Application of SANISAND-MSf Constitutive Model for Simulating Cyclic Liquefaction in FLAC2D and FLAC3D

ABSTRACT: This paper presents the implementation and use of the SANISAND-MSf constitutive model for simulating cyclic liquefaction of sands in FLAC2D and FLAC3D. The model incorporates a memory surface to capture liquefaction triggering under cyclic loading, a semifluidized state formulation to simulate shear strain accumulation in the post-liquefaction regime, and a shear stiffness enhancement mechanism to account for residual deformation accumulation in loading without stress reversal. A unified implementation enables consistent performance in both FLAC2D and FLAC3D. As expected, element-level simulations yield identical results across both platforms, with examples illustrating responses under undrained monotonic triaxial and cyclic simple shear loadings. The model is further applied to the seismic analysis of an example upstream-raised tailings dam in both 2D and 3D, demonstrating its practical relevance for advanced geotechnical analysis.

RÉSUMÉ: Cet article présente la mise en œuvre et l’utilisation du modèle constitutif SANISAND-MSf pour la simulation de la liquéfaction cyclique des sables dans FLAC2D et FLAC3D. Le modèle intègre une surface de mémoire pour représenter le déclenchement de la liquéfaction sous chargement cyclique, une formulation d’état semi-fluidisé pour simuler l’accumulation de déformations en cisaillement dans le régime post-liquéfaction, ainsi qu’un mécanisme d’amélioration de la rigidité au cisaillement pour tenir compte de l’accumulation de déformations résiduelles en l’absence d’inversion de contrainte. Une implémentation unifiée permet une performance cohérente dans FLAC2D et FLAC3D. Comme attendu, les simulations au niveau élémentaire donnent des résultats identiques sur les deux plateformes, avec des exemples illustrant les réponses sous chargements triaxiaux monotones non drainés et de cisaillement simple cyclique. Le modèle est ensuite appliqué à l’analyse sismique d’un parc à résidus en amont en 2D et en 3D, démontrant sa pertinence pratique pour l’analyse géotechnique avancée.