Stress–strain behaviour of two compacted clays in tension and compression

Abstract

Zones of total stress tension and steep stress gradient occur in soil structures such as multilayer pavements and earth dams, and direct tension tests and simple bending tests on soils could be used advantageously to investigate soil behaviour under these conditions. The Paper describes the observed behaviour in direct tension and bending of two clays compacted with standard Proctor effort at different moisture contents ranging from below to above optimum. The investigation is in terms of total stress and is concerned with both stress-strain behaviour and strength condition. It is shown that the elastic bending theory is not satisfactory for analysing bending in soils and an alternative differential method of analysis is used which does not require the assumption of any preferred stress- strain laws. The maximum tensile strains at failure are observed to increase with the increase of moulding moisture content irrespective of the type of test or the optimum moisture content. This supports the view that clays should be compacted at high moisture contents when considerable tensile deformation of a soil structure is expected. The values of both the initial tangent modulus and of the secant modulus (at maximum stress) for both clays are markedly greater in tension than in compression, and the relative values are influenced by the moulding moisture content. Thus the use of identical values for tension and compression in analysis of soil structure is not justified. Des zones de contrainte de tension totale et de gradient élevé se produisent dans des structures de sol telles que les multicouches et les barrages en terre. Des essais de tension directe et de simples essais de flexion sur les sols pourraient être utilisés avantageusement afin d'étudier le comportement du sol dans ces conditions. L'étude décrit le comportement observé dans une tension non drainée et une flexion de deux argiles compactées au Proctor standard à diverses teneurs en eau inférieures. et supérieures à l'optimum. L'étude est en termes de contraintes totales et elle est concernée par le comportement de contrainte de tension ainsi que par les conditions de résistance. II est montré que la théorie de la flexion élastique n'est pas satisfaisante pour analyser la flexion dans les sols, et une autre méthode différente d'analyse est utilisée qui n'exige pas l'hypothese d'aucune loi spéciale de contrainte déformation. On observe que les déformations maximum de traction à la rupture augmentent avec l'accroissement de la teneur en eau, indépendamment du genre d'essai ou de la teneur optimum en eau. Cela confirme que les argiles devraient être compactées à des teneurs en eau élevées lorsque l'on s'attend à une déformation de traction considérable du sol. Les valeurs du module initial tangent et du module sécant (à contrainte maximum) pour chacune des argiles sont, d'une façon marquée, plus grandes en tension qu'en compression, et les valeurs relatives sont influencées par la teneur en eau. Ainsi, l'utilisation de valeurs identiques en traction et en compression dans l'analyse de la structure du sol n'est pas justifiée.