Residual Shear Strength of Unsaturated Soils

Xiuhan Yang, Sai K. Vanapalli

In the proceedings of: GeoOttawa 2017: 70th Canadian Geotechnical Conference; 12th joint with IAH-CNC

Session: Unsaturated Soils II

ABSTRACT: Residual shear strength is a key parameter required for the analysis and design of slopes, retaining walls and foundations of fine-grained soils that undergo relatively large deformations. There is evidence in the literature to show that several geotechnical infrastructure constructed within or with fine-grained and unsaturated expansive soils have undergone large deformations, prior to their failure. There is significant information in the literature with respect to the residual shear strength of saturated soils; however, data for unsaturated fine-grained soils both from laboratory and field studies is rather limited. In recent years, some investigations have been carried out with a focus: (i) to develop modified apparatus to measure the residual shear strength of unsaturated soils; (ii) to understand the role played by matric suction on the residual shear strength of unsaturated soils; (iii) to understand the effects of several factors (e.g. plasticity, pre-shearing and suction history) on the unsaturated residual shear strength. In this paper, the advancements and limitations of these investigation studies is summarized succinctly. A case study where residual shear strength behavior of unsaturated soils is of interest in geotechnical practice is highlighted. In addition, summary is provided to detail how these problems can be addressed using our present understanding of the mechanics of unsaturated soils.

RÉSUMÉ: La résistance au cisaillement résiduel est un paramètre clé requis pour l'analyse et la conception des pentes, des murs de soutènement et des fondations de sols à grains fins qui subissent des déformations relativement importantes. Il existe des évidences dans la littérature qui démontrent que plusieurs infrastructures géotechniques construites avec des sols expansifs à grains fins et non saturés ont subi de grandes déformations avant rupture. Il existe des informations importantes dans la littérature en ce qui concerne la résistance au cisaillement résiduel des sols saturés; cependant, des données similaires sur les sols à grains fins non saturés provenant à la fois d'études de laboratoire et des études de terrain sont plutôt limitées. Au cours des dernières années, certaines recherches ont été menées avec les objectifs suivants: (i) développer un appareil modifié pour mesurer la résistance au cisaillement résiduel des sols non saturés; (ii) comprendre le rôle joué par la succion matricielle sur la résistance au cisaillement résiduel des sols non saturés; (iii) comprendre les effets de certains facteurs (par exemple, cisaillement antécédent et l'historique de la succion) sur la résistance au cisaillement résiduel non saturé. Dans cet article, les progrès et les limites de ces études sont résumés succinctement. Une étude de cas où le comportement en résistance au cisaillement résiduel des sols non saturés est intéressant dans la pratique géotechnique est mis en évidence. En outre, un résumé est fourni pour détailler comment ces problèmes peuvent être abordés en utilisant notre compréhension actuelle de la mécanique des sols non saturés.

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