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A study of the nature of the strength and deformation properties of clay soils with the help of the scanning electron microscope

  • Osipov V. I. 
  • Sokolov V. N. 
Article

Summary

The paper presents the results of studies on the microstructural changes taking place in clays during their compaction in different stressed states, shear stress determinations, thixotropic phenomena, swelling, etc. The studies were conducted on the „Cwikscan — 106A” electron microscope with freeze-dried samples. It is shown that restructuring of clays when they are compacted in the odometer and in the triaxial apparatus (at hydrostatic compression) is of basically different nature and does not fully simulate the natural process. Analysis of structural changes occurring during shear deformations made it possible to explain the rise of sample strength anisotropy with the increase of the degree of clay particle orientation. Thixotropic strengthening of clays with time is shown to be associated not only with syneresis processes but also with the reconstruction of the system, the appearance of a distinct periodicity in its structure. A periodical structure also tends to be formed during clay swelling. Restructuring during swelling is a major physico-chemical process governing its character and magnitude.

Keywords

Clay Kaolinite Particle Orientation Hydrostatic Compression Strength Anisotropy 

Etude de la Nature des Proprietes des Sols Argileux, en ce Qui Concerne la Resistance aux Deformations, au Moyen du Microscope Electronique a Balayage

Résumé

L’article présente les résultats d’études des transformations de la microstructure des argiles au cours de leur compaction dans divers états de contrainte: essais de cisaillement, phénomènes thixotrophiques, gonflement, etc. Le stéréoscan „Cwikscan — 106A” a été utilisé pour étudier la microstructure des éprouvettes d’argile préparées par le procedé de lyophilisation. Les transformations de la structure des argiles au cours de la compression dans l’oedomètre et l’appareil triaxial (compression hydrostatique) sont fondamentalement différentes et ne peuvent pas constituer un modèle adéquat des processus naturels.

L’étude des transformations de la structure au cours du cisaillement a permis d’expliquer l’augmentation de l’anisotropie de résistance des éprouvettes lors d’un accroissement du degré d’orientation des particules argileuses. La consolidation thixotropique des argiles en fonction du temps et liée non seulement à des processus de synéresis mais aussi à la réorganisation du système: apparition d’une périodicité distincte dans sa structure. Une structure périodique tend à se former aussi au cours du gonflement des argiles. La restructuration des argiles au cours du gonflement est un processus physico-chimique important, eu égard à son caractère et à sa grandeur.

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Copyright information

© International Association of Engineering Geology 1978

Authors and Affiliations

  • Osipov V. I. 
    • 1
  • Sokolov V. N. 
    • 1
  1. 1.Department of Engineering GeologyMoscow State UniversityUSSR

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