Weathering, structure and in situ stress in residual soils

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Abstract
No theory exists which relates the formation of a residual soil to the in situ stresses which develop in it. A theory is developed in this Paper which relates in situ stress in level ground to weathering modelled as a weakening process. The loss of stiffness during weakening is modelled by isotropic elastic theory with reducing elastic parameters, and loss of strength by a Coulomb failure criteria with reducing c′ and ø′. A small amount of weakening causes in situ horizontal stress to approach a limiting value set by the value of Poisson's ratio assumed. Low horizontal stresses are thus predicted. The solution is extended to the infinite slope, in which even lower stresses are predicted. Internal shear failure, which may lead to densification of high porosity soils, is predicted due to loss of strength in the final stages of weathering. Porosity changes in weathered granite are found to be consistent with the predictions of the theory. Conditions in which the weathering theory would be inapplicable are discussed. Il n'y a aucune théorie qui relie la formation d'un terrain résiduel aux contraintes qui s'y développent in situ. Cet article présente une théorie qui relie la contrainte en place dans un terrain à l'altération, modelisée comme un phénomène de ramollissement. La perte de rigidité pendant le ramollissement est modelisée par la théorie élastique isotrope avec des paramètres élastiques réduits et la perte de résistance par un critère de rupture type Coulomb avec c′ et ′ réduits. Un léger ramollissement induit une contrainte horizontale en place voisine d'une valeur limite déterminée par la valeur du coefficient de Poisson admise. On prédit ainsi des contraintes horizontales de valeur faible. La méthode s'applique aussi à une pente infinie, dans le cas de laquelle des contraintes encore plus faible sont prédites. On prédit la rupture de cisaillement interne, qui peut provoquer la densification des sols très poreux, par la perte de résistance pendant les étapes finales d'altération. On a trouvé que les changements dans la porosité du granit altéré s'accordent avec les prédictions de la théorie. L'article discute les conditions dans lesquelles la théorie de ramollissement serait inapplicable. No theory exists which relates the formation of a residual soil to the in situ stresses which develop in it. A theory is developed in this Paper which relates in situ stress in level ground to weathering modelled as a weakening process. The loss of stiffness during weakening is modelled by isotropic elastic theory with reducing elastic parameters, and loss of strength by a Coulomb failure criteria with reducing c′ and ø′. A small amount of weakening causes in situ horizontal stress to approach a limiting value set by the value of Poisson's ratio assumed. Low horizontal stresses are thus predicted. The solution is extended to the infinite slope, in which even lower stresses are predicted. Internal shear failure, which may lead to densification of high porosity soils, is predicted due to loss of strength in the final stages of weathering. Porosity changes in weathered granite are found to be consistent with the predictions of the theory. Conditions in which the weathering theory would be inapplicable are discussed. Il n'y a aucune théorie qui relie la formation d'un terrain résiduel aux contraintes qui s'y développent in situ. Cet article présente une théorie qui relie la contrainte en place dans un terrain à l'altération, modelisée comme un phénomène de ramollissement. La perte de rigidité pendant le ramollissement est modelisée par la théorie élastique isotrope avec des paramètres élastiques réduits et la perte de résistance par un critère de rupture type Coulomb avec c′ et ′ réduits. Un léger ramollissement induit une contrainte horizontale en place voisine d'une valeur limite déterminée par la valeur du coefficient de Poisson admise. On prédit ainsi des contraintes horizontales de valeur faible. La méthode s'applique aussi à une pente infinie, dans le cas de laquelle des contraintes encore plus faible sont prédites. On prédit la rupture de cisaillement interne, qui peut provoquer la densification des sols très poreux, par la perte de résistance pendant les étapes finales d'altération. On a trouvé que les changements dans la porosité du granit altéré s'accordent avec les prédictions de la théorie. L'article discute les conditions dans lesquelles la théorie de ramollissement serait inapplicable.

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