Directional creep response of anisotropic clays

Abstract

High water content slurries of a kaolin clay with two different pore-fluid chemistries (flocculated and dispersed) were consolidated under isotropic and anisotropic states of stress to produce bulk samples (blocks with dimensions on the order of 150 to 200 mm) of clay soils with widely differing micro-fabrics. A combination of scanning electron microscopy, optical microscopy, and X-ray diffractometry was used to identify qualitatively and quantitatively the micro- fabric of each sample at various levels of particle organization (individual particles, domains, etc.). Then, cylindrical specimens with dimensions of the order of 30 or 40mm were trimmed in orthogonal directions from these block samples and tested in undrained creep at different stress levels. The macro-behaviour of these specimens is interpreted in terms of rate process theory, and the parameters in the formulation are correlated with quantitative measures of fabric. For a given stress intensity specimens trimmed in the vertical direction were found to exhibit lower strain rates and larger creep deformations than specimens trimmed in the horizontal direction. Des coulis à forte teneur en eau d'argile kaolinite avec deux différents états chimiques (particules floculées et dispersées) ont été consolidés sous des conditions de tension isotrope et anisotrope afin de produire des échantillons compacts (blocs de dimension de l'ordre de 150 à 200 mm) de sols argileux avec des micro-constructions très différentes. Une combinaison d'examens minitieux par microscope électronique, microscope optique et diffraction par rayons-X a été utilisée afin d'identifier qualitativement et quant-itativement la micro-construction de chaque échantillon à des niveaux différents d'organisation de particules (particules individuelles, domaines, etc.). Puis, des échantillons cylindriques de dimensions de l'ordre de 30 ou 40 mm, ont été disposés en directions orthogonales à partir de ces échantillons en bloc et soumis à un fluage non drainé à différents niveaux de contrainte. Le macrocomportement de ces spécimens est interprété en terme de théorie de processus par taux et les paramètres dans la formulation sont reliés à des mesures quantitatives de construction. Pour une intensité de contrainte donnée on a trouvé que des échantillons arrangés en direction verticale donnaient lieu à des taux de déformation plus faible et à des déformations de fluage plus grandes que les spécimens arrangés dans la direction horizontale.