Naturally cemented sensitive soils

Abstract

Many extremely sensitive or quick clay soils, particularly but not only those found in Canada, show characteristics of natural cementation bonding between particles. These soils include not only the brackish-marine Leda-type clay deposits but also fresh water varved clays, deep marine clays and others. Although the causes of cementation may vary, the mechanical behaviour of these soils is similar. The unique strength characteristic of naturally cemented soils is a yield curve, defined by breakdown of cementation, which is independent of the classical effective stress patterns of yielding or failure for soils. At low stresses the influence of cementation is to increase strength and resistance to deformation. The cementation yield curve can be generalized in sections, a limit at a constant value of mean normal stress intersecting a limit of shear stress or stress difference. This part of the yield curve is often at a constant value of shear stress over a large range of normal stress. Tensile strength is small. Strains up to yield, both volumetric and distortional, are small and approximately linear functions of mean normal stress and shear stress respectively. Examples for a variety of naturally cemented soils demonstrate that anisotropy and nonhomogeneous effects such as fissures and varves are important. De nombreux sols d'argile fluide ou extremement sensibles, et en particulier—mais non pas exclusivement—ceux que l'on trouve au Canada, montrent des caractéristiques de liaisons de cémentation interparticulaires. Ces sols comprennent non seulement les dépôts saumâtres marins argileux Leda, mais également les argiles stratifiées d'eau deuce, les argiles marines profondes, et d'autres. Bien que les causes de la cémentation puissent varier, ces sols se comportent d'une manière très semblable au point de vue mécanique. La caractéristique unique de résistance de ces sols naturellement cémentés consiste en une courbe d'écoulement, définie par une rupture de la cémentation, indépendante des schémas classiques des contraintes efficaces lors de 1'écoulement ou de la rupture des SOIS. Sous de faibles contraintes, l'influence de la cémentation est d'augmenter la résistance à la déformation. La courbe d'écoulement de cémentation peut être généralisée en des sections où une limite à valeur constante de la contrainte normale movenne couoe une limite de la contrainte de cisaillement ou he la différence des contraintes. Cette partie de la courbe d'écoulement est souvent atteinte pour des valeurs constantes de la contrainte de cisaillement sur un large domaine de contraintes normales. La résistance à la tension est faible. Les déformations jusau'à l'écoulement—aussi bien volumétriques que distortionelles—sont faibles et sont des fonctions approximativement 1inéaires de la contrainte normale moyenne et de la contrainte de cisaillement moyenne, respectivement. Des exemples couvrant une variété de sols naturellement cémentés démontrent que les effets d'anisotropie et d'hétérogénéité telles que les fissures et les strates, sont importants.