The stiffness of natural London Clay

An investigation of natural London Clay is reported involving advanced triaxial, hollow cylinder apparatus (HCA) and dynamic testing techniques. Significant anisotropy was revealed at all scales of deformation, and the framework of cross-anisotropic elasticity was found to apply broadly to the initial elastic behaviour. The stiffness parameters obtained by independent techniques generally exhibited good agreement, with the greatest deviation being seen in the Poisson's ratios, which fell far from the values usually assumed in conventional foundation analysis. Probing tests established the limits to the elastic domain over a range of depths, showing that these scaled in proportion to the mean effective stress level, as did those of a second kinematic surface that surrounded the elastic domain. Once engaged, this second surface signified a new pattern of strain increment directions, faster elastic-plastic stiffness decay with strain, and also a greater dependence of behaviour on recent stress history. However, the two kinematic surfaces cover a relatively small proportion of the admissible stress space, and behaviour at larger strains is both anisotropic and strongly non-linear, features that affect profoundly the soil displacements induced by geotechnical construction in this deposit.

Cet article présente une étude réalisée sur des échantillons d'argile de Londres naturelle, qui utilise les techniques d'un appareil triaxial à cylindre creux (HCA) de technologie avancée et d'essais dynamiques. Ces tests ont révélé une anisotropie significative à toutes les échelles de déformation et ont montré que le cadre de l'élasticité en anisotropie croisée s'appliquait globalement au comportement élastique initial. Les paramétres de rigidité obtenus par des techniques indépendantes montrent dans l'ensemble un bon accord. Les rapports de Poisson affichent la déviation la plus importante, puisque leurs valeurs s'écartent trés fortement de celles normalement supposées pour l'analyse de fondation conventionnelle. Des tests de sondage ont établi les limites du domaine élastique sur une plage de profondeurs, montrant que celles-ci s'adaptaient en proportion au niveau de contrainte effective moyen, comme le faisaient celles d'une seconde surface cinématique qui entourant le domaine élastique. Une fois engagée, cette seconde surface conduisait à une nouvelle tendance de directions d'incrément de résistance, un affaiblissement de la rigidité élastique-plastique plus rapide en fonction de la déformation et à une dépendance plus forte du comportement par rapport à l'historique de contrainte récent. Cependant, les deux surfaces cinématiques couvrent une proportion relativement faible de l'espace de contrainte admissible et le comportement pour des contraintes plus importantes est à la fois anisotrope et fortement non linéaire, caractéristiques qui affectent profondément les déplacements du sol induits par la construction géotechnique dans ce dép⊚t.