The form and function of microfabric features in a variety of natural soils

Abstract

A scanning electron microscope study has been undertaken of the microfabric of a variety of normally consolidated or lightly overconsolidated recent clays, silts and sands formed within the last 10 000 years. The soils have been deposited by alluvial action in marine, brackishand fresh water, by aeolian action or direct action of melting glaciers. The primary objectives of the study were to establish whether earlier concepts of particle arrangement were realistic and whether unique microfabrics were associated with particular depositional environments. A secondary objective was to establish whether specific engineering behaviours such as sensitivity collapse and expansiveness were especially associated with certain particle arrangements. The observations suggest that natural soil microfabric is much more complex than previously reported. Single clay platelet arrangements of any form were rarely seen whereas groups of clay platelets interacting in various forms were commonly found. Multi-level assemblages consisting of clay groups, silt and sand with many forms and functions were evident. A new approach to soil microfabric characterization based on the form and function of features has been presented to accommodate the variety of particle arrangements observed. Little evidence of unique relationships between microfabric features and depositional environment was found but the dominance of particular features could be associated with certain types of engineering behaviour. On a étudié au microscope électronique à balayage la microstructure d'un grand nombre d'ćchantillons consolidés normalement ou légérement surcon-solidés d'argiles, de silts et de sables récents formés au cours des 10 000 derniéres années. Les sols ont été déposés par sédimentation dans de l'eau de mer, de l'eau saumgâtre ou de l'eau deuce, par action éolienne ou directement par la fonte des glaciers. Les objectifs principaux de cette étude étaient d'établir si les anciens concepts acceptés sur l'arrangement des particules sont corrects et si des types uniques de microstructures sont associés à des types particuliers de dépôts. Un objectif secondaire était d'éablir si des comportements spécifiques tels qu'affaissement par sensibilité et expansion, ćtaient spécialement associés à certains arrangements de particules. Les observations suggérent que la microstructure naturelle des sols est beaucoup plus complexe que l'on ne l'avait décrit auparavant. Des arrangements de plaquettes individuelles d'argile de quelque forme que ce soit n'ont presque jamais été observés, alors que des groupes de plaquettes d'argiles combinées sous des formes diverses sont courants. Des assemblages à plusieurs niveaux formés de groupes d'argiles, de silt et de sable, aux formes et aux fonctions multiples sont évidents. On présente une nouvelle approche pour caractéiser les micro-structures des sols, basée sur la forme et la fonction des caractéristiques de structure, de maniére à tenir compte de la variété des arrangements de particules observés. 11 ne semble pas qu'il y ait une relation unique entre les caractéristiques microstructurales et le mode de dépôt; pourtant il existe une relation entre la prédominance de certaines Caractéristiques et certains des comportements spécitiques.