From saturated to unsaturated conditions and vice versa
Representing transitions between saturated and unsaturated conditions, during drying, wetting and loading paths, is a necessary step for a consistent unification between saturated and unsaturated soil mechanics. Transitions from saturated to unsaturated conditions during drying will occur at a nonzero air-entry value of suction, whereas transitions from unsaturated to saturated conditions during wetting or loading will occur at a lower nonzero air-exclusion value of suction. Air-entry and air-exclusion values of suction for a given soil will differ (representing hysteresis in the retention behaviour) and both are affected by changes in the dry density of the soil or by the occurrence of plastic volumetric strains. The paper demonstrates, through model simulations and comparison with experimental data from the literature (covering drying, wetting and loading tests), that the Glasgow Coupled Model (GCM), a coupled elasto-plastic constitutive model covering both mechanical and retention behaviour, represents transitions between unsaturated and saturated behaviour in a consistent fashion. Key aspects of the GCM are the use of Bishop’s stress tensor for mechanical behaviour, the additional influence of degree of saturation on mechanical yielding, inclusion of hysteresis in the retention behaviour, and the role of plastic volumetric strains (and not total volumetric strains) in the description of the water retention response. The success of the GCM in representing consistently transitions between saturated and unsaturated conditions, together with subsequent mechanical and retention responses, demonstrates the potential of this coupled constitutive model for numerical modelling of boundary value problems involving saturated and unsaturated conditions.
Characterisation and thermo-hydro-mechanical behaviour of unsaturated Boom clay: an experimental study
El objetivo principal de esta investigacion se centra en el analisis de los efectos de la temperatura y la hidratacion o secado de las arcillas en el comportamiento de cambio de volumen, permeabilidad y caracteristicas de retencion de agua, ante una variedad de trayectorias de succion, tension neta y temperatura. Se han utilizado dos muestras de arcilla de Boom (Mol, Belgica) artificialmente preparadas con una estructura dominante de agregados y exhibiendo pautas de comportamiento extremas de las arcillas parcialmente saturadas. Las muestras artificiales se han caracterizado extensamente con relacion a los aspectos hidraulicos y mecanicos, tanto desde el punto de vista micro-estructural como a escala macro-estructural, donde se identifican dos zonas claras de dominio de la succion a nivel 'intra-agregado' o a nivel 'inter-agregado'. Se han disenado y construido nuevas celulas edometricas y un equipo triaxial con control de temperatura y succion. La celula triaxial permite registrar la evolucion temporal de las deformaciones axiales (a traves de LVDT locales), de las deformaciones radiales y de las isocronas de los perfiles laterales (a traves de sensores laser), que experimenta la muestra en diferentes trayectorias mecanicas, de hidratacion y de temperatura. En la tecnica de sobre-presion de aire se ha mantenido una presion constante, aplicandola inicialmente en condiciones de fase de aire continua. La temperatura se limito a un maximo de 80°C para evitar cambios de fase y quimicos apreciables, asi como para limitar los problemas asociados a la tecnica de traslacion de ejes. Se llevaron a cabo dos tipos de ensayos: las trayectorias en condiciones isotermicas a dos temperaturas contrastantes y los ensayos en condiciones no isotermicas. Los ensayos isotermicos se enfocaron en trayectorias de humedecimiento y de secado bajo tensiones netas verticales y medias constantes, en ciclos de carga y descarga a succion constante, asi como en ensayos isocoros a succion controlada. Los ensayos sobre muestras altamente sobreconsolidadas revelaron un hinchamiento irreversible en las trayectorias de calentamiento a succion constante, debido a una reestructuracion del esqueleto de la arcilla asociada a un mecanismo de adsorcion de agua. Los resultados no isotermos mostraron valores similares ante cambios de volumen y contenidos de agua a los obtenidos bajo condiciones isotermicas en trayectorias de humedecimiento a diferentes temperaturas y estados tensionales equivalentes. La existencia de deformaciones plasticas y de cambios irreversibles en el contenido de agua, asociados con las trayectorias principales de hidratacion y de secado, es un aspecto relevante de los resultados, siendo mas importante a temperaturas elevadas. Los resultados a succion controlada y tension neta media constante revelaron una contraccion irreversible durante el calentamiento de una muestra de arcilla normalmente consolidada. Asimismo se identifica una zona de maximo colapso en las trayectorias isotermicas de humedecimiento bajo tension neta vertical constante realizadas sobre las muestras de alta porosidad. Los ensayos isocoros sobre las muestras de baja porosidad mostraron un hinchamiento dominante, asociado a una presion de hinchamiento mayor que la registrada por las muestras de alta porosidad, donde se detecta un colapso macroestructural compensado por la expansion reversible de la estructura. Basandose en estas observaciones, se han propuesto hipotesis para explicar las pautas de comportamiento desde el punto de vista de los diferentes fenomenos micro y macroscopicos que afectan a las arcillas no saturadas. Se han planteado una serie de expresiones para las curvas de retencion y permeabilidad al agua a diferentes temperaturas, porosidades y grados de saturacion. Los cambios producidos por la accion mecanica, la succion y la temperatura se han interpretado bajo un concepto elastoplastico utilizando diferentes variables de estado tensionales y sus correspondientes variables conjugadas extensivas.
Time and Heritage
As a historian studying what can be considered a form of intellectual history, I have slowly come to adopt Michel de Certeau’s observation made at the end of the 1980s that ‘objectifying the past, for the last three centuries, has undoubtedly left unconsidered time within a discipline that has continued to use it as a taxonomic instrument’. To a certain degree, time has become commonplace for the historian who has preserved or instrumentalized it. It is not considered because it is inconceivable, but because we do not think of it or, more simply, we do not think about it. As a historian attempting to pay attention to the time I’m living in, I have thus, like many others, noticed the swift development of the category of the present until it has become obvious that the present is omnipresent. This is what I refer to here as ‘presentism’.