PROC'I::EDINGS OrTHE FIRST 1\'TER-'JATTONAL CONFERENCE ON UNSATCRATED SOILSi UNSAT95/ PARISi FRANCEt 6-8 SEPTEMBER 1995

Unsaturated Soils Sols Non Saturés

t:ditor~ l Rédac1eurs

E.E.ALONSO Unil·ers/1111 Po/ilècnim de Cawlimya. Barcelona. Spain

P.DELAGE t:cole Na1ionale des Poms er Chaussées. Paris. r'rancc

YOLUME2

A.A. BALKEMA/ ROTTERDAM/ BROOKFIELD/ 1995

resses de l'école nalionale des

onts et chaussées

PRESSES DEL'ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSÉES PARIS/ 1995

Unsawratea Soi!st Sols Non Satures. Alonso & Oe!age (eds) · · 1995 ISBN 90 5410 583 6 12 85978 24 1 9

Tahlc of contents Tabk dcs :vlatières

4 Experimental techniques Techniques expérimentales

Measurement of the interaction of so il mechanica1 properties and hydraul i c 433 processes with a modifìed triaxial test Mesure de l ' interaction entre !es propriétés mécaniques du sol et l es phénomènes hydrauliques avec une cellule triaxiale modifiée Th. Baumgartl, PWinkelmann, W. Graesle, B. G Richards & R. Horn

Pore pressure dissipation features of an unsaturated compacted so il 439 Caractéristiques de la dissipation de la pression interstitielle d 'un sol non saturé et compacté Y.JChen & P.JYu

Geotechnica1 use of a mini tomography 447 L'usage du mini tomographe dans la géotechnique W. Conciani, M M Soares & S. Crestana

Study of a new apparatus for swelling pressure measurement 453 Etude d'un nouvel appareillage de mesure de la pression de gontlement G. Didier & MAfes

A ne w approach to osmotically controlled oedometer testing 459 Une nouvelle approche pour l es essais oedométriques contrOiés par un dispositif osmotique K.Dineen &J. B.Burland

Capteur de mesure de teneur en eau emb,arqué en centrifugeuse 467 Moisture content measurement in centrifuge models A.Dupas, LM.Cottineau &J.Garnier

Effect of surface confinement on swelling behaviour of soils 473 Effet de la surface de confinement sttr le comportement gonftant des sols MA. El-Sohby & M M Aboutaha

Water-air permeabilities of unsaturated soils 479 Perméabilités eau-air des sols non saturés JMFleureau & S.Taibi

v

A tcchnique for the rapid determinat ion ot'thc moisture retcntion rdationship 4R5 and hyclraulic conductivity of unsaturatcd soils L: ne techniqur.: pour unt: déterminotion rapide dc la rétention <l"cau et d,.; la r.:onductivité hydraulique des sols non samrés A B. Fourie & C. Papageorgiou

Air flow through pru1ially saturated cohesionlcss soil 49 1 Ecoulement d'air au rravers d'tm sol partiellement saturé et non cohercnt M. Fuchsberger & SSemprich

Effect of hysteresis on the shear strength of a residua! soil 499 Effet de l'hystérésis sur la résìstancc au cisaillemem d 'un sol résiduel K.K.Han, H.Rahardjo & B.B.Broms

Measurements of the coefficient of permea bi l ity of an unsaturated so il 505 Mesures du coeftìciem de pem1éabilité d'un sol non saturé S.-Y. Huang, D.C. Fredlund & S. LBarbour

Prediction of unsaturated hydraulic concluctivity using rnicro-lysimeters 51 3 Evaluation de la conductivìté hydraulique cn non saturé n l 'ai de de micro-lysimètres JA Koupai, G. E. Swarbrick & R. F eli

Typical soil-water characteristic cwves for two residua! soi ls from grani tic 519 and sedimentary formations Courbes typiques de rétention d'eau pour deux sols résicluels de fomwtions granitiques et sédimentaires E. C Leong & H. Rahardjo

T n si tu permeability testing of partially saturated soils using a sealed double ring 525 infì ltrometer Test de pennéabilit.é in-sitt1 de sols partiellement saturés en utilisant un double intiln·omètre circulaire étanché J.ALittle, R.K.Silver & JB.Joseph

Sùffness measurements on an unsaturated high plasticity clay using bender elements Mesures de rigidité dans une argile non saturée hautement plastique en utilisant cles éléments néchissant FAMMarinho, R.J.Chandler & MS.Crilly

