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Advantages and Limitations of the Observational Method in Applied Soil Mechanics
Authors: Peck R. B. 
Published: October 2009

Synopsis The observational method, used so successfully by Terzaghi in applied soil mechanics, often permits maximum economy and assurance of safety, provided the design can be modified as construction progresses. The essential features of the method are set forth and examples are given of its application. The method is not without its pitfalls and limitations. It should not be used unless the designer has in mind a plan of action for every unfavourable situation that might be disclosed by the observations. The observations must be reliable, must reveal the significant phenomena, and must be so reported as to encourage prompt action. The possibility of progressive failure may introduce a serious element of uncertainty. In spite of the limitations, the potential for savings of time and money without sacrifice of safety is so great that every engineer who deals with applied soil mechanics needs to be informed of its principal features. La méthode d'observation, utilisée avec tant de succèes par Terzaghi pour la mécanique appliquée des sols, permet souvent des économies maximum et l'assurance de la sécurité, à condition que la conception puisse être modifiée à mesure que la construction avance. Les caractéristiques essentielles de la méthode sont exposées et des exemples de son. application sont fournis. La méthode présente cependant des embûches et des restrictions. Elle ne doit pas être utilisée tant que le constructeur n'a pas à l'esprit un plan d'action qui réponde à chaque situation contraire qui pourrait être révélée par les observations. Les observations doivent être sûres, doivent révéler les phénomènes significatifs, et doivent faire l'objet de rapports tels qu'ils encouragent une mis à exécution rapide. La possibilité d'échecs progressifs peut introduire un sérieux élément d'incertitude. Malgré les restrictions, les possibilites d'une économie de temps et d'argent sans faire des sacrifices portant sur la sécurité sont si importantes que chaque ingénieur qui s'occupe de la mécanique appliquée des sols doit être au courant de ses principales caractéristiques.
A Semi-Empirical Method for Determining Stresses Beneath Embankments
Authors: Mirata T. 
Published: October 2009

Synopsis Methods are now available for the complete solution of stresses and displacements within and beneath embankments. These methods are either experimental or numerical, involving recourse to a digital computer with all the necessary ancillary work. For the engineer wishing to calculate the possible settlements and lateral deformations beneath an embankment, using his slide-rule together with some tables and charts, there is at present no other alternative but to make over-simplifying assumptions that may lead to unnecessarily high errors. In this Paper a semi-empirical method is presented which, it is hoped, will narrow the gap between intricate computational work and intolerable inaccuracy in the study of deformations beneath embankments. Actuellement il y a des méthodes pour une solution complète des contraintes et des déplacements aussi dans le remblai ou sous le remblai. Cependant ces sont des méthodes expérimentales ou numériques nécessitant l'emploi de calculateur électronique avec tous les travaux nécessaires. Pour l'ingénieur qui désire calculer les tassements possibles et les déformations latérales sous le remblai, en utilisant sa règie à calcul avec quelques tableaux et graphiques, pour le moment il n'y a qu'un seul alternatif de faire quelques suppositions simplificatives qui puissent aboutir aux erreures inacceptables. Dans cet Article on présente une méthode semi-empirique pour calculer les contraintes verticales et horizontales en espérant d'établir un compromis entre les deux extrêmes avec des résultats ayant des erreures acceptables.
The Radial Consolidation of Clay Soils
Authors: Berry P. L. , Wilkinson W. B. 
Published: October 2009

