The compressibility and strength characteristics of reconstituted clays are used as a basic frame of reference for interpreting the corresponding characteristics of natural sedimentary clays. The properties of reconstituted clays are termed ‘intrinsic’ properties since they are inherent to the soil and independent of the natural state. The properties of a natural clay differ from its intrinsic properties due to the influence of soil structure (fabric and bonding). Thus the intrinsic properties provide a frame of reference for assessing the in situ state of a natural clay and the influence of structure on its in situ properties. A new normalizing parameter called the void index is introduced to aid in correlating the compression characteristics of various clays. The sedimentation compression curves for most, but not all, natural clays lie well above the corresponding intrinsic compression curves. A consequence of this is that such clays are more sensitive and brittle than the reconstituted material and the post-yield compression index Cc is usually much greater than the intrinsic value. This observation has important consequences for stress-path testing of soft clays. The location of the natural sedimentation curve relative to the intrinsic one is shown to depend on depositional conditions and on post-depositional processes such as leaching. The undrained strength of a normally consolidated natural sediment is shown to be primarily a function of the in situ effective stresses and of the soil structure and not of the moisture content. For overconsolidated natural clays the intrinsic compression line provides a useful means of assessing the degree of overconsolidation. Also the ratio of the intrinsic swelling index to the undisturbed swelling index (the swell sensitivity) is a valuable measure of bonding. The strength properties of two overconsolidated clays (Todi Clay and London Clay) are presented and the intact strengths are shown to be greater than the corresponding intrinsic strengths. However, both clays show brittle behaviour with the formation of shear surfaces at peak intact strength. The strength on such a shear surface drops rapidly to a well defined post-rupture strength after a few millimeters relative displacement The post-rupture strength must be clearly distinguished from the residual strength which requires much larger relative displacements to develop. Evidence is given which indicates that the post-rupture strength may be relevant to many stability problems in stiff clays and may also control the in situ stresses during geological unloading. For Todi Clay and London Clay the post-rupture strengths at low confining stresses are close to the intrinsic critical state strengths. More study is required before this can be accepted as a general result for most clays. Les caractéristiques de compressibilité et de résistance des argiles reconstituées s'emploient comme base générale pour interpréter les caractéristiques correspondantes des argiles sédimentaires naturelles. Les propriétés des argiles reconstituées sont définies comme des propriétés ‘intrinsèques,’ parce qu'elles sont propres au sol et indepéndantes de l'état naturel. Les propriétés d'une argile naturelle diffèrent de ses propriétés intrinsèques à cause de l'influence de la structure du sol (fabrique et liage). Les propriétés intrinsèques fournissent ainsi une base générate pour évaluer l'état in situ d'une argile naturelle et l'influence de la structure sur ses propriétés in situ. Un nouveau paramètre normalisant appelé indice des vides est introduit pour aider dans la corrélation des caractéristiques de compression des argiles diverses. Pour la plupart des argiles naturelles, mais pas pour toutes, les courbes de compression de sédimentation se situent bien au-dessus des courbes de compression intrinsèques correspondantes. De telles argiles sont par par conséquent plus sensibles et fragiles que la matière reconstituée et l'indice de compression après l'écoulement Cc est normalement plus élevé que la valeur intrinsèque. Cette constatation a d'importantes conséquences pour les expériences effectuées au suget du chemin de contrainte des argiles tendres. On démontre comment l'emplacement d'une courbe de sédimentation naturelle par rapport à la courbe intrinsèque dépend des conditions de dépôt et des événements suivant le dépôt, tels que le lessivage. On démontre aussi que la résistance non-drainée d'un sédiment naturel normalement consolidé est en premier lieu une fonction des contraintes effectives in situ et de la structure du sol, et non de la teneur en eau. Pour les argiles naturelles surconsolidées la ligne de compression intrinsèque fournit un moyen utile pour évaluer le degré de surconsolidation. Le rapport entre l'indice de gonflement intrinsèque et l'indice de gonflement non remanié (la sensibilité au gonflement) représente une indication très utile des liaisons. Les propriétés de résistance de deux argiles surconsolidées (argile de Todi et argile de Londres) sont presentées, et on démontre que les résistances intactes sont supérieures aux résistances intrinsèques correspondantes. Cependant les deux argiles se comportent de façon fragile avec la formation de surfaces de cisaillement à la résistance intacte de pic. Sur une telle surface de cisaillement la résistance décrit rapidement à une résistance bien-définie après-rupture apres quelques millimètres de déplacement relatif. Il faut dis-tinguer clairement entre la résistance après-rupture et la résistance résiduelle, qui ne se développe que pour des déplacements relatifs plus importants. Des données sont présentées que indiquent que la résistance après-rupture peut être importante pour beaucoup de problèmes de stabilité dans les argiles raides et peut aussi contrôler les contraintes in situ pendant le déchargement géologique. Dans les cas de l'argile de Todi et de l'argile de Londres les résistances après-rupture à des valeurs basses de contrainte avec étreinte latérale sont très près des résistances intrinsèques de l'état critique. Des études approfondies seront nécessaires pour confirmer la validité de ce résultat pair la plupart des argiles.

