Conventional laboratory triaxial tests apply axisymmetric boundary conditions to a cylindrical sample which has an axisymmetric geometry. For a homogeneous sample this implies that the deformed shape of the sample should maintain an axisymmetric geometry during the test. Consequently, the sample should deform in a barrelling mode and if slip planes develop they should define a cup and cone-like failure surface. However, in many triaxial tests such behaviour is not observed, especially as failure is approached when a planar slip surface develops. Such a deformation mode is not axisymmetric. One reason for this behaviour is that a fissure pre-exists in the sample. Employing hydro-mechanically coupled three-dimensional finite-element analyses, this paper investigates the influence of a single fissure in a triaxial sample of stiff clay on its behaviour throughout the test, focusing on the fissure position, orientation, strength and stiffness, in conjunction with the sample's end-restraints (rough or smooth). The effects are quantified in terms of the sample's overall stiffness and strength, indicating that the presence of a fissure can affect the very small strain stiffness, and that it has a significant effect on the strength of the sample, demonstrating that the conventional methods used to interpret laboratory tests may give unconservative results. The results also show a significant effect of the conditions at the top and bottom surfaces of the sample, where in particular the lateral restraint and rough ends introduce ‘bending’ in the sample.

中文翻译：

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端部约束和预先存在的裂缝对硬质粘土三轴试验解释的影响的数值评估

传统的实验室三轴试验将轴对称边界条件应用于具有轴对称几何形状的圆柱形样品。对于均质样品，这意味着样品的变形形状应在测试期间保持轴对称几何形状。因此，样品应该以桶形模式变形，如果滑动平面发展，它们应该定义一个杯状和锥形的失效表面。然而，在许多三轴试验中没有观察到这种行为，特别是当平面滑动面发展时接近失效时。这种变形模式不是轴对称的。这种行为的一个原因是样品中预先存在裂缝。采用流体力学耦合的三维有限元分析，本文研究了硬质粘土三轴样品中的单个裂缝对其在整个测试过程中的行为的影响，重点关注裂缝位置、方向、强度和刚度，以及样品的端部约束（粗糙或光滑）。这些影响是根据样品的整体刚度和强度来量化的，表明裂缝的存在会影响非常小的应变刚度，并且它对样品的强度有显着影响，表明用于解释实验室测试可能会给出不保守的结果。结果还显示了样品顶面和底面条件的显着影响，特别是横向约束和粗糙端会在样品中引入“弯曲”。关注裂缝的位置、方向、强度和刚度，结合样品的末端约束（粗糙或光滑）。这些影响是根据样品的整体刚度和强度来量化的，表明裂缝的存在会影响非常小的应变刚度，并且它对样品的强度有显着影响，表明用于解释实验室测试可能会给出不保守的结果。结果还显示了样品顶面和底面条件的显着影响，特别是横向约束和粗糙端会在样品中引入“弯曲”。关注裂缝的位置、方向、强度和刚度，结合样品的末端约束（粗糙或光滑）。这些影响是根据样品的整体刚度和强度来量化的，表明裂缝的存在会影响非常小的应变刚度，并且它对样品的强度有显着影响，表明用于解释实验室测试可能会给出不保守的结果。结果还显示了样品顶面和底面条件的显着影响，特别是横向约束和粗糙端会在样品中引入“弯曲”。这些影响是根据样品的整体刚度和强度来量化的，表明裂缝的存在会影响非常小的应变刚度，并且它对样品的强度有显着影响，表明用于解释实验室测试可能会给出不保守的结果。结果还显示了样品顶面和底面条件的显着影响，特别是横向约束和粗糙端会在样品中引入“弯曲”。这些影响是根据样品的整体刚度和强度来量化的，表明裂缝的存在会影响非常小的应变刚度，并且它对样品的强度有显着影响，表明用于解释实验室测试可能会给出不保守的结果。结果还显示了样品顶面和底面条件的显着影响，特别是横向约束和粗糙端会在样品中引入“弯曲”。证明用于解释实验室测试的传统方法可能会给出不保守的结果。结果还显示了样品顶面和底面条件的显着影响，特别是横向约束和粗糙端会在样品中引入“弯曲”。证明用于解释实验室测试的传统方法可能会给出不保守的结果。结果还显示了样品顶面和底面条件的显着影响，特别是横向约束和粗糙端会在样品中引入“弯曲”。