Rheological properties of fine-grained sediments depending on index properties and salinity were examined. To characterize flow behaviors as a function of soil type, groups were made for convenience: (i) low-activity clays (group 1), (ii) high-activity clays (group 2), and (iii) silt-rich soils (especially for iron tailings; group 3). Low-activity and high-activity clays have characteristics of pseudoplastic (shear thinning) fluids, and exhibit a decrease in viscosity with increasing shear rate. However, in terms of the change in soil structure due to particle-particle interactions, illitic and montmorillonitic clays have opposite responses to salinity. As most of our data were obtained on low-activity clays -mostly illitic mixtures -we implemented a test program to ascertain the influence of montmorillonite on flow behavior. Using the Bingham model, a simple relationship is presented in terms of the possible critical limits of rheological transitions from clay-to silt-to sand-rich soils.Résumé : Les propriétés rhéologiques des sédiments fins dépendantes des propriétés indices et de la salinité ont été examinées. Des regroupements ont été faits afin de caractériser les comportements en écoulement en fonction du type de sol : (i) argiles à faible activité (groupe 1), (ii) argiles à activité élevée (groupe 2) et (iii) sols riches en silt (particulièrement pour les résidus de fer; groupe 3). Les argiles à faible et haute activité ont les caractéristiques d'un fluide pseudo-plastique (fluidification par cisaillement), présentant une diminution de leur viscosité avec une augmentation du taux de cisaillement. Cependant, si l'on considère la variation de la structure du sol due aux interactions entre les particules, les argiles illitiques et montmorillonitiques ont une réaction opposée à la salinité. Puisque la majorité de nos données proviennent d'essais sur des argiles à faible activité, principalement des mélanges illitiques, nous avons effectué des essais pour confirmer l'influence de la montmorillonite sur le comportement en écoulement. À l'aide du modèle de Bingham, une relation simple est présentée, qui décrit les limites critiques possibles des transitions rhéologiques d'argiles à silt à sable.Mots-clés : argile à faible activité, argile à activité élevée, résidus de fer, fluidification par cisaillement, propriétés rhéolo-giques, transition rhéologique.[Traduit par la Rédaction]

The rate-dependent rheological behaviour of soils of different origins and characteristics was studied and the applicability of the power law model was examined. The studied soils were divided into three groups: (i) low-activity soils, (ii) high-activity soils, and (iii) silt-rich soils. The results show that the power law applies to all these soils and is representative of soil behaviour in a strain rate range corresponding to debris flows, which is generally not the case with the Bingham model. For low-activity clays, the power law index, n, is typically equal to 0.12 and seems to increase with the plasticity index; it is larger (i.e., in the range of 0.2-0.6) for silt-rich soils. Comparison of n values for tests performed on intact and remoulded low-activity clay specimens indicates that the power law index is possibly strain-rate dependent.Key words: rheological behaviour, strain-rate effect, power law index, low-and high-activity clays, silt-rich and coarser soils.Résumé : Le comportement rhéologique dépendant des taux a été étudié pour des sols ayant des origines et caractéristi-ques différentes, et l'applicabilité du modèle de la loi de puissance a été examinée. Les sols étudiés étaient divisés en trois groupes: (i) sols avec faible activité, (ii) sols avec activité élevée, et (iii) sols riches en silt. Les résultats montrent que la loi de puissance s'applique pour tous ces sols et est représentative du comportement pour des taux de déformation correspondants à des écoulements de débris, ce qui n'est généralement pas le cas avec le modèle de Bingham. Pour les argiles à faible activité, l'indice n de la loi de puissance est typiquement égal à 0,12 et semble augmenter avec l'indice de plasticité; n est plus élevé, variant de 0,2 à 0,6, pour des sols riches en silt. Des comparaisons entre les valeurs de n obtenues d'essais effectués sur des échantillons intacts et remaniés d'argile à faible activité indiquent que l'indice de la loi de puissance est possiblement dépendant du taux de déformation.Mots-clés : comportement rhéologique, effet du taux de déformation, indice de la loi de puissance, argiles à activité faible et élevée, sols grossiers riches en silt.[Traduit par la Rédaction]

When dealing with natural geo-hazards it is important to understand the influence of flow characteristics on the submarine landslides, because the flow characteristics of fine-grained soils are most likely governed by the rheological properties. It may further relate to the mobility analysis of debris flow. Geotechnical and rheological investigation on the clay-rich materials were compared with those of silt-rich materials. For the examined fine-grained soils, the flow behavior depends on the volumetric concentration of solid and surface phenomenon, particularly for non-swelling materials. Assuming that the debris flow materials behave as the Bingham fluid, a possible relationship between geotechnical and rheological properties are proposed. From an empirical relationship between yield stress and plastic viscosity, a comparison emphasizes the grain size effect on the rheology of geomaterials encountered in various environments. The larger the particle size involved in the matrix, the lower the value of viscosity which is in the order of 10 times. Debris flow mobility with respect to rheology concerning the large particle size is emphasized.

No abstract