Effects of sample disturbance and consolidation procedures on measured shear strength of soft marine Norwegian clays

摘要

After many decades of research, the issue of sample disturbance is still important as regards to determining reliable and representative soil parameters for foundation design in soft clays. Parallel laboratory tests have been carried out on high-quality block samples and ordinary piston tube samples from 12 deposits of soft Norwegian marine clays. Undrained triaxial and direct simple shear (DSS) tests on samples reconsolidated to the in situ effective stresses show that sample disturbance has a significant effect on the measured stress-strain-strength behaviour: the more disturbed the sample, the lower the shear stress at small strains and the higher the shear stress at large strains. Breakdown of the clay structure, including cementation bonds, is the assumed cause of lower shear resistance at small strains, whereas at large strains the shear resistance is governed mainly by the water content, which for soft clay samples, reconsolidated to the in situ effective stresses, will be lower, and the strength thereby higher, the more disturbed the sample. The work described herein also includes the effects of the consolidation procedure; in addition to the reconsolidation technique, both stress history and normalized soil engineering properties (SHANSEP) and delayed consolidation tests have been carried out.Key words: soft clays, sample disturbance, consolidation procedures, stress-strain-strength behaviour, stress-strain-time behaviour.Après plusieurs décades de recherche, le problème du remaniement d'un échantillon est encore important pour la détermination de paramètres de sol fiables et représentatifs pour la conception de fondations dans l'argile molle. On a réalisé en parallèle des essais de laboratoire sur des échantillons de blocs de haute qualité et des échantillons de tubes ordinaires provenant de 12 dépôts d'argiles marines norvégiennes molles. Des essais triaxiaux non drainés et des essais DSS (cisaillement simple direct) sur des échantillons reconsolidés aux contraintes effectives in situ montrent que le remaniement de l'échantillon a des effets significatifs sur le comportement mesuré contrainte-déformation-résistance. Une augmentation du remaniement d'échantillon se traduit, pour les faibles déformations, par une contrainte de cisaillement plus faible et, pour les grandes déformations, par une contrainte de cisaillement plus élevée. On suppose que l'effondrement de la structure d'argile, incluant les liens de cimentation, est la cause de la résistance de cisaillement plus faible aux petites déformations, alors qu'aux grandes déformations, la résistance au cisaillement est influencée principalement par la teneur en eau qui, pour les échantillons d'argile molle reconsolidée aux contraintes effectives in situ, va être plus faible; ainsi, plus l'échantillon sera remanié, plus la résistance sera élevée. Le travail décrit dans cet article comprend aussi les effets de la procédure de consolidation; en plus de la technique de reconsolidation, on a réalisé des essais SHANSEP et de consolidation retardée.Mots clés : argiles molles, remaniement d'échantillon, procédures de consolidation, comportement contrainte- déformation-résistance, comportement contrainte-déformation-temps.[Traduit par la Rédaction]