Rationalization of Skempton's compressibility equation

Abstract

Soils primarily being paniculate media, any attempt to understand, interpret, generalize and predict their volume change behaviour would greatly enhance the rational approach to geotechnical engineering problems. This Paper deals with the development of a scientific basis for assessing the volume change response of fine grained, uncemented, normally consolidated, saturated soil systems. A generalized e-log10 p equation has been derived for the compressibility of saturated, normally, consolidated uncemented soil systems based on the Gouy–Chapman diffuse double layer theory. It has been shown that Skempton's compressibility equation is a logical consequence of development from the diffuse double layer theory. At present this equation is extensively employed to obtain the ranges of Cc values of soil systems with only liquid limit water contents known. An engineering approach has been developed in the present investigation to identify the natural systems under equilibrium for any one of the three material states, namely normally consolidated, overconsolidated and cemented. Thus with a knowledge of the initial void ratio e, overburden pressure p and void ratio at liquid limit eL, it is possible to determine the applicability of Skempton's equation for engineering application. The viability of the above approach has been demonstrated with extensive published experimental data. Puisque les sols sont en premier lieu des matières particulaires, n'importe quelle tentative pour comprendre, interpréter, généraliser et prédire leur comportement en ce qui concerne leur changement de volume améliorerait beaucoup l'étude rationnelle des problèmes de construction géotechniques. L'article décrit le développement d'une base scientifique pour évaluer la réaction de changement de volume de systèmes de sols à fin grain non-cimentés saturés et consolidés de façon normale. Une équation e–log10 p généralisée a été dérivée, basée sur la théorie des couches doubles diffusées de Gouy–Chapman, pour la compressibilité des systèmes de sols non-cimentés saturés et consolidés de façon normale. On a démontré que l'équation de compressibilité de Skempton est le résultat logique de développement de la théorie des couches doubles diffusées. À present on emploie cette équation fréquemment pour obtenir les limites des valeurs Cc des systèmes de sols lorsque seulement la limite de liquidité d'eau est connue. Au cours de cette étude une méthode constructionnelle a été élaborée pour identifier les systèmes naturels en équilibre pour les trois états de la matière, c'-est-à-dire consolidée de façon normale, surconsolidée et cimentée. Ainsi, lorsque l'indice de vide initial e, la pression due terrain de couverture p et l'indice de vide à la limite de liquidité eL sont connus, il est possible de déterminer l'applicabilité de l'équation de Skempton à la construction. La viabilité de la méthode est démontrée au moyen d'abondantes données expérimentales publiées.