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A Viscoplastic Constitutive Model For Cyclic Clay Behavior

Mohammad Zarrabi

Ph.D. thesis (2021)

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Abstract

Earthquakes can have dire consequences both in terms of loss of human lives and properties. Among the geotechnical phenomena that can induce losses during an earthquake, liquefaction of granular soils is the most well-studied but cyclic softening of clays is also capable of producing significant damages. For instance, the 1964 Alaska earthquake triggered a major landslide along the 4th avenue in Anchorage, attributed to cyclic softening. To study the impact of such phenomena, numerical dynamic nonlinear simulations can be used. These simulations rely on constitutive models that are formulated to capture the triggering of liquefaction or cyclic softening. The use of these models requires knowledge of their formulation, and time-consuming trial and error efforts to calibrate their numerous input parameters. The arduous calibration has rendered the use of advanced constitutive models for earthquake geotechnical applications in practice challenging. As a results advanced constitutive models have not been widely adopted in practice despite the significant attention they have received in recent years.

Résumé

Les séismes peuvent avoir des conséquences désastreuses en termes de pertes humaines et matérielles. Parmi les phénomènes géotechniques qui peuvent mener à des pertes pendant un tremblement de terre, la liquéfaction des sols granulaires a été le plus étudié, bien que l'amollissement cyclique des argiles puisse générer des dommages significatifs. Par exemple, le tremblement de 1964 en Alaska a déclenché un glissement de terrain majeur le long de la 4ième avenue à Anchorage, dont la cause principale était l'amollissement cyclique. Pour étudier l'impact de tels phénomènes, des simulations numériques dynamiques non linéaires peuvent être utilisées. Ces simulations s'appuient sur des modèles constitutifs qui sont formulés pour capturer le déclenchement de la liquéfaction ou de l'amollissement cyclique. L'utilisation de ces modèles nécessite une connaissance de leur formulation et des essais et erreurs fastidieux pour calibrer leurs nombreux paramètres d'entrée. La calibration difficile a rendu difficile l'utilisation de modèles constitutifs avancés pour les applications géotechniques sismiques. En conséquence, les modèles constitutifs avancés n'ont pas été largement adoptés dans la pratique malgré l'attention significative qu'ils ont reçue ces dernières années.

Department: Department of Civil, Geological and Mining Engineering
Program: Génie civil
Academic/Research Directors: Samuel Yniesta
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/5583/
Institution: Polytechnique Montréal
Date Deposited: 05 May 2021 11:22
Last Modified: 19 Apr 2023 18:08
Cite in APA 7: Zarrabi, M. (2021). A Viscoplastic Constitutive Model For Cyclic Clay Behavior [Ph.D. thesis, Polytechnique Montréal]. PolyPublie. https://publications.polymtl.ca/5583/

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