Modelling the effect of temperature on unsaturated soil behaviour

A simple thermohydromechanical (THM) constitutive model for unsaturated soils is described. The effective stress concept is extended to unsaturated soils with the introduction of a capillary stress. This capillary stress is based on a microstructural model and calculated from attraction forces due to water menisci. The effect of desaturation and the thermal softening phenomenon are modelled with a minimal number of material parameters and based on existing models. THM process is qualitatively and quantitatively modelled by using experimental data and previous work to show the application of the model, including a drying path under mechanical stress with transition between saturated and unsaturated states, a heating path under constant suction and a deviatoric path with imposed suction and temperature. The results show that the present model can simulate the THM behaviour in unsaturated soils in a satisfactory way.

RésuméUn modèle simple de loi de comportement thermohydromécanique (THM) est décrit. Le concept des contraintes effectives est élargi aux sols non saturés, avec l’introduction d’une contrainte capillaire. Cette contrainte capillaire est basée sur un modèle microstructural et calculée à partir de forces d’attraction dues aux ménisques d’eau. Le phénomène d’écrouissage dû à la désaturation du matériau et à l’effet thermique sont modélisés avec un nombre réduit de paramètres des matériaux et basé sur des modèles existants. Le comportement THM est qualitativement et quantitativement modélisé en utilisant les données expérimentales, incluant les chemins de drainage sous contrainte mécanique, avec passage entre les états saturé et non saturé, les chemins de chauffage sous une succion constante, et un chemin déviatorique avec une succion et une température imposées. Les résultats montrent que ce modèle peut simuler le comportement THM des sols non saturés d’une manière satisfaisante.