Undrained Creep in a Sensitive Clay
Authors: Walker L. K. 
Published: October 2009

Synopsis

When subjected to sustained load, an undrained triaxial specimen of clay exhibits a steady time-dependent increase in both pore pressure and axial strain. Continuing undrained creep may often result in a collapse of the sample after long periods of time have elapsed. This Paper analyses the observed behaviour in terms of effective stress-strain relationships.

Typical undrained creep data from tests on Leda clay are presented, and it is shown that during creep the effective stress state of the sample shifts with time towards the failure envelope for the clay. A simplified theoretical analysis of the problem enables two equations to be derived which suggest that creep in pore pressure is proportional to mean effective stress, and that creep strain and pore pressure are directly related. The general form of these relationships is supported by experimental data, although further work is necessary to evaluate precisely the functional forms involved.

The practical significance of undrained creep is outlined with particular reference to the construction at New Liskeard of a highway embankment on a thick deposit of sensitive clay. Piezometer readings indicated that after the completion of construction, a significant build-up in pore water pressure occurred, this being accompanied by increasing settlements throughout the clay mass. These observations appear to be compatible with the presented concepts of undrained creep, and it is emphasized that design parameters such as pore pressure coeffcients and stress-strain moduli should be chosen to incorporate the effects of the creep process.

Lorsqu'il est soumis a, un chargement de longue duree, un Bchantillon d'argile triaxial a teneur en eau constante fait apparaitre une augmentation reguliere dependant de la duree a la fois de la pression interstitielle et de deformation axiale. Un fluage a teneur en eau constante continu peut souvent avoir pour resultat un Bcoulement de l'echantillon apres que de longues periodes de temps se soient passees. Cet Expose analyse le comportement observe en fonction des rapports effectifs entre la tension et la deformation.

Des données typiques de fluage à teneur en eau constante provenant d'essais sur de l'argile de Leda sont presentees et il apparait que pendant le fluage l'etat de tension effective de l'echantillon se deplace avec le temps vers l'enveloppe de rupture pour l'argile. Une analyse theorique simplifiee du probleme permet d'en deriver deux equations qui suggerent que le fluage dans la pression interstitielle est proportionnel a la tension effective moyenne, et que la deformation par fluage et que la pression interstitielle presentent des rapports directs. La forme generale de ces rapports se trouve appuyee par les donees experimentales, quoique des travaux ulterieurs soient necessaires pour evaluer avec precision les formes fonctionnelles s'y rapportant.

La signification pratique du fluage a teneur en eau constante est esquissee en se rapportant particulierement a la construction a New Liskeard d'un remblais de route sur un depot epais d'argile sensible. Les lectures piezometriques indiquerent qu'apres l'achevement de la construction, une concentration croissant importante de la pression de l'eau interstitielle se produisait, ceci etant accompagne par des tassements croissants dans la totalite de la masse argileuse. Ces observations paraissent etre compatibles avec les concepts presentes sur le fluage a teneur en eau constante. et il est souligne que les parametres de conception tels que les coefficients de pression interstitielle et les modules de tension et de deformation devraient etre choisis pour incorporer les effets du processus de fluage.