Suebsuk, Jirayut;Horpibulsuk, Suksun;Liu, Martin D.
Geomechanics and Engineering
/
제18권2호
/
pp.121-131
/
2019
This article discusses the phenomenon of plastic volumetric deformation of naturally structured clays before virgin yielding, i.e., subyielding behavior. A simple approach representing both the compression and shear responses of the clays during subyielding is demonstrated. A new compression model for structured clays based on the theoretical framework of the Structured Cam Clay (SCC) model via incorporation of the subyielding behavior is presented. Two stress surfaces are introduced to distinguish the subyielding and virgin yielding. The hardening and destructuring processes of structured clays under isotropic compression and shear are the focus of this work. The simulations of the compression and shear of eleven natural clays are studied for validation. The proposed work can accurately predict the subyielding behavior of structured clays both qualitatively and quantitatively and can be used for modeling structured clays under compression and shear responses in geological and geotechnical engineering problems.
An elastoplastic model for structured clays, which is formulated based on the fact that the difference in mechanical behavior of structured and reconstituted clays is caused by the change of fabric in the post-yield deformation range, is present in this paper. This model is developed from an elastoplastic model for overconsolidated reconstituted clays, by considering that the variation in the yield surface of structured clays is similar to that of overconsolidated reconstituted clays. However, in order to describe the mechanical behavior of structured clays with precision, the model takes the bonding and parabolic strength envelope into consideration. Compared with the Cam-clay model, only two new parameters are required in the model for structured clays, which can be determined from isotropic compression and triaxial shear tests at different confining pressures. The comparison of model predictions and results of drained and undrained triaxial shear tests on four different marine clays shows that the model can capture reasonable well the strength and deformation characteristics of structured clays, including negative and positive dilatancy, strain-hardening and softening during shearing.
Strain-rate and temperature have significant effects on the one-dimensional (1D) compression behavior of soils. This paper focuses on the bonding degradation effect of soil structure on the time and temperature dependent behavior of soft structured clay. The strain-rate and temperature dependency of preconsolidation pressure are investigated in double logarithm plane and a thermal viscoplastic model considering the combined effect of strain-rate and temperature is developed to describe the mechanical behavior of unstructured clay. By incorporating the bonding degradation, the model is extended that can be suitable for structured clay. The extended model is used to simulate CRS (Constant Rate of Strain) tests conducted on structural Berthierville clay with different strain-rates and temperatures. The comparisons between predicted and experimental results show that the extended model can reasonably describe the effect of bonding degradation on the stain-rate and temperature dependent behavior of soft structural clay under 1D condition. Although the model is proposed for 1D analysis, it can be a good base for developing a more general 3D model.
The Pusan Clay is analyzed hereafter from a point of view of mineralogy and microstructure. Results indicate that the Pusan Clay is basically illitic in nature and that the soil microstructure reveals some characteristics which could be responsible for its brittle behavior as observed from sample disturbance. The overall analysis would tend to consider that the Pusan Clay profile analyzed here shows mechanical properties similar to well structured soils or so-called cemented soils.
This research investigated the nonlinear compressibility, permeability, the yielding due to structural degradation and their effects on consolidation behavior of structured soft soils. Based on oedometer and hydraulic conductivity test results of natural and reconstituted soft clays, linear log (1+e) ~ $log\;{\sigma}^{\prime}$ and log (1+e) ~ $log\;k_v$ relationships were developed to capture the variations in compressibility and permeability, and the yield stress ratio (YSR) was introduced to characterize the soil structure of natural soft clay. Semi-analytical solutions for one-dimensional consolidation of soft clay under time-dependent loading incorporating the effects of soil nonlinearity and soil structure were proposed. The semi-analytical solutions were verified against field measurements of a well-documented test embankment and they can give better accuracy in prediction of excess pore pressure compared to the predictions using the existing analytical solutions. Additionally, parametric studies were conducted to analyze the effects of YSR, compression index (${\lambda}_r$ and ${\lambda}_c$), and permeability index (${\eta}_k$) on the consolidation behavior of structured soft clays. The magnitude of the difference between degree of consolidation based on excess pore pressure ($U_p$) and that based on strain ($U_s$) depends on YSR. The parameter ${\lambda}_c/{\eta}_k$ plays a significant role in predicting consolidation behavior.
