Influence of structure on the time-dependent behaviour of a stiff sedimentary clay

In this paper results from laboratory tests on London Clay and artificially cemented kaolin are presented and used to develop a preliminary framework for the timedependent behaviour of soils, applicable to stiff clays and other soils. In the same way that the natural structure of clays has been shown to influence their monotonic behaviour, it is shown that it can also alter their response to changes in strain rate. The relative influence of the two main components of post-sedimentation structure—overconsolidation and diagenesis—on the time-dependent behaviour of London Clay was investigated in triaxial compression tests. The study was carried out in two steps, comparing first the behaviours of normally and overconsolidated reconstituted samples of London Clay subjected to stepwise changes in strain rate, and then the behaviours of overconsolidated reconstituted and undisturbed London Clay samples. The test results show that overconsolidation does not seem to affect the response of reconstituted London Clay to strain rate changes, which is consistent with published data on other stiff clays. However, intact and reconstituted overconsolidated samples show different behaviours, highlighting that it is the elements of structure resulting from diagenesis that influence the time-dependent behaviour of London Clay. Effects of cementing on strain rate sensitivity were investigated in triaxial compression of artificially cemented kaolin. The results obtained were different from the results for London Clay, suggesting that the difference in strain rate effects in the intact and reconstituted London Clay cannot be simply associated with cementing. A preliminary framework is proposed, where the timedependent behaviour of soil depends on its particulate or continuum nature.

Cet article présente des essais réalisés en laboratoire sur de l'argile de Londres (London Clay) et du kaolin cimenté artificiellement. Ils sont utilisés pour développer un cadre préliminaire pour le comportement dépendant du temps des sols, applicable aux argiles raides et autres sols. De la m≖me maniére qu'il a été prouvé que la structure naturelle des argiles influence leur comportement monotone, il est montré qu'elle affecte également leur réponse aux changements en terme de vitesse de déformation. Des essais de compression triaxiale ont permis d'étudier l'influence relative des deux principaux composants de structure post-sédimentation, surconsolidation et diagénése, sur le comportement en fonction du temps de l'argile de Londres (London Clay). L'étude a été réalisée en deux temps. Tout d'abord, les comportements d'échantillons de London Clay reconstitués, normalement consolidés et surconsolidés, soumis à des changements incrémentiels de vitesse de déformation ont été comparés. La comparaison a ensuite été réalisée entre les comportements d'échantillons de London Clay reconstitués surconsolidés et non remaniés. Les résultats montrent que la surconsolidation ne semble pas affecter la réponse de l'argile de Londres (London Clay) reconstituée en terme de changements de vitesse de déformation, ce qui est cohérent avec les données publiées sur d'autres argiles raides. Cependant, les échantillons intacts et reconstitués surconsolidés affichent des comportement différents, soulignant ainsi que ce sont les éléments de structure résultant de la diagénése qui influencent le comportement en fonction du temps de l'argile de Londres. Des essais de compression triaxiale réalisés sur du kaolin artificiellement cimenté ont permis d'évaluer les effets de la cimentation sur la sensibilité de la vitesse de déformation. Les résultats obtenus sont différents de ceux observés avec l'argile de Londres, suggérant ainsi que la différence en terme d'effets de vitesse de déformation pour les échantillons intacts et reconstitués d'argile de Londres ne peut pas ≖tre simplement associée à la cimentation. Un modéle préliminaire est ici proposé, ou` le comportement en fonction du temps du sol dépend de sa nature particulaire ou continue.