A coupled consolidation shear model for the process of formation of glaciated soils

Author： Huang Bingquan Sharma Jitendra S.

ISSN： 1208-6010

Source： Canadian Geotechnical Journal, Vol.45, Iss.2, 2008-02, pp. : 226-237

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Abstract

It has been generally observed that the measured preconsolidation pressure values for glaciated soils are not compatible with the measured effective pressure values at the bed of the glacier if one-dimensional consolidation alone is considered as the formation process for these soils. In this paper, a new model for the process of formation of glaciated soil, termed the coupled consolidation shear (CCS) model, is developed using the frameworks of critical state soil mechanics and small-strain consolidation theory. The CCS model includes simultaneous shearing and consolidation of subglacial sediments and is able to simulate profiles of preconsolidation pressure versus depth that closely resemble those observed in glaciated soils. The CCS model is validated by successfully simulating the profile of preconsolidation pressure versus depth for an 80m deep Battleford till layer in Birsay, Saskatchewan, Canada. The CCS model suggests the existence of anisotropic yield strength and stiffness in glaciated soils as a consequence of coupling subglacial shear and consolidation.On a généralement observé que les valeurs de la pression de préconsolidation mesurées dans les sols glaciaires ne sont pas compatibles avec les pressions effectives mesurées sur le lit du glacier si on considère seulement la consolidation unidimensionnelle lorsque la formation de ces sols glaciaires procède. Dans cet article, on développe un nouveau modèle pour le processus de formation de sol glaciaire, appelé modèle de cisaillement consolidation couplés (CCS), dans les cadres de la mécanique des sols à l’état critique et de la théorie de la consolidation à faibles déformations. Le modèle CCS inclut simultanément le cisaillement et la consolidation des sédiments sous les glaciers et peut simuler les profils de pression de préconsolidation en fonction de la profondeur qui ressemblent de près à ceux observés dans les sols glaciaires. Le modèle CCS est validé en simulant avec succès le profil de la pression de préconsolidation en fonction de la profondeur pour une couche de till de Battleford de 80m de profondeur à Birsay, Saskatchewan, Canada. Le modèle CCS suggère l’existence d’une rigidité et d’une résistance anisotropes à la limite élastique et dans les sols glaciaires comme conséquence du couplage du cisaillement et de la consolidation subglaciaires.