Influence of suction on the strength and stiffness of compacted sand–bentonite

摘要

This paper examines the constitutive behaviour of unsaturated mixtures of compacted sand-bentonite material. Two different techniques have been used to modify soil suction in laboratory specimens to examine the influence of suction on the behaviour of compacted materials. The two methods generated inherent differences in material fabric and therefore in stress-strain behaviour. The difference in microstructure generated by these two preparation techniques created different properties for the two series of specimens. This paper compares the behaviour of the two series of specimens and relates the observed mechanical behaviour to the initial soil fabric created by the two different preparation techniques. Specimens of similar compacted material were taken from two full-scale in-ground experiments conducted at Atomic Energy of Canada Limited's Underground Research Laboratory at Lac du Bonnet, Manitoba and sheared using the same triaxial equipment. The results are compared to the results of shearing laboratory compacted specimens. The research program demonstrates the need to understand the initial volume and suction states of plastic clays in order to predict the change in mechanical behaviour following a change in water content.Key words: constitutive relationships, unsaturation, laboratory tests, expansive soils, clays, shear strength.Cet article examine la loi de comportement de mélanges non saturés d'un matériau formé de sable-bentonite. Deux techniques différentes ont été utilisées pour modifier la succion du sol dans des spécimens en laboratoire afin d'examiner l'influence de la succion sur le comportement des matériaux compactés. Les deux méthodes ont généré des différences inhérentes dans la fabrique du matériau, et en conséquence, dans le comportement contrainte- déformation. La différence dans la microstructure générée par ces deux techniques de préparation ont créé de façon inhérente des propriétés différentes pour les deux séries de spécimens. Cet article compare le comportement des deux séries de spécimens et met en relation le comportement mécanique observé avec la fabrique initiale du sol créée par les deux différentes techniques de préparation. Des spécimens de matériaux compactés similaires ont été prélevés de deux expériences à grande échelle réalisées sur le terrain au laboratoire de recherche souterraine de l'AECL, et ont été cisaillés au moyen du même équipement triaxial. Les résultats sont comparés à ceux obtenus sur des spécimens compactés et cisaillés en laboratoire. Les résultats du programme de recherche démontrent le besoin de comprendre les états initiaux de volume et de contraintes dans les argiles plastiques pour prédire le changement dans le comportement mécanique à la suite d'un changement dans la teneur en eau.Mots clés : lois de comportement, non saturation, essais en laboratoire, sols gonflants, argiles, résistance au cisaillement.[Traduit par la Rédaction]