Formulación constitutiva y validación numérica del comportamiento mecánico de suelos no saturados

Abstract

En este trabajo se presenta un modelo cosntitutivo elastoplástico para suelos parcialmente saturados.El modelo se formula en el marco general de la teoría de medios porosos y de la teoría del flujo de la plasticidad . La formulación constitutiva se basa en el conocido modelo de MRS Lade en el que se incorpora la succión como componente adicional independiente del estado de tensiones. Consecuentemente, las superficies de fluenciade con y capa del modelo asi como la evolución de la variables internas de endurecimiento y ablandamiento muestran dependencias con el valor de la succión. Para el proceso de integración numérica de tensiones del modelo de propone el método de proyección al punto más cercano que es extendido en esta formulación para el caso de cuatro invariantes tensionales. Los resultados numéricos demuestran la capacidad de predicción del Model Extendido de MRS Lade para simular el comportamiento de los suelos parcialmente saturados tanto en régimen de prepico como en pospico bajo distintos niveles de saturación. Para la validación del modelo constitutivo formulado se realiza la simulazión numérica de ensayos experimentales edométricos con succión controlada experimentales publicados por Gens eta l y ensayos de compresión triaxial convencional con succión controlada publicados por Macari et al.

In this work an elastoplastic constitutive theory for unsaturated soils is presented. The proposed material model is formulated in the general framework of the theory of porous media and of the flow theory of plasticity. The constitutive formulation is based on an extension of the well-known MRS Lade model whereby the suction is introduced as additional independent stress state components. Consequently the cap and cone yield conditions of the MRS Lade model both in hardening and softening as well as the internal evolution laws in these regimes are redefined to include the dependency on the suction. For the solution of the numerical stress integration of the model is proposed the closed point projection method,in this case extended for the four stress invariants. The numerical results demonstrate the predictive capability of the Extended MRS Lade Model for simulations of behavior of partially saturated soils in pre and post pick regimen. For the validation of constitutive models is carried on the numerical simulation of experimental oedometric test with controlled suction published for Gens et al and conventional triaxial compression test with controlled suction published for Macari et al.