Synopsis The radial consolidation theory of Barron (1948) and McKinlay (1961) has been extended to take account of smear at the drainage boundaries, a decreasing permeability and compressibility and non-linear structural viscosity for an homogeneous anisotropic clay. An engineering assessment is made of the errors likely to result in using laboratory ch values to predict field rates of settlement and pore pressure dissipation where the flow of pore water is predominantly in a lateral direction. Guidance is given as to the type of laboratory test that should be carried out and interpretation of the results in order to obtain a reliable estimate of the field behaviour. La théorie de consolidation radiale de Barron et McKinlay a été étendue pour tenir compte des dépôts graisseux aux limites de drainage, et d'une perméabilité et d'une compressibilité décroissante et d'une viscosité de structure non-1inéaire dans le cas d'une argile anisotropique homogène. Une évaluation d'un point de vue de construction mécanique est faite des erreurs pouvant résulter de l'emploi des valeurs ch obtenues en laboratoire pour prévoir les taux de tassement et la dissipation de pression interstitielle, dans les cas où l'écoulement de l'eau interstitielle se fait de façon prédominante dans une direction latérale. Des conseils sont fournis quant au type d'essai de laboratoire à effectuer et à l'interprétation des résultats afin d'obtenir une évaluation sûre du comportement sur place.
Numerical Analyses of Uniformly Loaded Circular Rafts on Elastic Layers of Finite Depth
Authors: Brown P. T. 
Published: October 2009

Synopsis A description is given of a method for determination of the reaction and bending moment distributions and the displacements of a uniformly loaded circular raft of any flexibility which rests on an isotropic elastic foundation layer of finite depth. The foundation layer is assumed to rest on a rough rigid base. The analysis is based on the solution presented by Burmister (1956) for the case of a surface point load. The reaction distribution is assumed uniform over each of the equal width annuli into which the raft is divided, and the error inherent in this approach is largely removed by extrapolation. Attention has been concentrated on the effects of variation of raft flexibility and layer depth, but the effects of variation of Poisson's ratio of the raft and of the foundation layer are also indicated. On donne une description d'une méthode d'établissement des répartitions de la réaction et du moment de fléxion et des déplacements d'un radier circulaire à charge uniforme d'une flexibilité quelconque qui repose sur une couche de base élastique isotrope d'une profondeur finie. On suppose que la couche de base repose sur un socle rigide grossier. L'analyse est basée sur la solution présentée par Burmister (1956) dans le cas d'un effort de pointe à la surface. La répartition des réactions est supposée être uniforme sur chacun des anneaux delargeur égale que comporte le radier, et l'erreur se rattachant à cette méthode est effacée en grande partie par extrapolation. On a concentré l'attention sur les effets de la variation de la fléxibilité du radier et de la profondeur de la couche, mais les effets de variation du coefficient de Poisson pour le radier et la couche de base sont aussi indiqués.
A Shallow Slab Slide in the Lias Clay Near Uppingham, Rutland
Authors: Chandler R. J. 
Published: October 2009

Synopsis The landslide is shown to result from movement on an extensive pre-existing shear surface in a 9° Lias clay slope. The slide is of particular interest since the slope angle was close to the observed angle of ultimate stability against land-sliding for the Lias clay in the East Midlands. It follows that this slide provides a test case to check the supposition that, other factors being equal, the lowest angle of unstable slope occurs when the ground water table coincides with ground level. The slide occurred in about 1962; piezometers installed shortly after a further small movement in the winter of 1968–9 showed the phreatic surface to be virtually at the ground surface. Stability analyses indicate that the movement was highly consistent both with the observed pore water pressures and the shear strength parameters of the slip surface. On fait apparaître que le glissement de terrain résulte d'un déplacement se produisant sur une surface de cisaillement étendue existant au préalable sur une pente d'argile liasique de 9°. Le glissement présente un intérêt particulier du fait que l'angle de la pente était proche de l'angle de stabilité finale observé pour pr7évenir les glissements de terrain dans l'argile liasique dans la région de l'East Midlands. I1 en découle que ce glissement fournit un cas type pour vérifier la supposition selon laquelle, tous les autres facteurs étant égaux, l'angle minimum de pente instable se présente lorsque la nappe d'eau souter-raine coincide avec le niveau du sol. Le glissement se produisit vers 1962; des pièzomètres installé peu de temps après un autre petit déplacement au tours de l'hiver 1968–9 montrèrent que la surface phréatique se trouvait virtuellement à la surface du terrain. Des analyses de stabilité indiquent que le déplacement correspondait à la fois aux pressions interstitielles observées et aux paramètres de résistance à la rupture au cisaillement de la surface de glissement.
Shear Strength of Montmorillonite
Authors: Mesri G. , Olson R. E. 
Published: October 2009

