Shear Strength of Montmorillonite

Abstract

Synopsis Artificially sedimented specimens of Wyoming bentonite (Volclay) were used to investigate the effect of physico–chemical variables on the shear strength properties of montmorillonite. Triaxial compression tests were performed on calcium and sodium montmorillonite at various electrolyte concentrations. The influence of the type of adsorbed cation and concentration of electrolyte in the free pore water on the shear strength of montmorillonite was investigated using undrained triaxial compression tests with pore water pressure measurements. The effective-stress failure envelopes of calcium and sodium montmorillonite were curved: in the range of stress studied their slopes decreased from 15° to 10° and 4° to 0°. for calcium and sodium montmorillonite respectively. The decrease in slope of the effective-stress failure envelope could be due to greater parallelism of clay plates at higher consolidation pressures. A series of drained triaxial compression tests using calcium montmorillonite yielded the same effective-stress failure envelope obtained using undrained tests. Consolidated undrained tests on calcium montmorillonite showed that simply over-consolidated specimens had strength higher than normally consolidated specimens at the same effective normal stress at failure. Des échantillons de bentonite du Wyoming (Volclay) rendus artificiellement sédimentaires furent utilisés pour examiner l'effet des variables physico-chimiques sur les qualites de resistance a la rupture au cisaillement de la montmorillonite. Des essais de compression triaxiale furent exécutés sur de la montmorillonite de calcium et de sodium à des concentrations électrolytiques différentes. On a examiné l'influence du type de cation adsorbé et de la concentration d'électrolyte dans de l'eau interstitielle libre sur la résistance à la rupture au cisaillement de la montmorillonite en utilisant des essais de compression triaxiaux a teneur en eau constante avec des mesures de la pression d'eau interstitielle. Les enveloppes de rupture de contrainte effective de montmorillonite de calcium et de sodium étaient courbées; dans la gamme des contraintes étudiCes leurs pentes diminuaient de 15° à 10° et de 4° à 0° respectivement pour la montmorillonite de calcium et de sodium. La diminution de la pente de l'enveloppe de rupture de contrainte effective pourrait étre due à un plus grand parallélisme des plaques d'argile à des pressions plus élevees. Une série d'essais de compression triaxiaux à teneur en eau variable utilisant de la montmorillonite de calcium a donné la même enveloppe de rupture de contrainte effective obtenue en utilisant des essais à teneur en eau constante. Des essais consolidés à teneur en eau constante sur de la montmorillonite de calcium firent apparaître que des échantillons simplement surconsolidés possèdaient une résistance supérieure à celle d'échantillons normalement consolidés à la même contrainte normale effective à la rupture.