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Pore pressure development in compacted wet clayey soils; an approach using 541 simple laboratory tests Pressions interstitielles dans l es sols argileux. humicles compactés; approche par des essais de laboratoire simples D.Poulain, E.Alonso & H.Girard

Automated laboratory testing for so ili water characteristic curves 547 Tests de laboratoire automatisés pour les courbes de rétention d'eatl R. P. Ray & K. B. M orris

Development of a ne w suction and temperature controlled oedometer cell 553 Développement d'une nouvelle cellule oedométrique avec contr61e de succion et de température E. Romero, A Lloret & A Gens

VI

Ad~orption <mel clispersion characteristics within unsaturatcd 7.onc 56 1 Caractéristiques cr adsorption et de dispcrsion dans la zone non saturée T Sa t o, H. Tanahashi, A. Yuasa & T Uno

Parameter estimation of unsaturated so il hyclraulic properties from unstead y 567 drainage .;xperiments in the laboratcny Estirnation paramétrique des propriétés hydrauliques des sols non saturés à partir cles essais e n laboraroire en drainage transito ire Y.Tukeshita & l Kohno

Laboratory permeability rneasurement of partially saturated soil 573 Mesure en laboratoire de la perméabilité cles sols partiellement saturés T Uno , TSato & tSugii

Laboratoty deterrnination of hydraulic conductivity for an initìally unsaturated 579 sand-bentonite barrìer materia! Détermination en laboratoire de la conductivité hydraulique pour une barTière constiruée d'un mélange de sable-bentonite initialement non saturé R.N.Yong &A.R.Cabral

Modification of triaxial apparatus for prediction of dam core behaviour 585 Modification de l 'appareil de triaxial pour prévoir le comporternent cles noyaux des ban·ages S.Zakowicz & K. Garbulewski

5 Experimental techniques: Suction measurements Techniques expérimentales: Mesures de succion

Suction as an indicator of soil expansive potential Role de la succion comme indicateur de gonflernent d'un sol KGarbulewski & S.Za/<l)wicz

Fie! d measurement of so il suction Mesure in-si tu de la succion du sol C.S.Gourley & HD.Schreiner

593

601

So il suction in embankments of exp<msive clay 609 Mesures de succion dans un remblai en argile gonfiante J C. Holden & H. V PTruong

Techniques to evaluate soil suction- A vital unsaturated soil water variable 615 Techniques de mesure de la succion du sol- Une variable essentielle pour l es sols non saturés H.C.Lee & ~V.K.Wray

Cavitation and the direct measurement of soil suction 623 Cavitation et mesure directe de la succion du sol F.A. M Marinho & R.J Chandler

Mao·ic suction monitoring in an expansive soil subgrade in Kenya La succion matricielle dans un sol gonflant au Kenya S.Y.Oloo & D.G. Fredlund

VII

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Shear strength and in-s itumatric ~uctio n of a res idua! soil 637 Résistance au cisaillcmcnt cl succion mntricie!le d'un sol résiduel in-si tu H Ra!Jardjo H. , M. F.Chang & T.T.Um

Strength-suction-mois ture contcnt relationshi ps for kaolin under norma l 645 atmosphcric condirions Relations résistance-succion-teneur en eau pour un bol i n sous conditions atmosphériques normales 1\.M.Ridley

Measurement of so il suction us ing the fi lter paper method Mesure dc la succion du sol parla méthode du papier fil n'e G E Swarbrick

So il suction measurement with transistor psychrometer Mesure de la succion des sols avec un psychromèt.rc à transistors H V. P.Truong & J C H olden

Ne w approaches to the laboratory and field measurement of so il suction Nouvelles approches de la mesure de la succion du sol au Jaboratoire et in-situ JA Woodbum & B. Lucas

Essais triaxiaux utilisant des psychromètres Triaxial testing using psychrometers MLZerhouni

6 Consti tu ti ve modelling Modèles de comportement

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673

Consti tu ti ve modelling of unsaturated soils using hyperelasticity theory 681 Modèle de comportement pour Ies sols non sarurés urilisant la théorie de l'hyperélasticité S. R. Ali, l. C Pyrah & W F.Anderson

lnfluence of deposition on deformation of unsaturated soils 687 lnfluence du mode de dép6t sur la déformation de sols non sarurés T.Amirsoleymani