Synopsis Artificially sedimented specimens of Wyoming bentonite (Volclay) were used to investigate the effect of physico–chemical variables on the shear strength properties of montmorillonite. Triaxial compression tests were performed on calcium and sodium montmorillonite at various electrolyte concentrations. The influence of the type of adsorbed cation and concentration of electrolyte in the free pore water on the shear strength of montmorillonite was investigated using undrained triaxial compression tests with pore water pressure measurements. The effective-stress failure envelopes of calcium and sodium montmorillonite were curved: in the range of stress studied their slopes decreased from 15° to 10° and 4° to 0°. for calcium and sodium montmorillonite respectively. The decrease in slope of the effective-stress failure envelope could be due to greater parallelism of clay plates at higher consolidation pressures. A series of drained triaxial compression tests using calcium montmorillonite yielded the same effective-stress failure envelope obtained using undrained tests. Consolidated undrained tests on calcium montmorillonite showed that simply over-consolidated specimens had strength higher than normally consolidated specimens at the same effective normal stress at failure. Des échantillons de bentonite du Wyoming (Volclay) rendus artificiellement sédimentaires furent utilisés pour examiner l'effet des variables physico-chimiques sur les qualites de resistance a la rupture au cisaillement de la montmorillonite. Des essais de compression triaxiale furent exécutés sur de la montmorillonite de calcium et de sodium à des concentrations électrolytiques différentes. On a examiné l'influence du type de cation adsorbé et de la concentration d'électrolyte dans de l'eau interstitielle libre sur la résistance à la rupture au cisaillement de la montmorillonite en utilisant des essais de compression triaxiaux a teneur en eau constante avec des mesures de la pression d'eau interstitielle. Les enveloppes de rupture de contrainte effective de montmorillonite de calcium et de sodium étaient courbées; dans la gamme des contraintes étudiCes leurs pentes diminuaient de 15° à 10° et de 4° à 0° respectivement pour la montmorillonite de calcium et de sodium. La diminution de la pente de l'enveloppe de rupture de contrainte effective pourrait étre due à un plus grand parallélisme des plaques d'argile à des pressions plus élevees. Une série d'essais de compression triaxiaux à teneur en eau variable utilisant de la montmorillonite de calcium a donné la même enveloppe de rupture de contrainte effective obtenue en utilisant des essais à teneur en eau constante. Des essais consolidés à teneur en eau constante sur de la montmorillonite de calcium firent apparaître que des échantillons simplement surconsolidés possèdaient une résistance supérieure à celle d'échantillons normalement consolidés à la même contrainte normale effective à la rupture.
A Velocity Field for Some Passive Earth Pressure Problems
Authors: James R. G. , Bransby P. L. 
Published: October 2009

