The influence of structure on the behaviour of London Clay

An intensive investigation is described into the London Clay units from Heathrow Terminal 5. Intrinsic properties and composition were established, and relating the behaviour of intact and reconstituted samples allowed the effects of the clay's natural structure to be identified at all depths. Structure varied between units, but some general features emerged that have not been seen in other stiff clays. In particular, intact samples follow paths under isotropic or K₀ compression that fail to provide well-defined gross yield points, or converge with the unit's intrinsic compression lines. Structure contributes to the enhanced shear strength of intact unfissured clay and affects the initial stiffness relationships. Some identifiable features of the intact units' fabric correlated directly with their behaviour. Natural fissures within the clay, the most important mesofabric feature, had an important impact on shear strength and led to an unusual pattern of directional dependence, and particle orientation trends identified by scanning electron microscopy governed the strong elastic stiffness anisotropy. The potential for destructuration through swelling to low effective stresses was also studied and found significant for subsequent volumetric compression behaviour, but not for shearing. Hight et al. synthesise the data from this and companion papers presented by the authors, and discuss the practical consequences of the results obtained.

Cet article présente une étude approfondie d'unités de London clay (argile de Londres) issues du Terminal 5 de l'aéroport d'Heathrow. Les propriétés intrinsèques et la composition de cette argile y sont déterminées. La comparaison du comportement d'échantillons intacts et reconstitués a également permis d'identifier les effets de la structure naturelle de l'argile quelle que soit la profondeur. La structure variait en fonction des unités, mais certaines caractéristiques générales sont apparues qui n'avaient pas été observées pour d'autres argiles raides. En particulier, les spécimens intacts ont suivi des chemins en compression à K0 ou isotrope qui n'ont pas permis d'obtenir des points de limites d'élasticité bien définis ou convergent avec les lignes de compression intrinsèque de l'unité. La structure contribue à la résistance au cisaillement accrue de l'argile non fracturée intacte et influe sur les relations relatives à la rigidité initiale. Certaines caractéristiques identifiables de l'organisation des unités intactes affichent une corrélation directe avec leur comportement. Les fissures naturelles dans l'argile, représentant la caractéristique de mésostructure la plus importante, ont montré un impact important sur la résistance au cisaillement et ont conduit à un profil inhabituel de dépendance directionnelle. Les profils d'orientation des particules identifiés par microscopie électronique à balayage gouvernent la forte anisotropie de la rigidité élastique. Cet article étudie également le potentiel de déstructuration par gonflement à des contraintes effectives faibles. Il a été reporté comme étant significatif pour un comportement en compression volumétrique subséquent, mais pas pour le cisaillement. Hight et al. ont synthétisé ces données et celles des articles associés présentés par les auteurs, et discutent des conséquences pratiques relevant des résultats obtenus.