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Experiments on Model Piles with Enlarged Bases
Authors: Cooke R. W. , Whitaker Thomas 
Published: October 2009

Synopsis Although the behaviour of bored piles in London Clay is fairly well understood there is very little published data on the behaviour of the deep cylinder foundations with enlarged bases which are now being used to support some of the taller buildings in London. The model experiments described in the Paper were made to provide some information on the bearing capacity of this type of foundation and, in particular, to determine the proportions of the load carried by the shaft and the base. The models, which were of brass, had a shaft diameter of and both the length of the shaft and the diameter of the base were varied. A load cell was incorporated in the shaft to measure the base reaction. The tests were made by the constant rate of penetration method. The tests showed that the resistance of the shaft was mobilized at very small penetration movements (about 0·5% of the shaft diameter) while penetrations of the order of 10·15% of the diameter of the base were necessary to develop the ultimate bearing capacity of the base given by Nc = 9. The results suggest that the minimum penetration movement at ultimate bearing capacity is obtained with the longest possible shaft and smallest diameter base. Quoique le comportement des pilotis sondés dans l'argile londonienne soit assez notoire, très peu de détails ont été publiés au sujet des fondations à cylindres profonds avec bases dilatées, que l'on adopte actuellement pour soutenir un certain nombre des bâtiments plus élevés de Londres. Les essais sur maquette faisant l'objet de cette étude visaient à fournir des renseignements sur la portée de ce genre de fondations et, notamment, à déterminer la distribution de la charge sur le fût et sur la base. Les fûts des maquettes en bronze avaient ¾ pouce de diamètre et les longueurs furent variées comme les diamètres de la base. Les fûts incorporaient des cellules de charge pour mesurer les réactions de base. Les essais furent effectués par le systéme de vitesse de pénétration constante. Les essais ont démontré que la résistance du fût se mobilise à la suite de mouvements de pénétration trés faibles (environ O·5% du diamètre du fût), tandis que des pénétrations de l'ordre du 10–15% se sont avérées nécessaires pour développer la portée limite de la base, donée par Nc = 9. Les résultats indiqueraient que le mouvement de pénétration minimum à la charge limite est atteint par le fût le plus long possible avec le diamètre de base le plus petit.
The Effect of Climatic Factors on Subgrade Moisture Conditions
Authors: Russam Kenneth , Coleman J. D. 
Published: October 2009

Synopsis The Paper describes recent research conducted at the Road Research Laboratory upon subgrade moisture conditions, with the aim of extending to a wider range of climates the research already carried out on moisture conditions beneath British pavements. Measurements made under several road and airfield pavements in both tropical and semi-tropical countries are considered. Where the water-table is close to the surface it is shown to be the main factor in determining the moisture condition of the subgrade irrespective of climate. Where the water-table is deeper, or non-existent, the relation between the subgrade moisture condition and the climatic water balance is examined, and evidence is presented for a relation between the suction of soil moisture in the subgrade and the Thornthwaite Moisture Index. Cet article décrit des recherches récentes faites au Laboratoire de Recherches Routiéres (Road Research Laboratory) sur les conditions d'humidité des sous-sols, dans le but d'étendre à une plus grande variété de climats les recherches déjà faites sur les conditions d'humidité sous les revêtements britanniques. On y traite des mesures recueillies sous plusieurs revêtements de routes et de terrains d'aviation dans des pays tropicaux ainsi que dans des pays semi-tropicaux. On montre qu'où la nappe aquifère est près de la surface elle est le facteur primordial permettant de définir les conditions d'humidité du sous-sol quelque soit la climat. Lorsque la nappe aquifère est plus profonde, ou non existante, on examine la relation entre les conditions d'humidité des sous-sols et l'équilibre d'eau climatique, et on offre les preuves d'une relation entre la suction de l'eau contenue dans le sous-sol et l'index de teneur en eau Thornthwaite
Thermal Conductivity of Saturated Leda Clay
Authors: Penner E. 
Published: October 2009