Stress theory and axiomatics as well as consolidation theory of unsaturated soils 695 Théorie de la consolidation des sols non sarurés en uti lisant l'état de contrainte ZH.Chen

An elasto-plastic model for compacted soils 703 Un modèle élasto-plastique pour l es sols compactés YJCui, P.Delage &N. Sultan

Compression of unsaturated double-porosity clay 711 Compression d 'une argile non saturée de double porosité JFeda

VIli

r I nteraction between so il mechanical propcrties of structured so i 1-; an d hydrau l i c 719 process: Theoretical fundamcntab of a mode l lmcraction cntre !es propriétés rnécaniques du sol etles processus hydrauliques d"ttn sol ~trunure: Fondemems théoriques d 'un modèle numérique W Criisle, B. C. Richards, T Baumgart! & R. Horn

A w mprehensive concept for non-saturatecl granular bodies 725 u,, concept unitìé pour l es sols granu laires non saturés

G.Cudehus

A consti tu ti ve mode! for unsarurated soiJ based on extended SMP 739 Un modèle constitutif pour !es sols non sarurés basé sur le 'SMP' étendu S. Karo, H. Matsuoka & D. A Su n

On thc theory ofthree-dimensional consolidation in unsaturated soils 745 Sur la théorie de la consolidation rridimensionnelle des sols non saturc!s N. Khalili & M H. Khabbaz

Comparison of Eulerian and Lagrangian approaches in soil deformation and water 751 tlow Comparaison des approches Euleriennes et Lagrangienne pour la défo1mation des sols et l'écoulementde l'eau D. l Kim, R.Angulo Jaramillo, M. Vauclin & 1 Feyen

An expetimental analysis of the development of pore-water pressure 759 in an unsaturated compacted soil Une analyse expérimentale du développement de la pression interstitielle dans un sol compacté non saturé A H. P. Lins, S. S. Sandroni & C. C Sills

Modèle de comportement pour sols compactés Constìtutive equations for compactcd soils M.Olivier &A.Mesbah

Basic mechanical modelisation of chalk/ water interaction Modélisation élémentaire de l 'interaction rnécanique entre eau et craie 1-M Piau & V. Maury

The role of stress on the behaviour of unsaturated soils Le role de la contrainte sur le comporternent des sols non samrés B.G.Richards, R.Horn, TBaumgartl & W.Graesle

Prediction ofvolume change in unsaturated clays Prévìsion du changement de volume des argiles non saturées A.Sabbagh

Large strain consolidation in unsaturated porous media Consolidation en grande défo1111ation dans un rnìlieu poreux non saturé C. E. Swarbrick

A conceptual model for the drying and wetting of soil Un modèle concepmel pour le séchage et le mouillage du sol D.C. T oli

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Nonlinear damage mode l for unsaturatcd compact cd so i ls Modèle d 'endommagcment pour !es sols co mpactés non saturés DQ.YanR

7 Field rn.easuremenrs and case records Mesures in-situ et études de cas

X Il

Field measurement ofhydraulic cond!uctivily in slo\vly penneable swelling soils 821 under saturated-unsaturated conditions Mesure in-situ en condition saturée et non saturée de la conductivité hydraulique de sols gonflants très peu pem1éables R.Angulo Jaramillo, P.Gérard-Marchant, J P.Gaudet, J L.Thony, i\11 Vaudin, R. H averkamp & D E. Elrick

Throughflow information by elecl1ic prospecting E tu de de l' écoulement par une méthode de prospection électrique CAoyama, T Nishigata & K.Nishida

The water balance for an ash dump in a water-deficient c limate Equilibre hydrique d'une décharge de cendres sèches en zone aride G.E.Blight & K.Roussev

827

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Inadeguate performance of light constructions due to expansive soils - Case records 841 from Greece Dommages causés aux constructions légères dus aux sols gonflants - Cas de la Grèce J Christodoulias & H Giannaros

Volume ch<mge measurements in collapsible soil by laboratory and fìeld tests 847 Mesures des variations de volume dans Jes sols effondrables par cles essais au la borato ire et sur si te S. R. M F erre ira & WA Lacerda

Mau·ic suction and defonnation monitoring at an expansive soil site in southem 855 China Succion matrici elle et mesure de défonnation dans un si te de sol gonfi an t au sud de la Chine D.G.Fredlund, S.K.Huang, AWClifton, Q. Wang, S.L.Barbour, ZJKe & Q. Y.Fan

