The Consolidation of Saturated Clay with Variable Permeability and Compressibility

Abstract

Synopsis A non-linear theory is given for studying the effects of variable compressibility, permeability and finite strain on the behaviour of normally consolidated clay in one dimensional strain. Its main application is to layers in which the effects of structural viscosity may be ignored. Using commonly accepted laws for compressibility and permeability, a characteristic parameter is established which enables an analytical solution to be generated by means of a perturbation series. This series is in terms of the basic Terzaghi solution and terms perturbing it therefrom. The perturbing terms show clearly the departures from Terzaghi theory which arise in the settlements and pore pressures due to variations in the compressibility, permeability and finite strain. It is proved that for the particular non-linear theory presented the well-known thickness squared law can be used for comparing the times required by deposits of different thicknesses to consolidate the same relative amount. A development of the theory is given so that coefficients of consolidation and changes in permeability can be predicted from actual settlement and pore pressure curves. This theory is compared with others which have been proposed and the results of an experimental verification are given. On présente une théorie non-linéaire pour l'étude des effets de la compressibilité variable, de la perméabilité et de la déviation finie par rapport au comportement d'une argile consolidée normalement pour une déformation à une dimension. Elle s'applique principalement à des couches dans lesquelles les effets de la viscosité de structure peuvent être ignorés. En utilisant les lois acceptées généralement sur la compressibilité et la perméabilité, on crée un paramètre caractéristique permettant qu'une solution analytique soit crée au moyen d'une série de perturbations. Cette série est établie en fonction de la solution de base de Terzaghi et des expressions qui provoquent un dérangement de celle-ci. Les termes relatifs aux perturbations montrent clairement les différences qui se présentent par rapport à la théorie de Terzaghi et qui ont lieu dans les tassements et les pressions interstitielles par suite des variations de compressibilité, de perméabilité et de tension finie. On prouve que dans le cas de la théorie non-linéaire présentée la loi bien connue de l'épaisseur au carré peut être utilisée pour comparer les temps requis par des dépôts d'épaisseurs différentes pour consolider la même quantité relative. On donne un développement de la théorie de sorte que les co-efficients de consolidation et les changements de perméabilité peuvent être prédits à partir des courbes mêmes de tassements et de pression interstitielles. On compare cette théorie à d'autres qui ant été proposées et l'on donne les résultats d'une vérification expérimentale.