Synopsis The thermal conductivity of saturated remoulded Leda clay, a soil of post-glacial marine origin, increased from 5·5 to 7 B.t.u. in/sq.ft hour°F for an increase in dry density of 20 lb/cu.ft (75–95 lb/cu.ft) and decreased from 7 to 6 B.t.u. in/sq.ft hour°F for an increase of clay size particles from 39 to 60%. The undisturbed soil appeared to have a higher thermal conductivity in the direction normal to the ground surface than in the remoulded condition, but insufficient results are available on which to base conclusions. Extrapolating the thermal conductivity to 100% solids gave a value of 1l·8 B.t.u. in/sq.ft hour°F.The use of the value for the solid fraction in De Vries's method for predicting the conductivity gave reasonable agreement with measured results. La conductibilité calorifique d'argile de Leda remoulée saturée, sol d'origine marine de perioda pré-glacière, a augmenté de 5,5 à 7 unités thermiques britanniques en pieds carrés/heures/degrés Fahrenheit pour un accroissement en densité sèche de 20 livres par pied cube (75–95 livres par pied cube) et a diminué de 7 à 6 unités thermiques britanniques en pieds carrés/heures/degrés Fahrenheit pour un accroissement de dimensions des particules d'argile de 39 à 60%. Le sol intact a révélé une conductibilité thermique plus haute dans la direction perpendiculaire à la surface du sol dans une condition remaniée, mais les résultats obtenus sont insuffsants pour en tirer des conclusions. En extrapolant la conductibilité thermique à 100% les solides ont donné une valeur de 11, s unités thermiques britanniques en pieds carrés/heures/degrés Fahrenheit. L'emploi de la valeur pour la fraction solide d'apres la méthode De Vries pour prédire la conductibilité s'accorde raisonnablement avec les résultats relevés.
Transient Development of the Free Surface in a Homogeneous Earth Dam
Authors: Brahma Suresh P. , Harr Milton E. 
Published: October 2009

Synopsis A general solution has been developed whereby the free surface can be predicted at any time in a homogeneous earth dam, founded on an impervious base, with any orientation of the upstream slope, given the history of the reservoir fluctuations. Detailed solutions are obtained for reservoirs with constant head-water levels and with linear variations of head-water level for various inclinations of the upstream slope. Recognizing super- position to be valid, the effects of any history of head-water reservoir fluctuations may be studied (piecewise) as a series of linear steps. The results are reduced into graphical form and a systematic procedure is presented which renders the solutions easy to use. Comparison between analytical results and experimental results obtained from a Hele-Shaw viscous flow model strongly indicates that the solutions presented may be used with some confidence with the exception of the portion of the free surface in the vicinity of the impervious base of the dam. On a développé une solution générale selon laquelle on peut prédire à tout instant la surface libre sur un barrage de terre homogéne, construit sur une base imperméable avec n'importe quelle orientation sur la pente en amont, étant donné l'histoire des fluctuations du réservoir. On a obtenu des solutions détaillées pour des réservoirs à niveau d'eau de charge constants et ayant des variations lineaires de niveau d'eau de charge pour diverses inclinaisons de la pente en amont. En admettant que la superposition soit valable, les effets des fluctuations passées de réservoir d'eau de charge peuvent être étudiées sous forme d'une série de marches linéaires. Les résultats sont condensés sous forme graphique et on expose une procédure systématique qui rend les solutions d'usage facile. La comparaison entre les resultats analytiques et les resultats experimentaux obtenus avec un modèle à écoulement visqueux Hele-Shaw montrent nettement que les solutions présentées peuvent être utilisees avec une certaine confiance sauf pour la partie de la surface libre au voisinage de la base imperméable du barrage.
Foundations of the Tower of Pisa
Authors: Terracina Fernando 
Published: October 2009

Synopsis Having stated that consolidation is the main phenomenon in the Tower's underground, two causes are pointed out for the Tower's inclination: the difference in soil consistency on the sides of an east-west axial plane, and the inequality of the contact pressures as a consequence of the induced eccentricity of the load. In the Paper the historyof the second factor through the centuries is reconstructed. The increasing pressures on the southern side have increased the strength and reduced the compressibility, leading toan inversion of the primitive differences: therefore, to avoid danger, a partial redressing of the Tower would be better than the strengthening of the soil. Shifting of the inclination to 90/ (from the present 10%) will very likely be sufficient to bring all soil pressures below the equilibrium values corresponding to the present densities and to achievestabilisation. The straightening could be obtained by boring soil under the Tower on the northern side; and that would be possible according to various schemes, one of which is given below. Après avoir établi que le phénombne principal qui s'est verifie dans le sol sousjacent la Tour est la consolidation, on distingue deux ordres de causes de I'inclinaison de la Tour: un originaire, 1'eterogénéite du sol des deux cotés d'un plan axial est-ouest, l‘autre dérivé l'excentricité de la résultante des pressions sur la base. L'histoire de ces pressions est reconstruite et on en tire la conséquence que l'eéterogénéité existante à l'époque de la construction est actuellement renversée, c'est à dire que maintenant au coté bas le sol, a une compressibilité beaucoup moindre et une résistance beaucoup plus grande que celles de l'autre coté. Par conséquence pour éliminer tout danger, plutôt qu'améliorer le sol, on devrait reduire les differences de pression en redressant partiellement la Tour; en portant l'inclinaison de lO%, (telle qu'elle est actuellement) a 9% par exemple, on conduirait très probablement toutes les pressions audessous des valeurs d'équilibre correspondantes aux densit´s actuelles et l'on obtiendrait ainsi lastabilisation dCfinitive de la Tour. Le redressement pourrait être obtenu par enléevement de matériau au coté haut; une des modalités possibles pour l'enlèvement est indiquée.
A New Consolidation Cell
Authors: Rowe Peter W. , Barden Laing 
Published: October 2009

