CPT and dissipation test simulation through PFEM

Among on field soil investigations techniques Cone Penetration Test has been gaining an increasing success. For fine-grained soils simple measurements of soil mechanical resistance to penetration have been combined also with dissi- pation tests performed when the piezocone is halted in order to obtain infor- mations about consolidation and permeability characteristics of the soil. To cor- rectly interpret this kind of test theoretical approaches are sometimes unsatis- fying and numerical simulations are essentials to advance the understanding of the phenomenon and eventually provide practical instruments for interpre- tation of real experimental measurements. In the present work a parametric study has been conducted using a large deformation finite-element analysis per- formed by means of the Particle Finite Element Method. For the soil a Modified Cam Clay model combined with hyperelasticity based on Houlsby potential has been employed. Therefore the results obtained in terms of dissipation curves have been interpreted by means of methods developed in previous studies from the more successful Teh and Houlsby normalization to more recent, numerical simulation-based methods proposed by Mahmoozadeh et al. and Ansari et al. In conclusion their capability to fully capture the soil behavior is discussed.

Tra le moderne tecniche di indagine del suolo il test penetrometrico (CPT) sta guadagnato negli ultimi anni un crescente successo. Nel caso di terreni a grana fine, la classica misurazione della resistenza meccanica del suolo alla penetrazione viene combinata con test di dissipazione della pressione in eccesso eseguiti du- rante le pause nella penetrazione del piezocono allo scopo di ottenre informazioni riguardo alle caratteristiche di consolidazione e permeabilità del suolo. A questo proposito, gli approcci teorici sviluppati sin’ora per l’interpretazione di tale tipo di test non sempre si rivelano soddisfacenti e quindi l’utilizzo di simulazioni numeriche risulta essenziale per avanzare nella comprensione del fenomeno e per sviluppare eventualmente strumenti pratici per l’interpretazione delle mis- urazioni sperimentali. Nel presente lavoro di tesi è stato eseguito uno studio parametrico tramite un’analisi agli elementi finiti condotta con il metodo PFEM. Per modellare il terreno è stato utilizzato il modello di Cam Clay Modificato combinato con un modello iperelastico basato sul potenziale di Houlsby. I risul- tati così ottenuti sono stati quindi interpretati tramite metodi di normalizzazione sviluppati precedentemente e presenti in letteratura a partire dal più famoso metodo proposto da Teh e Houlsby fino alle proposte più complesse di Mah- mozadeh et al. e Ansari et al. che si basano su simulazioni numeriche. Infine si è discussa la capacità di questi mtodi di cogliere pienamente il comportamento del suolo