Lestari, Laras Laila (2026) Development of A Modified Mohr-Coulomb Constitutive Model of Cementitious Treated Soil. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
![[thumbnail of 7012211014-Doktoral.pdf]](http://repository.its.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text
7012211014-Doktoral.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (6MB) | Request a copy |
Abstract
Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan model konstitutif Mohr-Coulomb yang dimodifikasi dengan mengevaluasi perilaku mekanis tanah yang distabilisasi dengan semen, Cementitious Treated Soil (CTS), di bawah kondisi pengekang pasif menggunakan pembungkus Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP). Metode penelitian terdiri atas pengumpulan data awal untuk memperoleh proporsi material optimum, kemudian uji triaxial dengan pengekang pasif, serta pemodelan numerik. Eksperimen dilakukan dengan tiga konfigurasi lapisan GFRP untuk menyelidiki efek pengekang dan menilai peran kekakuan pengekangan. Ketergantungan lintasan (path-dependency) dianalisis melalui laju tekanan pengekangan yang diturunkan, dan analisis keruntuhan Mohr-Coulomb digunakan untuk menentukan parameter kekuatan geser. Hasil penelitian menunjukkan bahwa proporsi campuran optimum untuk tanah lempung dengan perlakuan semen adalah 8% semen dan 4% kapur, sedangkan untuk pasir dengan perlakuan semen adalah 12% semen. Campuran tersebut menghasilkan respons paling kuat dan kaku, yang menjadi dasar analisis pengekang. Spesimen CTS dengan pengekangan GFRP menunjukkan keruntuhan progresif, mulai dari retak mikro pra-puncak, robekan laminasi pada puncak, hingga kerusakan permukaan pasca-puncak, dengan pengekangan yang menunda tetapi tidak mencegah keruntuhan. Peak strength envelope yang ditentukan pada regangan volumetrik nol secara andal mengkarakterisasi keruntuhan CTS dengan menangkap resistensi geser yang belum rusak sebelum degradasi mengurangi sudut geser dan kekuatan. Analisis perilaku plastis volumetrik mengungkapkan bahwa setelah kondisi elastis awal, material mengalami dilatasi saat leleh—mengaktifkan mekanisme pengekangan—sebelum mengalami recompaction di bawah tekanan pengekangan yang cukup akibat runtuhnya struktur pori. Model konstitutif berbasis plastisitas Mohr-Coulomb yang dimodifikasi kemudian diformulasikan dengan memasukkan fungsi hardening–softening, potensi plastis, dan laju dilatasi variabel. Validasi numerik mengonfirmasi bahwa model ini berhasil mereproduksi hubungan tegangan–regangan nonlinier, transisi volumetrik, serta kopling regangan aksial–lateral dengan kesesuaian yang kuat pada berbagai tingkat pengekangan. Kerangka ini menyediakan alat analitis yang andal untuk desain stabilisasi tanah dengan pengekang pasif, menawarkan alternatif praktis bagi insinyur terhadap uji triaxial konvensional sekaligus meningkatkan reprodusibilitas dan penerapan dalam berbagai konteks geoteknik.
=============================================================================================================================
This study aims to develop a modified Mohr-Coulomb constitutive model by evaluating the mechanical behavior of Cementitious Treated Soil (CTS) under passive confinement using Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) wraps. The method consists of preliminary data to obtain the optimum proportioning material, then triaxial test using passive confinement, and numerical modelling. The experiment utilizing three GFRP layer configurations was applied to investigate the confinement effect and assess the role of confining stiffness. Path-dependency was analyzed through derived confining pressure rates, and Mohr-Coulomb failure analysis was used to determine shear-strength parameters. Results indicate that Optimum mix proportions for cement-treated clay at 8% cement and 4% lime, and cement-treated sand at 12% cement content. These mixtures provided the strongest and most rigid responses, forming the basis for confinement analysis. The CTS specimens under GFRP confinement show progressive failure from pre peak microcracking to peak laminate tearing and post peak surface rupture, with confinement delaying but not preventing failure. The peak strength envelope, defined at zero volumetric strain, reliably characterizes CTS failure by capturing its undamaged shear resistance before degradation reduces friction angle and strength. Analysis of plastic volumetric behavior revealed that after an initial elastic state, the material dilates upon yielding—activating the confinement mechanism—before recompacting under sufficient confining pressure due to pore structure collapse. A modified Mohr-Coulomb with plasticity-based constitutive model was formulated, incorporating hardening–softening functions, a plastic potential, and variable dilation rate. Numerical validation confirmed that the model successfully reproduces nonlinear stress–strain relationships, volumetric transitions, and axial–lateral strain coupling, with strong agreement across confinement levels. This framework provides a reliable analytical tool for soil stabilization design using passive confinement, offering engineers a practical alternative to conventional triaxial testing while enhancing reproducibility and applicability in diverse geotechnical contexts.
Actions (login required)
 |
View Item |