Hydromechanical behaviour of expansive soils with different suctions and suction histories: Fid-Bau Portal

Hydromechanical behaviour of expansive soils with different suctions and suction histories

Zhou, Annan

This paper presents a number of experimental results of suction-controlled triaxial tests on a compacted weakly expansive soil with different suctions and suction histories. In terms of suction control methods, the high suction level (from 3.29 to 38 MPa) was realized by the vapor equilibrium technique and the low suction level (from 0 to 800 kPa) was controlled by the axis translation technique. Results of the triaxial tests indicate that the specimen with higher suction shows higher strength and lower contractive and higher dilative volumetric strains, and the average skeleton stress ratio (q/p′) at failure decreases with increasing suction in the high suction range (3.29∼38 MPa). Given that suction during shearing is constant (e.g., 200 kPa), the specimen dried to a higher suction and the history shows higher strength and lower contractive volumetric strain. Experimental results also show that high pre-applied suction (i.e., the maximum suction in the history) can lead to peak strength, post-peak softening, and shear dilation. Three different methods (pressure plate, filter paper, and vapor equilibrium) were employed to study the soil-water retention behaviour of the unsaturated expansive soil. Test results indicate that by combining these three different methods, it is possible to determine the SWCC in the entire suction range (0∼367 MPa). Test results of the expansive soil also show that the void ratio keeps decreasing with increasing suction in the entire suction range.

Le présent article décrit un certain nombre de résultats expérimentaux d’essais triaxiaux à succion contrôlée effectuée sur un sol compacté faiblement gonflant présentant différentes valeurs de succion et historiques de données de succion. En ce qui concerne les méthodes de contrôle de la succion, le niveau élevé de succion (compris entre 3,29 et 38 MPa) a été atteint à l’aide de la technique de l’équilibre de vapeur et le faible de niveau de succion (compris entre 0 et 800 kPa) a été contrôlé au moyen de la technique de la translation d’axe. Dans le cas du spécimen présentant une succion élevée, les résultats des essais triaxiaux montrent que la résistance est plus élevée, que la contraction volumétrique est plus faible, que la dilatation volumétrique est plus élevée et que le rapport moyen des contraintes dans le squelette du sol (q/p′) à la limite de rupture diminue lorsque la succion augmente dans l’intervalle des succions élevées (comprises entre 3,29 et 38 MPa). Étant donné que la succion est constante (et égale à 200 kPa) durant le cisaillement, on observe une résistance élevée et une faible contraction volumétrique dans le cas du spécimen qui, d’après l’historique des données de succion, a séché sous des conditions de succion élevée. Les résultats expérimentaux montrent également que la succion élevée préalablement appliquée aux spécimens (c.-à-d. la succion maximale dans l’historique des données de succion) peut entraîner une résistance de pointe, un ramollissement post-pic et une dilatation due au cisaillement. Trois méthodes différentes (méthodes du plateau de compression, du papier filtre et de l’équilibre de vapeur) ont été employées pour étudier la rétention de l’eau dans le sol gonflant non saturé. Les résultats des essais montrent qu’en utilisant plus de trois méthodes différentes en même temps, il est possible de tracer la courbe caractéristique sol-eau sur tout l’intervalle de succion (compris entre 0 et 367 MPa). Les résultats des essais réalisés sur le sol gonflant montrent aussi que l’indice des vides continue de décroître lorsque la succion augmente, et ce sur la totalité de l’intervalle de succion. [Traduit par la Rédaction]