The cause of a large number ofhouses damage La cause d'endommagement d'un grand nombre de maisons D.Gao

Infìltration studies for unsaturated soils Etudes d'infiltration pour !es sols non saturés WN.Houston & S.L.Houston

863

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Laboratory and fìeld tests o n an unsaturated expansive clay 877 Essais de laboratoire et in-situ réalisés avec des argiles gonflantes non saturées J F.TJuca, J M fustino da Silva, J.A.Gusmiio Filho & E.GBastos

Behavior of liquid phase hydrocarbons in fractured, unsaturated clay 885 Comportement des hydrocarbures en phase liquide dans des argiles fracturées et non samrées D. D. Kent & A W Clijion

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Simpl itied heave predicrion for expansive soils 891 l'révìsion simplilìée du gonflement des sols gonl~ants D. l :'vtiller, D. B.Durkee. K. CChao & J.D.Nelson

Movements of large retaining walls due to swelling of steel plant slag 899 Déplacemems de grands murs de soutènemem clus au gonflement des scorìes <rune aciérie

WJ.Neely

Negative pore pressures - Seasonal vm·iation and imp01tance in slope stability 907 analysis Pressions interstitielles négatives - Variation saisonnière et importance dans J'analyse de la stabilité des pentes A.-L.Oberg

Risk ma p for swelli ng of soils in Spain: Results 915 Cartographie des risques liés aux sols gonflants en Espagne: Résultats C SO te o, FJ.Ayala, J. L. Salinas & M F errer

Study of underground water contaminati an by flow leachate through unsaturated 921 soils: Water sampling Emde de la contamination de l'eau souterraine par percolation cles contaminams à travers cles sols non saturés: Prélèvement de l 'eau P. C Santos & P. M Santos N eta

Tracking in-situ moisture transients in heated clay 925 Sui vi de la propagation in-situ de l 'humidité dans l' argile chauffée A W L. W an, M N. Gray & N. A. Chandler

8 Foundations and pavements F ondations et chaussées

Settlement of a 12 storey building due to dessication induced by trees: A case study 935 Tassement d'une édifice de 12 étages provoqué parla dessication induite par cles arbres: Emde decas E. E.Alonso & A. Lloret

Moisture and volume c bang es in unsaturated soi.ls 945 Yariations de teneur en eau et de volume des sols non saturés S.Andrei & S:Manea

Foundation design practices for collapsing soils in the Western Unitecl States 953 Pratìque de la conception des fondatjons sur sols effondrables dans l 'Ouest cles Etats-Unis G H. Beckwith

The use of edge membranes in airport pavement rehabilitation 959 Utilisation de membranes dans la réhabilitation d 'une pist.e d 'aeropon V. A. Diyaljee, K. Li & B. Wiens

Xl

Regulations t o contro l ri<;ing ground water impact<; o n cash::rn Riyadh buildings 96 7 and infrastructure Régulations pour le controlc des impacts dc la mont.!c:: dc: la nappe phréatique sur les biìtiments et rinfrastructurc:: dc: l 'est Riyadh A El Nimr, S.AI Fay-;j & MHamadw

Settlement computation and practical confi rmation or bellcd pier in loess 973 Cakul de:; tussemems et validation sur des p i eu x creusés dans un loess C.-Y.Gao & S -M.Wu

Improvement of perfom1ance of strip foundations for low-costlow-Jise buildings 981 on expansive soils Amélioration des fondations sur semelles fìlantes pour la construction économique sur sols gonflants ME.MHamadro

Reduction of swelling pressures by use of ve11ical cornpressible geosynthetic 987 elernents Réduction des pressions de gonflement par l 'emploi d'éléments géosynthétiques verticaux compressibles A.S Ne ne, P B Daigavane & A. M. Shingarey

Effects of v erti ca! moisture baniers on rouglmess development of pavements 991 on expansive soils Effets des barrières venicales d 'humidité sur le développement de la rugosité des chaussées sur sols gonflants FNNyangaga, R.LLyuon & D.A.Gay

Load-settlement response of shallow foundations in structured unsaturated soils 999 Réponse effmt-tassement des fondations superficielles dans l es sols structurés non sat:urés FSchnaid, NCConsoli, R.OCudmanì & JMilititsky

