Mechanisms controlling the secondary compression of clays

Abstract

This Paper deals with the mechanism controlling the one-dimensional secondary compression behaviour of saturated clay soils. The behaviour of the clays has been explained in the light of the modified effective stress concept which takes into consideration the interparticle attractive and repulsive forces. A non-dimensional secondary compression coefficient is defined as the ratio of the secondary compression per unit of log (time) to the final thickness of the sample for any pressure increment. It is shown that the secondary compression coefficient is directly related to the strength of soil skeleton at particle level which is governed by the modified effective stress concept. Seven organic fluids, water and air of different dielectric properties were used to vary the interparticle forces in the one-dimensional consolidation tests. To confirm the nature of the mechanism, tests were also conducted in which load increments, load increment ratio and void ratio were varied. The rectangular hyperbola method is used to identify the magnitude of secondary compression. The experimental results show that the secondary compression coefficient decreases with increase in effective stress (or strength), with decrease in pressure increment and with a decrease in void ratio. Le présent article traite du mécanisme régissant le comportement en compression secondaire uni–dimensionnelle de sols argileux saturés. Le comportement des argiles est expliqué en fonction du concept de contrainte effective modifié qui tient compte des forces d'attraction et de répulsion interparticulaires. Un coefficient de compression secondaire non–dimensionnel est défini comme étant le rapport de la compression secondaire par unité de log (temps) et de l'épaisseur finale de l'ećchantillon pour tout incrément de pression. Il est démontré que le coefficient de compression secondaire est directement fonction de la résistance du squelette du sol au niveau particulaire, laquelle est régie par le concept de contrainte effective modifié. Sept fluides organiques, de l'eau et de l'air ayant des propriétés diélectriques différentes ont été utilisés en vue de faire varier les forces interparticulaires darts le cadre des effets de consolidation uni-dimensionnelle. Afin de confirmer la nature du mécanisme, d'autres essais ont également été effectués en faisant varier les incréments de charge, le rapport des incréments de charge et le rapport des vides. La méthode de l'hyperbole rectangulaire a servi à déterminer l'importance de la compression secondaire. Les résultats expérimentaux démontrent que le coefficient de compression secondaire diminue en fonction de l'augmentation de la contrainte effective (ou de la résistance), de la diminution de l'incrément de pression et d'une diminution du rapport des vides.