Synopsis A simple velocity field is developed for the passive earth pressure problem of the displacement of a rough plane wall into a mass of dry sand. Three modes of wall displacement are considered: wall rotation about the top, wall rotation about the toe and wall translation. The validity of the velocity field for the three cases is discussed. The pattern of the velocity field and the velocity boundary conditions enables predictions to be made of the strain fields associated with the three modes of wall movement and these predictions are compared with experimental observations. The velocity field also predicts the location and sequence of the rupture surfaces that occur in dense sand and leads to an understanding of the differences in the experimentally observed strain fields and wall stress distributions. This Paper follows on from an earlier paper (James and Bransby, 1970) in which the boundary stresses and the predicted principal stress directions in the mass were compared with measured boundary stresses and with measured strain increment directions. The present Paper makes direct comparison between predicted and measured strains for different modes of wall movement. Un simple champ de vitesse est créé pour le problème de la pression passive du sol dans le déplacement d'une paroi brute, dans une masse de sable sec. Trois modes de déplacement de paroi sont considérés: la rotation de la paroi sur la partie supérieure, la rotation du mur sur le pied et la translation. La validité du champ de vitesse dans les trois cas est discutée. Le modèle offert par le champ de vitesse et par les conditions de la zone limite de vitesse permet de faire des prédictions des champs de déformation dans les trois modes de mouvement de paroi et ces prédictions sont comparées à des observations expérimentales. Le champ de vitesse prédit également la position et la série des surfaces de rupture qui se produisent dans un sable dense et qui aboutissent à une compréhension des différences dans les champs déformation et dans les distributions de contrainte dans la paroi. Cet Exposé suit un article antérieur (James et Bransby, 1970) dans lequel les contraintes de zone limite et les directions prédites des contraintes principales dans la masse étaient comparées avec des contraintes mesurées de zones limites et avec des mesures des directions d'accroissement de déformation. Le présent Exposé fait une comparaison directe entre les déformations prédites et mesurées pour différents modes de mouvement de paroi.
The Albion Mill Foundations
Authors: Skempton A. W. 
Published: October 2009

Synopsis The Albion Mill was built near Blackfriars Bridge, London, in the years 1783–86. This Paper gives details of the structure and its foundations, and a summary of its history, based on original letters and drawings. A short biography is also given of the designer and builder, Samuel Wyatt. The mill was seven storeys high, founded on a raft 160 × 120 ft in plan resting on the Thames alluvium at an average depth of about 9 ft below ground level. The weight of excavated earth amounted to approximately 50% of the gross foundation pressure (c. 1·0 ton/sq. ft). This is an important and early example of a partially buoyant raft foundation. Le Albion Mill fut bâti près du pont Blackfriars, à Londres, en 1783–86. Des détails sont donnés de la structure et de ses fondations, ainsi qu'un résumé de son histoire, basé sur la correspondance et les dessins originaux. Une biographie succincte est aussi donnée de l'architecte et constructeur, Samuel Wyatt. Le moulin avait sept étages et était fondé sur un radier général, mesurant 49 × 36 m en plan, posé sur les alluvions de la Tamise à une profondeur moyenne d'environ 2·8 m en-dessous du niveau du sol. Le poids des terrains excavés constituait à peu près 50% de la pression totale de la fondation (c. 1·1 kg/cm2). Ceci est une application importante et précoce du principe hydrostatique aux travaux de fondation.
Experimental Relationship Between Swell Pressure and Suction
Authors: Kassiff Gabriel , Shalom Asher Ben 
Published: October 2009

Synopsis The Paper presents results of measurement of swell percentage and pressure under gradual and controlled moisture intake, using an osmotic system coupled with the conventional consolidometer set-up. The results are interpreted in terms of a suction decrease in the clay, thus adding to the limited data available on the relationship between swelling potential suction. It is shown that for a certain practical range of moistures (above optimum) the swell pressure is approximately equal to the difference between the suction of a freshly prepared sample under zero load and the final suction of a sample continuously wetted and not allowed to change its volume. On the other hand, when the clay is rather dry (at moistures less than optimum) the swell pressure found to be equal to a fraction of this suction difference. La Communication présente des résultats de mesures de pourcentage de gonflement et de pression de gonflement lors de l'absorption graduelle et contrôlée d'humidité, effectuées en utilisant un systéme osmotique couplé au montage conventionel du consolidomètre. On interprète les réhats par la diminution de la suction dans l'argile et, ainsi on contribue à augmenter le nombre limité de données disponibles sur la relation entre le potentiel de gonflement et la suction. On montre que, dans un certain domaine pratique d'humidité (au dessus de l'optimum), la pression de gonflement est approximativement égale à la différence entre la succion d'un échantillon fraichement préparé soumis à une charge nulle et la suction finale d'un échantillon constamment mouillé placé dans des conditions où il ne peut changer de volume. A l'autre extrèmité, lorsque l'argile est plutôt sêche (à des humidités inférieures à l'optimum) on a montré que la pression de gonflement était égale à une fraction de cette différence de suction.
A Geochemical Investigation of The Sensitivity of a Normally Consolidated Clay From Drammen, Norway
Authors: Moum J. , Løken T. , Torrance J. K. 
Published: October 2009