Uneven subsidence of the so il due to collapse l 005 Tassement iiTégulier d 'un sol d Q à l 'effondrement A. Shmuelyan

Unsaturated so il problems on the Itaparica dam reservoir area- Brazil l O Il Problèmes posés par des sols non sarurés dans la région du réservoir du barrage de ltaparica - Brési.l R.J.B. Souza, AJ C T. Cavalcanti, A.A. Vasconcelos & CJ.G.Aragào

Sballo w founclations on collapsible soil improved by compaction l O 17 Fondations superfìcielles clans des sols effondrables amél iorés par compactage A.Souza,JCA.Cintra & OMVilar

Development of principal distortion modes of slabs-on-ground on expansive soils l 023 solely as a function of climate Développement de modes principaux de distorsion de radiers sur des sols gonflanrs en fonction seulemeht du climat W.K.Wray

Xli

9 Numerica/ anal_nù and couplin~ 1\nalyses numériques et coupla[;es

Jllustration of a generai T. H. M. mode l with phase change - A heat s torage case l 033 in unsaturatcd soil ~ lllustration d ·une modèlc général T. H. \ti. avcc ch:mgement de pha~c- Cas d \m stockagc dc dwleur en sol non sature J\11-A.Ahe/lan & P.Jouanna

Unsaturated flow and defonnation pattcm in tunnelling through swelling rock 1041 Ecoulement non smuré et défom1ation lors du creusement des tunnels dans des roches gonllantes C.Anagnostou

Nouvelle fonnulation dc la surface d'état en indice des vides pour un modèle 1049 non linéaire élastique des sols non saturés- Code U-Dam A new void ratio state surface fonnulation for the non linear elastic consti tu ti ve modelling of unsaturated soil- Code U-Dam B.Gatmiri & P.Delage

Numerica! approach of elastoplastic consolidation of unsaturatcd soils 1057 Approche numérique de la consolidation élastoplastique des sols non saturés B.Catmiri, S.Tavakoli,J.Moussavi & P.Delage

Analysis of hydration of an engineered baiTier in a radioactive waste repository l 065 scheme using an elastoplastic mode! Analyse par un modèle élastoplastique de l 'hydratation d 'une barrière ouvragée pour un pro jet dc dépòt de déchets raclioactifs A.Gens, J V(.lunut & A. Ledesma

Settlement of buildings resting on unsaturated compacted so i ls I 075 Tassement cles batiments fondés sur !es sols non saturés G.Habibagahi

The influence of so il variability o n predictions of compaction by agricultural tyres l 079 lnOuence de la variabilité du sol sur les prévisions de compact age des engins agricoles J.M. Kirby

A consolidation analysis rnethod for unsaturated soils coupled with an elasroplastic I 085 mode l Une méthode d'analyse de la consolidarion pour sols non saturés couplée avec un modèle élasto-plastique Y.Kohgo

A finite analytic mode l for analysis of recharge truough unsaturated soils l 095 Un modèle analytique fini pour l 'analyse de la ree barge à travers !es sols non saturés M S. M Kumar, K S. H. Prasad & M Sekhar

Numerica! sirnulation ofLa Ganne dam behaviour by a three phases approach li 01 Simulation numérique du batrage de La Ganne par une modélisaiion triphasique F. Laigle, D.Poulain & P. Magnin

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Finite elemenl analysis of deep beams in expansive clays l l 09 Analyse par élémems finis de pomres profondes dans dcs argiles gonflanres J. Li & D.A. Cameron

UNSTRUCT- A finite element method program for unsaturated soils l J 17 UNSTRCCf - Méthode des élérnents fìnis appliquée aux sols non saturés A. N Miranda, R.A. Menescal & FC Si/va Fil/10

Numerica! simulation of deformation of soil pore structure 11 23 Sirnulation numérique de la déformation de la structure porcuse d 'un sol CJ.Moran &J.M.Kirby

Comparison of two FEM moclels for unsaturated consoliclation of em bankment 1129 dams during construction Comparaison de deux modèles aux éléments tinis de la consolidation en non saturé des barrages en terre en construction A.Nanda, P.Delage & B.Gatmiri

Modelling thermo/ hydraulic/ mechanic al processes in the contaimnent of nuclear 1135 w aste Modélisation thermo-hydro-mécanique des sols pour le stockage des déchets nucléaires H. R. Thomas, E. E.Alonso & A.Gens

Author ìndex Index des auteurs

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