Self-weight consolidation of soft soils: an experimental and theoretical study

Soil is laid down by sedimentation through water, passing through the phases of a fluid supported suspension, through a loose structure to a soft soil, the stiffness of which then gradually increases under additional load. Consolidation is caused by the self-weight of the soil and, while the sediment is soft, is accompanied by large strains. To predict magnitudes and rates of movement, the physical processes must be understood and used as the basis of a theoretical model. This Paper describes laboratory experiments on the development and consolidation of a soft soil in settling columns, with measurement of density (using an accurate, non-destructive X-ray technique), total stress, pore pressure and settlement. The results are compared with an earlier theoretical model. Modifications made to the model in the light of observed experimental features allow it to be used to predict the laboratory consolidation. Le sol est déposé par sédimentation à travers l'eau; il a d'abord la forme d'une suspension soutenue par un fluide, puis d'une structure sans cohésion et, enfin, d'un sol mou dont la rigidité s'accroit progressivement en fonction de la charge. La consolidation est entraînée par le poids intrinsèque du sol et, tant que le sédiment reste mou, ce processus de consolidation s'accompagne d'importantes déformations. Afin de pouvoir prédire l'ampleur et les taux de déplacement, il faut comprendre la nature des processus physiques qui ont lieu et en faire les base d'un modèle théorique. Le présent article décrit certaines expériences en laboratoire relatives à la formation et à la consolidation d'un sol mou dans des colonnes de sédimentation ainsi que les mesures de densité (à l'aide d'une technique faisant appel à des sondages précis par rayons X non destructifs), la contrainte globale, la pression interstitielle et la sédimentation. Les résultats sont comparés à ceux d'un modèle théorique précédent. Les modifications apportées au modèle en conséquence des phénomènes expérimentaux observés lui permettent de servir à prédire le processus de consolidation en laboratoire.