Consolidation of an instrumented Champlain clay layer in the laboratory

François Duhaime, Robert P. Chapuis

In the proceedings of: GeoRegina 2014: 67th Canadian Geotechnical Conference

Session: Soil Mechanics

ABSTRACT: A 68 cm thick layer of remoulded Champlain clay was consolidated in the laboratory over a period of 200 days. The paper explains how the clay was remoulded and put in place, and how it was instrumented to measure both total settlement and pore pressures at different elevations. During the consolidation phase, a total stress increment of 6.1 kPa was applied on the clay, which produced a settlement of 2.1 cm. The clay layer was sampled twice with a thin-walled sampler after rest periods of 3 and 28 months. Oedometer and Swedish cone tests were conducted to evaluate the clay undrained shear strength, stress-strain relationship, secondary compression properties and permeability. The shear strength results allowed the influence of thixotropy and changes in water content to be distinguished. A linear relationship was observed between the logarithm of time elapsed since remoulding and shear strength. If secondary compression is accounted for, both the settlement and pore pressure data can be modelled reasonably well from the oedometer test results. Globally, the settlement data highlight the importance of secondary compression analyses when estimating large scale settlements.

RÉSUMÉ: Une couche d™argile Champlain remaniée de 68 cm d™épaisseur a été consolidée au laboratoire pendant une période de 200 jours. L™article explique comment l™argile a été remaniée puis mise en place, et comment elle a été instrumentée pour mesurer à la fois le tassement total et les pressions interstitielles à différentes élévations. Pendant la période de consolidation, on a appliqué une augmentation de contrainte totale de 6.1 kPa sur l™argile, ce qui a produit 2.1 cm de tassement. La couche d™argile a été échantillonnée à deux reprises avec un tube à paroi mince après des périodes de repos de 3 et 28 mois. Des essais œdométriques et au cône suédois ont été réalisés pour évaluer la résistance au cisaillement non drainé de l™argile, sa relation contrainte-déformation, ses propriétés de tassement secondaire et sa perméabilité. Les résultats de résistance au cisaillement permettent de distinguer l™influence de la thixotropie et des changements de teneur en eau. Une relation linéaire a été observée entre le logarithme du temps écoulé depuis le remaniement et la résistance au cisaillement. Si l™on tient compte du tassement secondaire, les données de tassement et de pression interstitielle peuvent être modélisées raisonnablement bien à partir des résultats d™essais œdométriques. Globalement, les données de tassement soulignent l™importance des analyses du tassement secondaire lors de l™estimation des tassements à grande échelle.

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