Synopsis Terzaghi's effective stress principle may be stated in the form of two propositions:— (i) Changes in volume and shearing strength of a soil are due exclusively to changes in effective stress. (ii> The effective stress σ′ in a soil is defined as the excess of the total applied stress σ over the pore pressure u. The validity of this principle for fully saturated soils is now well established and has proved invaluable in the prediction of the behaviour of such soils. In recent years workers have attempted to extend the principle to cover the case of partly saturated soils and to date most of this work has been concerned with deriving a suitable form of effective stress equation, Up till now the validity of the first proposition, upon which the main practical significance of the effective stress principle relies, does not appear to have been questioned. In this Paper the results of a series of oedometer and all-round compression tests on partly saturated and fully saturated soils are presented. The soils used range from a silty sand to a silty clay. The results, together with additional experimental data derived mainly from oedometer tests on wind-blown sands and expansive clays, indicate that most soils, from sands right thorugh to clays exhibit behaviour which, below a critical degree of saturation, cannot be accounted for purely on the basis of effective stress changes. In sands the critical degree of saturation is below 50%. In clays, however, the critical degree of saturation appears to be as high as 90%. An explanation for the observed behaviour of partly saturated soils is offered. It is suggested that the structural changes resulting from a change of pressure deficiency in a soil are very different from those resulting from an equivalent change in applied stress. Although the experimental work described in the Paper is confined mainly to considerations of volume change the conclusions drawn apply equally well to shear strength. The practical significance of the results of the invetigation are discussed briefly. Le principe de tension effective de Terzaghi peut s'énoneer sous la forme de deux propositions:— (i) Les changements en volume et en effort de cisaillement d'un sol sont dûs exclusive-ment aux changement de tension effective. (ii) La tension effective σ′ dans un sol est déterminée d'après l'excédent de la tension appliqué totale σ sur la pression interstitielle u. La validité du principe pour des sols compléte-ment saturés est maintenant bien établie et s'est montrée inestimable pour la prédiction de la manière dont ces sols se comportent. Ces dernières années des chercheurs ont essayé de développer ce principe pour qu'il comprenne la cas des sols partiellement saturés et jusqu'à présent la plupart de ce travail a eu pour but de développer une forme convenable d'équation de la première proposition, sur laquelle se base la principale signification pratique du principe de tension effective, ne semble pas avoir été mise en doute. Dans cet article on présente les résultats d'un série d'essais œ dométrique et d'essais complets de compression sur des sols partiellement saturés et complètement saturés. Les sols employés varient du sable limoneux à l'argile limoneuse. Les résul-tats, avec aussi les renseignements expérimentaux additionnels derivés principalement des essais œdométriques sur des sables éoliens et des argiles expansibles, indiquent que la plupart des sols, depuis les sables jusqu'aux argiles montrent qu'ils se comportent, au dessous d'un degré critifque de saturation, d'une manière qui ne peut pas s'expliquer simplement sur la base des changments de tension effective. Pour les sables le degré critique de saturation est inférieur à 50%. Per contre pour les argiles le degré critique de saturation semble atteindre 90%. On donne une explication sur la manière dont se comporte les sols partiellement saturés qui ont été observés. On suggère que les changements de structure résultant d'un changement de manque de pression dans un sol sont très différents de ceux qui résultent d'un changement équivalent dans la tension appliqueée. Malgré que le travail expéri-mental décrit dans l'article soit limité principalement aux considérations de changement de volume les conclusions tirées s'appliquent aussi bien à la résistance au cisaillement. On expose une brève discussion de la signification pratique des résultats de l'enquête.

