritmético tensão-deformação. Isso foi encorajado pela percepção de que o comportamento da argila dentro da superfície limite do estado é mais linear do que se pensava anteriormente (Mitchell, 1970;Tavenas & Leroueil, 1977:'Graham , Noonan & Lew, 1983). A plotagem aritmética também evita a dificuldade na plotagem de tensão logarítmica mais usual de que a pressão de pré-consolidação inferida pode depender da escala em que os dados são plotados. conflita com o entendimento comum de que a deformação estável pós-rendimento (endurecimento plástico) é de natureza exponencial. O procedimento é mais útil no teste de argilas naturais que têm experiência processo de envelhecimento ou diagenético no período após a deposição. A discussão aqui será restrita ao comportamento tensão-deformação observado em testes que usam pequenas razões de incremento de tensão e durações de tempo constantes para cada incremento de tensão. Questões sobre a relação entre consolidação primária e secundária, efeitos de taxa, superposição de deformações etc. não serão incluídas aqui. A Figura 1 examina o mapeamento de dados de oedômetro idênticos para argila plástica reconstituída entre espaço aritmético e logarítmico de tensão-deformação. Para enfatizar, o comportamento observado foi idealizado nas inserções para que a região de transição seja removida e o escoamento seja mais acentuado do que seria normalmente observado. (A Fig. 1 também mostra a diferença entre o uso de deformações naturais (I(6,/H,)) em vez de deformações de engenharia ((I6,)/Ho) quando as deformações excedem cerca de 10%.) Pela natureza das transformações logarítmicas a A linha reta de pré-rendimento AB na Fig. 1(a) mapeia como uma curva AB no espaço de tensão logarítmico na Fig. 1(b). Por outro lado, uma linha reta de consolidação normal pós-rendimento (NCL) BC na Fig. l(b) mapeia na Fig. 1(a) como comportamento exponencial de endurecimento por deformação. Uma compreensão do rendimento de argilas levemente superconsolidadas foi desenvolvida a partir de estudos de argilas naturais não perturbadas cuidadosamente manuseadas (Mitchell, 1970; Crooks & Graham, 1976; Tavenas & Leroueil, 1977; Graham. Noonan & Lew, 1983) em vez de argilas reconstituídas como na Fig. l. Em argilas naturais, o comportamento observado muitas vezes pode ser razoavelmente aproximado por segmentos retos de pré-produção e pós-produção. particularmente se a argila for sensível ou cimentada. A Fig. 2 mostra dados de consolidação triaxial anisotrópica (próximo à consolidação Ko) de argila plástica natural de Winnipeg. Em contraste com a Fig. 1, a microestrutura da argila aqui é provavelmente cimentada (Graham, Noonan & Lew. 1983) e cede bastante antes de prosseguir para o encruamento exponencial.