Constitutive and numerical modelling

A review of the first 60 years of Géotechnique publications shows clearly how the subject of soil mechanics has evolved. In terms of constitutive and numerical modelling of soil, early forms of numerical analysis involved hand calculations of ultimate states applying classical methods of analysis: limit equilibrium, limit analysis or stress field solutions. Consequently, the soil was considered to behave as a rigid plastic material, and to follow one of the two basic failure laws of classical soil mechanics, namely the Tresca or Mohr–Coulomb failure criteria. For assessing the deformation of structures, soil was normally considered to be linear elastic. The foundations of modern numerical analysis and constitutive modelling were laid in the early to mid 1960s, with the development of the finite element method and the postulation of the critical state framework of soil behaviour respectively. Clearly, the continuous advancement of computer power has been essential in applying new developments to modern geotechnical analysis. This paper reviews some of the main milestones in the evolution of geotechnical analysis in the past 60 years, commenting, where appropriate, on what problems still lie ahead.

• The Beginnings

• Modern Constitutive Modelling

• Modern Numerical Analysis

• Conclusions

• References

Un examen des 60 premières années de publications de Géotechnique démontre clairement l'évolution suivie par la discipline de la mécanique des sols. En ce qui concerne la modélisation constitutive et numérique des sols, les premières formes d'analyse numérique comportaient des calculs manuels d'états limites avec l'application de méthodes d'analyse classiques : équilibre limite, analyse limite ou solutions sur place pour les contraintes. C'est ainsi que l'on estimait que le sol se comportait comme une matière plastique rigide en suivant une des deux lois de base sur la rupture de la mécanique des sols classique, à savoir les critères de rupture de Tresca ou de Mohr–Coulomb. Pour l'évaluation de la déformation des structures, le sol était normalement considéré comme étant élastique linéaire. C'est vers le début ou la moitié des années soixante que l'on posa les fondations de l'analyse numérique et de la modélisation constitutive modernes, avec le développement de la méthode aux éléments finis et la postulation du cadre de l'état critique respectivement dans le comportement des sols. Le progrès continu de l'informatique a joué manifestement un rôle essentiel dans l'application de nouveaux développements dans l'analyse géotechnique moderne. La présente communication passe en revue les principales étapes de l'évolution de l'analyse géotechnique au cours des 60 dernières années, en se penchant, le cas échéant, sur les problèmes que l'on devra affronter dans l'avenir.