This paper presents a straightforward approach for modelling volume change behavior of expansive soils during wetting-drying cycles. The swelling-shrinkage strain of expansive soils induced by cyclic wetting and drying was decomposed with distinctive physical background into a reversible component, which shows a synchronous change with the cyclic change of suction, and an irreversible component, which is generated mainly in the early stage of the wetting-drying process. The mechanisms of the two swelling-shrinkage strain components can be well explained through the double-level structure of expansive soils and its evolution with mechanical and hydraulic loading. The reversible component originates from the reversible deformation behavior of aggregates, and primarily depends on current suction or water content. The irreversible component is associated with the irreversible change of macrostructure, reflecting the difference in soil structures at current state and the equilibrium state. A practical constitutive model was proposed for compacted expansive clays from a global and phenomenological perspective. The model parameters can be calibrated with observed macroscopic deformation behavior without measuring microstructural parameters. The performance of the presented model was validated by simulating cyclic suctioncontrolled tests as well as an alternately soaked and dried test with irregular amplitudes of suctions.Key words: expansive soils, volumetric behavior, swelling, shrinkage, model.
Résumé :Cet article présente une approche directe pour modéliser les variations de volume de sols expansifs durant des cycles de mouillage-séchage. La déformation causée par le gonflement-retrait des sols expansifs induite par les cycles de mouillageséchage a été décomposée, selon des notions physiques, en une composante réversible qui démontre une variation synchrone avec les variations cycliques de succion, et une composante irréversible qui est générée principalement dans les premières étapes du processus de mouillage-séchage. Les mécanismes des deux composantes de la déformation en gonflement-retrait peuvent être bien expliqués grâce à la structure à deux niveaux des sols expansifs et par l'évolution de cette structure avec les charges mécaniques et hydrauliques. La composante réversible provient de la déformation réversible des agrégats, et dépend principalement de la succion présente et de la teneur en eau. La composante irréversible est associée avec les variations irréversibles de la macrostructure, reflétant les différences dans les structures du sol à l'état présent et à l'état d'équilibre. Un modèle constitutif pratique est proposé pour les argiles expansives compactées basé sur une perspective globale et phénomé-nologique. Les paramètres du modèle peuvent être calibrés avec les déformations macroscopiques observées sans mesurer les paramètres microstructuraux. La performance du modèle présenté a été validée en simulant des essais de succion cyclique contrôlés de même d'avec un essai alternant le mouillage...