The Measurement of soil stiffness in the triaxial apparatus

Abstract

This Paper describes a simple technique for accurately measuring the mean local axial strains of triaxial samples over a central gauge length. The technique makes use of an axial displacement gauge which is a development of one devised by Burland & Symes (1982) which makes use of electrolytic levels. The device can resolve to less than 1 μ.m over a range of 15 mm, is simple to mount on the specimen and is not damaged when the sample is taken to failure. The results of undrained triaxial tests are presented for a wide spectrum of soil types ranging from sands through intact, reconstituted and remoulded low plasticity till, undisturbed London clay to intact unweathered chalk. The test results show that conventional external measurements of displacement contain errors which are frequently so large that their use in the determination of soil stiffness at working levels of stress is invalid. The errors mainly result from tilting of the sample, bedding at the end platens and the effects of compliance in the apparatus. Although much more experimental work is required before general conclusions can be drawn about the small strain behaviour of soils the results presented lead to some important observations on the undrained stiffness, linearity and yielding behaviour of soils at small strains. Cet article décrit une technique trés simple pour mesurer de façon précise les déformations locales moyennes d'échantillons triaxiaux sur une jauge centrale. La technique emploie une jauge de déplacement axial qui représente une amelioration de celle inventée par Burland et Symes (1982) et qui utilise des niveaux électrolytiques. L'appareil est sensible à moins de 1 u, m sur une longueur de 15 mm. Il est facile à monter sur l'échantillon et reste intact même si l'échantillon est détruit. Les résultats des tests triaxiaux non-drainés sont présentés pour une large gamme de types de sol, commençant par des sables, suivis de moraines intactes de faible plasticité reconstituées et remaniées et de l'argile de Londres intacte jusqu'à la craie intacte non-altérée par les intempéries. Les résultats des tests montrent que les mesures conventionnelles du déplacement comportent des erreurs qui sont souvent si considérables que les mesures sont mal adaptées pour la détermination de la rigidité du sol à des niveaux opérationnels de la contrainte. Les erreurs proviennent principalement du basculement de l'échantillon, de la liaison imparfaite au niveau des plateaux terminaux et des effects du déplacement de l'appareil. Bien que beaucoup de travail expérimenta1 suppltméntaire soit nécessaire afin de pouvoir tirer des conclusions générales au sujet du comportement des sols sous des déformations mineures, les résultats présentés fournillent des observations importantes concernant la rigidité dans l'état non-drainé, la linearité et l'écoulement des sols sous des déformations mineures.