Synopsis A consolidation cell is described in which the total stress is applied by means of hydraulic pressure acting across a convoluted rubber jack. This arrangement improves control of the drainage conditions, allowing the separation of the instant of loading from the commencement of drainage and permitting the measurement of initial pore pressures. Back pressures are readily applied. A range of cell sizes meet the need to test larger samples of non-uniform deposits. The cell allows both vertical and radial flom tests for consolidation or direct permeability measurements. On décrit une cellule de consolidation dans laquelle la contrainte totale est appliqudée au moyen de pression hydraulique agissant par un vérin à caoutchouc convoluté. Cet arrangement améliore le contrôle des conditions de drainage, permcttant la séparation de l'instant de charge du commenccmcnt du drainage ct par conséquent la mesure des pressions interstitielles initiales. Les centre-pressions sont appliquées rapidement. Une gamme de dimensions de cellules satisfait au besoin d'essais de plus grands éhantillons de dépôts non-uniformcs. La cellule permet les essais d'écoulement verticaux ainsi que radiaux pour les mesures de consolidation ou de perméabilité directe.
Experimental Determination of the Shape Factors and the Bearing Capacity Factors of Sand
Authors: de Beer E. E. 
Published: October 2009

Synopsis In order to determine the values of the shape factors to be introduced in the formula of ultimate bearing capacity of shallow foundations, an extensive series of tests on small footings resting on fine sand was performed at Ghent. To obtain a homogeneous and given density the sand was placed in a fully automatic way, under control of the output and the height of fall of the sand. To eliminate the depth effect the overburden pressure was realized by air pressure in inflated rubber bags covering the surface of the sand. From the tests formulae for the shape factors sq, sc and sγ are deduced. It appears that the shape factor sγ in the weight term is independent of the angle of friction, while the shape factors sq and sc are not. In the formulae given for s and sc the influence of the state of strain is implicitly included; however, different formulae are given depending on whether the effect of the curvature of the intrinsic curve on the introduced shear strength parameters has been considered or not. Afin de déterminer les coefficients de forme à introduire dans la formule de la capacité portante limite sous des fondations directes, un très grand nombre d'essais sur petites semelles reposant sur un sable fin ont été effectués à Gand. Afin d'obtenir une densite donnée, homogène, le sable a été placé d'une façon complètement automatique, permettant de régler la hauteur de chute et le débit. Afin d'éliminer l'influence du coefficient de profondeur, la surcharge latérale a été réalisée au moyen d'une pression d'air dans des sacs en caoutchouc recouvrant la surface du sable. A partir des essais des formules ont été établies pour les coefficients de forme sq, sc et sγ. On constate que le coefficient de forme sγ dans le terme du poids-propre du sol est indépendant de l'angle de frottement interne, tandis que par centre les coefficients sq et sc varient avec cet angle. Dans les formules données pour sq et sc l'influence de l'état de déformation est implicitement inclue. Toutefois les formules sont différentes, selon que le paramètre de cisaillement introduit tient compte ou non de la courbure de la couche intrinsèque du matériau.
Observations on laboratory prepared, lightly overconsolidated specimens of kaolin
Authors: Parry R. H. G. , Nadarajah V. 
Published: October 2009

Specimens of kaolin have been prepared in the laboratory by consolidating from a slurry, both isotropically and anisotropically, to a lightly overconsolidated state within an overconsolidation range of l·0–2·7. Each specimen was then tested in either undrained triaxial compression or extension. This has enabled a study to be made of the influence of preconsolidation pressure and anisotropy on the strength and stress-strain characteristics of lightly overconsolidated kaolin. These results are relevant to the general stress-strain studies being pursued at Cambridge on idealized soils and, to some extent, to the behaviour of soft clay deposits in the field. On a préparé au laboratoire des échantillons de kaolin en les consolidant à partir de boues, de manière isotrope et anisotrope, en un état legtrement surconsolidé ayant un domaine de surconsolidation allant de 1 à 2·7. On a étudié chaque échantillon en compression ou traction triaxiale à teneur en eau constante. Ceci a permis d'étudier l'influence de la pression et de l'anisotropie de surconsolidation sur la résistance et Ies caractéristiques contrainte– déformation de kaolins légèrement surconsolidés. Ces résultats présentent un intérêt pour les études générales de contrainte-déformation de sols idéalisés qui sont en cours à Cambridge, et dans une certaine mesure, pour le comportement de dépaôts d'argiles tendres in situ.
Observations on the undrained strength of a glacial till
Authors: McKinlay D. G. , Tomlinson M. J. , Anderson W. F. 
Published: October 2009

