A three-dimensional numerical solution to the problem of penetration of a flat plate dilatometer through saturated cohesive soil is presented. Axisymmetric stream functions are used with those corresponding to a uniform velocity field to approximate the geometry of the stream lines during penetration. After the source strengths have been determined, velocities and strains are computed. The computed strain fields are compared with those for axisymmetric and plane strain penetrations to show the need to use a three-dimensional analysis. Effective stresses are computed from the strains based on assumed constitutive response (in this case an anisotropic bounding surface model) and total stresses are computed based on equilibrium considerations. The method provides computed horizontal stress indices that compare favourably with field data. The effect of penetration on the horizontal stress index measured by the dilatometer is evaluated. This index is shown to be most sensitive to changes in over-consolidation ratio and at-rest earth pressure coefficient, which reflect the initial in situ stresses.
L'article présente une solution numérique tridimensionnelle au problème de pénétration d'un dilatomètre-plaque dans un sol cohérent saturé. Des fonctions de flux symétriques, associées à des fonctions décrivant un champ de vitesse uniforme, sont utilisées pour approcher la géométrie des lignes de courant durant la pénétration. Après résolution des résistances initiales, les vitesses et les déformations sont calculées. Les champs de déformation calculés sont comparés à ceux obtenus pour des pénétrations induisant des déformations planes asymétriques et démontrent la nécessité d'une analyse tridimensionnelle. Des contraintes effectives sont calculées à partir de déformations basées sur une réponse supposée constitutive (dans notre cas, un modèle anisotrope de surfaces frontières). Les contraintes totales sont calculées à partir d'hypothèses d'équilibre. La méthode permet de calculer des indices de contraintes horizontales tout à fait comparables aux données in-situ. L'influence de la pénétration sur l'indice des contraintes horizontales mesuré par dilatométrie est évaluée. Cet indice semble être très sensible aux variations du rapport de surconsolidation et du coefficient de poids des terres au repos qui traduisent les contraintes initiales in-situ.
