Modelling of curling in desiccating clay

This paper investigates the significant curling that occurs when thin soil layers undergo desiccation. Curling deformations, in the form of (1) lifting off from the edges (generating a concave surface), or (2) lifting off from the middle (creating a convex surface), are reported in the drying of soft soil and concrete pavements in the field. This paper presents experimental observations of significant curling of both forms 1 and 2 in wet soil specimens under controlled drying conditions. A theoretical explanation for curling is presented on the basis of unsaturated soil mechanics. The curling was primarily attributed to differential shrinkage strain increments that occur down the soil profile and their variation with the progression of desiccation. Making use of nonlinear elasticity theory under large deformations and measured properties, the shrinkage and curling deformations were modelled using the FLAC (Fast Lagrangian Analysis of Continua) computer program. The modelling approach appears to capture the observed behaviour of curling during desiccation.

Cet article étudie le gondolement significatif qui se produit lorsque de minces couches de sol se dessèchent. On fait état de déformations de gondolement sous la forme (1) de décollage aux arêtes (générant une surface concave), ou (2) de décollage au centre d'une surface (créant une surface convexe) durant le séchage des sols mous et des pavages de béton sur le terrain. Cet article présente des observations expérimentales de gondolement appréciable sous les formes (1) et (2) dans des spécimens de sol humide dans des conditions contrôlées de dessiccation. On présente une explication théorique pour le gondolement sur la base de la mécanique des sols non saturés. Le gondolement est attribué principalement à l'augmentation des déformations différentielles de retrait qui se produisent dans le profil de sol et leur variation avec la progression de la dessiccation. En utilisant la théorie d'élasticité non linéaire à de grandes déformations et les propriétés mesurées, les déformations de retrait et de gondolement ont été modélisées au moyen du programme d'ordinateur FLAC. L'approche de modélisation semble saisir le comportement observé du gondolement durant la dessiccation.