Microstructural study of deformation zones during cone penetration in silt at variable penetration rates: Fid-Bau Portal

Microstructural study of deformation zones during cone penetration in silt at variable penetration rates

Fonseca, J

Durant un essai au pénétromètre statique dans du limon, le sol est en principe partiellement drainé. Si la vitesse de pénétration varie, le temps de drainage et donc la résistance du cône et la pression interstitielle varient également. Le présent article s’intéresse aux variations de la microstructure du sol autour de la sonde durant la pénétration du cône dans le sol pour différentes vitesses de pénétration, avec l’objectif d’étudier le mécanisme de rupture et les processus qui influent sur le drainage de l’eau dans le limon. Dans le cadre de la présente étude, on a utilisé des images, obtenues à l’aide d’un microanalyseur à faisceau électronique, de fines sections d’échantillons de limon congelés préparées après pénétration du cône. À l’aide de techniques avancées de traitement d’image, la distribution statistique de l’orientation des particules et la porosité locale dans les zones avoisinant la pointe du cône et la tige du pénétromètre ont été analysées. La distribution spatiale des paramètres mesurés à l’échelle microscopique à proximité de la sonde montre que la déformation du sol durant l’essai au pénétromètre statique (CPTU) réalisé sur le limon entraîne la formation de zones de contraction et de dilatation. La réponse macroscopique du matériau, représentée par la pression interstitielle et par la résistance à la pénétration du cône, toutes deux mesurées durant les essais, est causée par la compétition entre ces zones lors de la pénétration, compétition qui semble dépendre de la vitesse de pénétration. [Traduit par la Rédaction]

During conventional cone penetration testing in silt, the soil will normally be partially drained. If the penetration rate varies, time for drainage is altered and therefore the measured cone resistance and pore pressure will change. This paper studies the change in soil microstructure around the probe during cone penetration carried out at different penetration rates to investigate the failure mechanism and the processes controlling drainage in silt. Backscattered electron images of polished thin sections prepared from frozen samples at the end of penetration were used. Making use of advanced image-processing techniques, the statistical distribution of particle orientations and the local porosity were investigated for zones around the cone tip and shaft. The spatial distribution of the measured microscale parameters in the region near the probe indicates that the soil deformation during a piezometric cone penetration test (CPTU) in silt leads to the formation of both contractive and dilative zones. The macro response of the material, presented by the pore pressure and cone penetration resistance measured during the test, results from the competition between these zones during penetration, which is shown to be dependent on the penetration rate.