Structural behaviour of residual soils of the continually wet Highlands of Papua New Guinea
Authors: Wallace K. B. 
Published: October 2009

The Paper illustrates how high porosity, a strongly cemented structure and highly hydrated kandite clay minerals control the geotechnical properties of residual sandy to silty clay soils of the Papua New Guinea highlands. These soils are characterized by high field moisture contents, relatively high shear strengths and low sensitivity, and are highly compressible when the applied pressure in an oedometer test exceeds a certain critical pressure. Measured values of critical pressure and compression index are compared with those reported for a wide variety of soils, and a linear relationship between volumetric strain and porosity is established for porous soils.

The natural inhomogeneity of residual soils is emphasized. Examination of relationships between geotechnical properties and porosity and moisture content shows that porosity or dry density is a more reasonable basis for description and grouping of these soils for engineering purposes.

The behaviour of the soils is interpreted in terms of an idealized model of the soil structure. The soil is considered to consist of a coarse open skeleton of cemented rock mineral and aggregated clay particles surrounded by a viscous gel. At low applied stresses, when the cemented bonds in the soil skeleton are intact, it is the soil skeleton that determines structural behaviour. At high applied stresses the porous soil skeleton still has a strong influence on structural behaviour.

Cette communication montre comment la porosité élevée, la structure fortement cimentée et les minéraux argileux trés hydratés du type kandite, régissent les propriétés géotechniques de sols résiduels de type sableux à silt argileux dans les hautes terres de Papouasie–Nouvelle Guinée. Ces sols sont caractérisés par des teneurs en eau en place élevées, des résistances au cisaillement relativement élevées et une faible sensibilité, et sent très compressibles lorsque la pression appliquée dépasse une certaine valeur critique lors de l'essai oedométrique. On compare les valeurs mesurées pour la pression critique et l'indice de compression à celles qui ont été publiées pour une grande variété de sols, et on établit une relation linéaire entre la déformation volumétrique et la porosité, pour les sols poreux.

On insiste sur l'hétérogénéité des sols résiduels. L'examen des relations entre les propriétés géotechniques et la porosité et la teneur en eau montre que la porosité ou la densité à sec forme une base raisonnable de description et de groupement de ces sols pour le génie civil.

On interprète le comportement de ces sols en fonction d'un modèle idéalisé de la structure du sol. On considère que le sol se compose d'un squellette grossier ouvert de minéraux cimentés et d'aggrégats de particules d'argile entourées d'un gel visqueux. Aux faibles contraintes, les liaisons cimentées dans le squelette du sol restent intactes et le squelette du sol détermine le comportement de la structure. Aux contraintes élevées, le squelette poreux du sol a encore une grande influence sur le comportement de la structure.