The engineering character of stiff glacial tills has not been widely reported. There is increasing frequency of building heavily loaded structures bearing on tills and in the assessment of their foundation design difficulty has been experienced in interpreting the rather scattered results frequently obtained in testing such stony soils. The Paper compares sampling and testing procedures when applied to the determination of undrained shear strength of stiff unweathered lodgement tills in the Glasgow district of central Scotland. Values of the undrained strength depend, in part, on the method of interpretation of the test data. The shear strength at failure was taken as the compressive stress corresponding to 20% strain both for laboratory and in situ tests. Coupled U100 samplers were found to be the most satisfactory of the common commercial tools for extracting samples but the recovery of specimens in a satisfactory condition for testing was rather poor. The strength properties differed somewhat according to the test procedure adopted and these differences are described. For satisfactory site assessment of these tills a generous sampling programme is necessary to compensate for poor recovery and scatter of test results. La géologie appliquée des moraines glaciaires rigides n'a pas, jusqu'au présent, été l'objet de beaucoup d'attention. On enregistre de plus en plus l'érection de constructions lourdement chargées sur argile à blocaux et des difficultés ont été observées lors de l'interprétation des résultats d'essais assez éparpillés fréquemment obtenus. L'Article fait la comparaison entre les procédures de prise d'échantillons et les procédures d'essai appliquées pour déterminer la résistance au cisaillement de logements rigides non drainés et qui n'ont pas subi les intempéries se trouvant dans la région de Glasgow en Ecosse centrale. Les chiffres obtenus pour ce qui est de la résistance où il n'y a pas de drainage dépendent, en partie, du mode d'interprétation des données d'essai. La résistance à la rupture sur cisaillement était comprise comme étant la tension de compression correspondant à une déformation de 20%, aussi bien pour les recherches en laboratoire que les essais in situ. Pour l'extraction d'échantillons, des appareils de prise d'échantillons couplés U100 se sont avérés les meilleurs instruments commerciaux, bien que la prise d'échantillons en état d'être utilisés fut plutôt décevante. Les propriétés de résistance marquait un manque d'homogénéité selon le mode d'essai adopté; une description des différences enregistrées est donnée. Pour une évaluation satisfaisante de ces moraines, un programme de prises d'essais assez important est nécessaire pour compenser la quantité réduite d'échantillons et l'éparpillement des résultats d'essais.
Analysis of a circular raft in adhesive contact with a thick elastic layer
Authors: Hooper J. A. 
Published: October 2009

The problem considered is that of a circular raft of finite flexibility in adhesive contact with a thick isotropic elastic layer underlain by a rigid base. The applied load is assumed to be either uniform or to vary parabolically from a maximum at the raft centre to zero at the edge. Using the displacement finite element method, solutions are obtained for a homogeneous layer, and also for one particular form of linearly heterogeneous layer. Eight-noded isoparametric elements are used, and the accuracy of the numerical solution is shown to be adequate, provided that certain simple procedures are followed. For rafts on clay, the computations indicate that interfacial adhesion can significantly reduce the consolidation component of differential raft displacement, although, in practice, interfacial slip is likely to diminish this effect. It is shown that differential raft displacements are rather sensitive to the distribution of applied load when the soil is strongly heterogeneous; in particular, the general effect of soil heterogeneity is to increase differential raft displacements for the case of parabolic loading. It is also suggested that appreciable increases in differential raft displacements may result from tension cracking of the concrete. Le problème à étudier est celui présenté par un radier circulaire de flexibilité limitée auquel est affigée une couché épaisse isotrope et élastique reposant sur une assise rigide. Mettons que la charge ainsi appliquée soit ou bien uniforme ou à variation parabolique du maximum au centre du radier jusqu'à zéro à son bord. En utilisant la méthode qui provient de l'élément de déplacement limité on obtient les solutions pour une couche homogène ainsi que pour une forme, qui se distingue entre autres, de couche linéaire hétérogène. A l'aide d'éléments isoparamériques à huit nodules et pourvu que certains proédés de nature simple soient suivis, la solution numérique s'avère plutôt exacte. En ce qui concerne les radiers posés sur l'argile, les calculs indiquent que l'adhérence dièdre peuve réduire très largement le composant à consolidation de déplacement différentiel du radier même si, dans la pratique, le glissement diédre soit susceptible de ralentir telle réduction. D'ailleurs on démontre que les déplacements différentiels du radier sont assez sensibles à la façon dans laquelle une charge appliquée soit distribuée lorsque le sol soit fortement hétérogène. Notamment la portée généale du sol hétérogène agit plutôt dans le sens d'augmenter les d'placements différentiels du radier pour les charges de nature parabolique. D'ailleurs on suggère qu'une tendance se manifeste selon laquelle des fissures de tension dans le béton même peuvent augmenter de façon prononcée les déplacements différentiels du radier.