No abstract

This Paper describes a simple technique for accurately measuring the mean local axial strains of triaxial samples over a central gauge length. The technique makes use of an axial displacement gauge which is a development of one devised by Burland & Symes (1982) which makes use of electrolytic levels. The device can resolve to less than 1 μ.m over a range of 15 mm, is simple to mount on the specimen and is not damaged when the sample is taken to failure. The results of undrained triaxial tests are presented for a wide spectrum of soil types ranging from sands through intact, reconstituted and remoulded low plasticity till, undisturbed London clay to intact unweathered chalk. The test results show that conventional external measurements of displacement contain errors which are frequently so large that their use in the determination of soil stiffness at working levels of stress is invalid. The errors mainly result from tilting of the sample, bedding at the end platens and the effects of compliance in the apparatus. Although much more experimental work is required before general conclusions can be drawn about the small strain behaviour of soils the results presented lead to some important observations on the undrained stiffness, linearity and yielding behaviour of soils at small strains. Cet article décrit une technique trés simple pour mesurer de façon précise les déformations locales moyennes d'échantillons triaxiaux sur une jauge centrale. La technique emploie une jauge de déplacement axial qui représente une amelioration de celle inventée par Burland et Symes (1982) et qui utilise des niveaux électrolytiques. L'appareil est sensible à moins de 1 u, m sur une longueur de 15 mm. Il est facile à monter sur l'échantillon et reste intact même si l'échantillon est détruit. Les résultats des tests triaxiaux non-drainés sont présentés pour une large gamme de types de sol, commençant par des sables, suivis de moraines intactes de faible plasticité reconstituées et remaniées et de l'argile de Londres intacte jusqu'à la craie intacte non-altérée par les intempéries. Les résultats des tests montrent que les mesures conventionnelles du déplacement comportent des erreurs qui sont souvent si considérables que les mesures sont mal adaptées pour la détermination de la rigidité du sol à des niveaux opérationnels de la contrainte. Les erreurs proviennent principalement du basculement de l'échantillon, de la liaison imparfaite au niveau des plateaux terminaux et des effects du déplacement de l'appareil. Bien que beaucoup de travail expérimenta1 suppltméntaire soit nécessaire afin de pouvoir tirer des conclusions générales au sujet du comportement des sols sous des déformations mineures, les résultats présentés fournillent des observations importantes concernant la rigidité dans l'état non-drainé, la linearité et l'écoulement des sols sous des déformations mineures.

Building deformation and the potential damage of buildings caused by tunnel construction in urban areas have become a major concern in the planning and construction process of any tunnelling project. The currently adopted design procedure is highly conservative, and can lead to costly projects. In 1997 Potts and Addenbrooke introduced design charts to consider the influence of the building's own stiffness, thus leading to more realistic predictions of tunnel-induced deformation. Their relative stiffness approach was based on a parametric study using plane-strain finite element (FE) analyses in which the building was modelled by weightless, elastic beams. This paper presents the results of both two- and three-dimensional parametric FE studies that extended their building model to include a wider variety of building features such as building weight, the nature of the soil–structure interface, and the building dimension in the direction of the tunnel axis. By incorporating these additional building features into their approach it is shown how the relative stiffness expressions can be modified to be dimensionless. New design charts that take account of the wide variety of building characteristics are presented for these new relative stiffness expressions.