Synopsis A detailed geochemical study of adjacent borings in chloritic-illitic marine clay from Drammen, Nor-way has clarified the relationship between geo- chemical properties and sensitivity. Two borings, 25 m apart in uniform sediments, exhibited similar low salt contents (less than 0·35 g/litre) but different geotechnical behaviours. One boring had a 3 m thick zone of quick clay and the other had a 10 m thick quick clay zone. The remainder of each profile was sensitive but not quick. The principal difference between quick and non-quick zones was the magnesium contents in the pore water which were less than 20 mg/litre and greater than 100 mg/litre, respectively. Addition of magnesium chloride to material from the quick zone has shown that the different sensitivities may be attributed to this concentration difference. The increased Mg in the non-quick zones has originated in situ by alteration of the soil material. Une étude géochimique en détail de trous de sondage dans une argile marine de Drammen, Norvége a éclairci la connexion entre les propriétés géochimiques et la sensibilité. Deux trous de sondage, 25 m de cocircté dans les sédiments uniforms, ont montré les salinités bas (moins de 0·35 g/litre) mais ont montré les conduites géotechniques qui étaient différentes. Un trou avait une zône d'argile fluide de 3 m et l'autre trou avait une zône de 10 m. Le reste de chaque trou était sensible mais ce n'était pas d'argile fluide. La différence premiere entre les zônes d'argile fluide et d'argile sensible était la concentration de magnesium dans l'eau des pores qui était moins de 20 mg/litre et plus de 100 mg/litre, respectivement. L'addition de magnesium chloride a l'argile fluide a montré que la concentration de Mg est l'explication des sensibilités différentes. L'augmentation de la concentration de Mg dans les zônes d'argile sensible est provenue d'un changement dans l'endroit mme des minérals du sol.
A Microstructural View of the Mechanical Properties of Saturated Clay
Authors: Calladine C. R. 
Published: October 2009

Synopsis The main aim of the Paper is to explain the mechanical properties of clay-plastic and elastic compressibility, and shearing of normally and heavily overconsolidated clay-by means of a simple microstructural model. This is suggested by strong analogies between these properties and the well-known explanation of friction between ductile metal surfaces in terms of plastic behaviour of junctions formed by contact at microscopic asperities. The model gives good agreement with experimental observations, and helps to resolve some paradoxes inherent in previous interpretations of these data. It suggests explanations for the relation between the permeability of a soil and its voids ratio, and for the phenomena of secondary consolidation. The model also provides clues about the significant features of the organization of clay particles in structural terms. Le premier but de cette communication est de définir au moyen d'un modéle microstructure les propriétés mécaniques de l'argile, sa compressibilité elastique et plastique, ainsi que le cisaillement d'une argile normalement consolidée et d'une argile très surconsolidée. Il existe des fortes analogies entre ces propriétés de l'argile et l'explication bien connue du frottement entre des surfaces métalliques ductiles exprimée en termes du comportement plastique des joints formés par contact des aspérités microscopiques. Les observations expérimentales confirment le modèle qui sert aussi à résoudre certaines anomalies inhérentes aux interprétations précédentes de ces données. Il offre également des solutions sur le rapport de la perméabilité d'un sol et ses indices de vide, et sur le phénomène deconsolidation secondaire. Le modèle donne encore des indications sur les caractéristiques importantes de la disposition structurelle des particules d'argile.