Most laboratory test research has focused on grouting efficiency in homogeneous reconstituted soft clay. However, the natural sedimentary soils generally behave differently from reconstituted soils due to the effect of soil structure. A series of laboratory grouting tests were conducted to research the effect of soil structure on the performance of compensation grouting. The effects of grouting volume, overlying load and grouting location on the performance of compensation grouting under different soil structures were also studied. Reconstituted soil was altered with added cement to simulate artificial structured soil. The results showed that the final grouting efficiency was positive and significantly increased with the increase of stress ratio within a certain range when grouting in normally consolidated structured clay. However, in the same low yield stress situation, the artificial structured soil had a lower final grouting efficiency than the overconsolidated reconstituted soil. The larger of normalized grouting volume could increase the final grouting efficiency for both reconstituted and artificial structured soils. Whereas, the effect of the overlying load on final grouting efficiencies was unfavourable, and was independent of the stress ratio. As for the layered soil specimens, grouting in the artificial structured soil layer was the most efficient. In addition, the peak grouting pressure was affected by the stress ratio and the overlying load, and it could be predicted with an empirical equation when the overlying load was less than the yield stress. The end time of primary consolidation and the proportion of secondary consolidation settlement varied with the different soil structures, grouting volumes, overlying loads and grouting locations.
Several methods have been used to synthesize polymer-clay nanocomposites. In-situ polymerization with clay belongs to a classical way to develop nano-structured materials, while melt intercalation is being recognized as another useful approach due to its versatility and environmentally benign character. In this research, we prepared polymer-clay nanocomposites based on the poly (methyl methacrylate) and organically modified montmorillonite via two-stage sonication process. According to the unique mode of power ultrasonic wave, the sonication during processing led to enhanced breakup of the clay agglomerates and reduction in size of the dispersed phase. Optimum conditions to form stable exfoliated nanocomposites were studied for various compositions and conditions. It was found that a novel attempt carried out in this study yielded further improvement in the mechanical performance of the nanocomposites compared to those produced by the conventional melt mixing process, as revealed by DMA, XRD and TEM. And rheological properties of nanocomposites were measured by ARES. As a result, sonicated PMMA-clay nanocomposites exhibits enhanced properties such as storage modulus and thermal stability than that of neat PMMA.
Poly(methyl methacrylate)/clay nanocomposite particles with particle size of 275${\sim}$292 nm range were successfully prepared using emulsion polymerization. The content of montmorillonite based on the methyl methacrylate monomer was chosen as 30 wt.%. 2,2-azobis(isobuthylamidine hydrochloride) and n-dodecyltrimethylammonium chloride were used as an initiator and a surfactant in cationic emulsion system. Potassium persulfate and sodium lauryl sulfate were used as an initiator and a surfactant in anionic emulsion system. The evidence of intercalated /exfoliated structure of montmorillonite in the nanocomposite prepared in our experiment was confirmed by wide angle x-ray diffraction patterns of $d_{001}$ plane. Thermal behavior of nanocomposite was traced using DSC and TGA. It was found that the nanocomposite particle prepared by cationic emulsion system showed intercalated structured. We also found that the nanocomposite particle obtained from anionic emulsion system resulted in the fully exfoliated structure.
This paper investigates the time dependent behaviour of Haarajoki test embankment on soft structured clay deposit. Half of the embankment is constructed on an area improved with prefabricated vertical drains, while the other half is constructed on the natural deposit without any ground improvement. To analyse the PVD-improved subsoil, axisymmetric vertical drains were converted into equivalent plane strain conditions using three different approaches. The construction and consolidation of the embankment are analysed with the finite element method using a recently developed anisotropic model for time-dependent behaviour of soft clays. The constitutive model, namely ACM-S accounts for combined effects of plastic anisotropy, interparticle bonding and degradation of bonds and creep. For comparison, the problem is also analysed with isotropic Soft Soil Creep and Modified Cam Clay models. The results of the numerical analyses are compared with the field measurements. The results show that neglecting effects of anisotropy, destructuration and creep may lead to inaccurate predictions of soft clay response. Additionally, the numerical results show that the matching methods accurately predict the consolidation behaviour of the embankment on PVD improved soft clays and provide a useful tool for engineering practice.
Organic clays are ideal habitat for flora and fauna. From a geotechnical perspective, organic clays are soft, weak, variable, heterogeneous and flocculated. Portland cement is a universally common stabiliser. However, some organic acids in soil inhibit full hydration and expose cementation products to rapid dissolution. This paper investigates scopes for use of C3S cement to enable durable cementation. Prospects of using PP fibre alongside with C3S cement, scopes for partial replacement of C3S cement with a plant-based nanosilica and evolution of binders are then investigated. Binding mixtures here mimic the natural functions of rhizoliths, amorphous phases, and calcites. Testing sample population include natural and fibre-reinforced clays, compact mixes of clay - C3S cement, clay - nanobiosilica, and clay, C3S cement and nanobiosilica. Benefits and constraints of C3S cement and fibres for retaining the naturally flocculated structure of organic clays are discussed. Nanobiosilica provides an opportunity to cut the C3S content, and to transition of highly compressive organic clays into an engineered, open-structured medium with >0.5 MPa compressive strength across the strains spanning from peak to 1.5-times peak.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.