A Microstructural View of the Mechanical Properties of Saturated Clay

Abstract

Synopsis The main aim of the Paper is to explain the mechanical properties of clay-plastic and elastic compressibility, and shearing of normally and heavily overconsolidated clay-by means of a simple microstructural model. This is suggested by strong analogies between these properties and the well-known explanation of friction between ductile metal surfaces in terms of plastic behaviour of junctions formed by contact at microscopic asperities. The model gives good agreement with experimental observations, and helps to resolve some paradoxes inherent in previous interpretations of these data. It suggests explanations for the relation between the permeability of a soil and its voids ratio, and for the phenomena of secondary consolidation. The model also provides clues about the significant features of the organization of clay particles in structural terms. Le premier but de cette communication est de définir au moyen d'un modéle microstructure les propriétés mécaniques de l'argile, sa compressibilité elastique et plastique, ainsi que le cisaillement d'une argile normalement consolidée et d'une argile très surconsolidée. Il existe des fortes analogies entre ces propriétés de l'argile et l'explication bien connue du frottement entre des surfaces métalliques ductiles exprimée en termes du comportement plastique des joints formés par contact des aspérités microscopiques. Les observations expérimentales confirment le modèle qui sert aussi à résoudre certaines anomalies inhérentes aux interprétations précédentes de ces données. Il offre également des solutions sur le rapport de la perméabilité d'un sol et ses indices de vide, et sur le phénomène deconsolidation secondaire. Le modèle donne encore des indications sur les caractéristiques importantes de la disposition structurelle des particules d'argile.