Load-strain-displacement response of geosynthetics in monotonic and cyclic pullout

Abstract

Mobilization of the pullout resistance of geosynthetics in monotonic and cyclic modes is described from both displacement-and load-controlled tests performed at normal stresses in the range 4-17 kPa. The tests were performed on three geogrids and two geomembranes embedded nearly 1.0 m in a uniformly graded sand. Results for load-controlled tests at a constant rate of 0.25 kN/(m⋅min -1 ), followed by several series of load cycles of increasing amplitude, are compared with displacement-controlled tests at a constant rate of 0.5 mm/min. In general the geogrids behave as an equivalent textured sheet. Pullout behaviour, and especially the incremental displacement mobilized at cyclic loads close to the maximum resistance, is found to vary with type of geogrid. In only one case was cyclic pullout resistance of a grid found to exceed the monotonic resistance. A comparison of the cyclic and monotonic response yields a constant ratio of pullout resistance at large displacement, but one which is not unique to a particular specimen. Cyclic strains of decreasing amplitude are mobilized along a test specimen, with most of the necessary relative displacement occurring close to the loaded end and the embedded end showing little response.Résumé : La mobilisation de la résistance à l'arrachement des géosynthétiques en sollicitation monotonique et cyclique est décrite ici à partir d'essais à déplacement ou à charge contrôlés, à des niveaux de contrainte normale compris entre 4 et 17 kPa. Les essais ont été effectués sur trois géogrilles et deux géomembranes enfouies sous près de 1,0 m de sable à granulométrie uniforme. Les résultats d'essais à chargement controlé à un taux de 0,25 kN/(m⋅min -1 ) suivis de plusieurs séries de chargement cyclique d'amplitude croissante ont été comparés avec les résultats d'essais à déplacement contrôlé menés à une vitesse constante de 0,5 mm/min. De façon générale, les géogrilles se comportent comme une feuille texturée équivalente. Le comportement à l'arrachement dépend du type de géogrille de même que le déplacement incrémental mobilisé pour des chargements cycliques proches de la résistance maximale. Dans un seul cas on a trouvé que la résistance à l'arrachement cyclique d'une géogrille pouvait dépasser la résistance monotonique. La comparaison des réponses cycliques et monotoniques indique un rapport de résistance à l'arrachement constant pour les grands déplacements. Ce rapport n'est cependant pas unique pour un spécimen donné. Des déformations cycliques d'amplitude décroissante sont mobilisées le long du spécimen et le déplacement relatif nécessaire prend place près de l'extrémité où la charge est appliquée, l'autre extémité montrant peu de réponse.

Soil Geosynthetic Interaction: Design Parameters from Experimental and Theoretical Analysis

“…Only a few researches about the soil-geosynthetic interface interaction under pullout cyclic and post-cyclic tensile loading conditions are available in literature [18,[30][31][32][33][34][35][36].…”

Pullout Behaviour of Geogrids Embedded in a Recycled Construction and Demolition Material. Effects of Specimen Size and Displacement Rate

“…The interaction between the geosynthetic reinforcement and the backfill material is of critical importance for the safe design and adequate performance of geosynthetic-reinforced structures, such as walls, slopes and bridge abutments [26,27]. Various test methods have been used by numerous researchers over the last decades to characterise soil-geosynthetic interaction, such as the direct shear test [28][29][30][31], inclined plane test [32][33][34][35], pullout test [36][37][38][39][40] and in-soil tensile test [41], each of which allows simulating a different type of deformation at the backfill-reinforcement interface. For instance, the direct shear test is commonly used to analyse soil-reinforcement interaction when sliding of the backfill on the geosynthetic surface is anticipated, whereas the pullout test simulates the interaction between the backfill and the reinforcement in the anchorage zone of geosynthetic-reinforced soil walls and slopes (i.e., beyond the hypothetical failure surface).…”

Direct shear behaviour of residual soil–geosynthetic interfaces – influence of soil moisture content, soil density and geosynthetic type

“…Several experimental methods have been developed for the analysis of soil-geosynthetic interaction, including direct shear tests, pullout tests, in-soil tensile tests and inclined plane tests (e.g. Alfaro et al 1995;Lopes andLadeira 1996a, 1996b;Raju and Fannin 1998;Pinho-Lopes and Lopes 1999;Costa-Lopes et al 2001;Ramirez and Gourc 2003;Mendes et al 2007;Liu et al 2009;Ferreira et al 2012Ferreira et al , 2013Ferreira et al , 2014Vieira et al 2013;Lopes et al 2014). Among them, pullout and direct shear tests are the most commonly used.…”