Compressibility and strength of decomposing fibre–clay soils

Abstract

Decomposition in fibre–clay soils involves a decrease in volume of organic solids and changes in compressibility and strength. A review of aerobic and anaerobic decomposition processes shows some factors responsible for a breakdown and conversion of plant residues into humus-like products. Fibre–clay soils were prepared from kaolinite and pulp fibre. Decomposition was accelerated by the addition of nutrients and seed microorganisms. Use of the ignition test for measurement of the organic fraction permitted changes in the degree of decomposition to be monitored concurrently with changes in compressibility and vane shear strength. The coefficient of consolidation increased with the higher fibre contents, decreased with the addition of nutrients, and decreased by up to 2 × 105 with 50% decomposition of organic solids. For a given consolidation pressure a linear relation was observed between void ratio and the organic fraction. Void ratio parameters, based on experimental data, permitted calculation of equilibrium void ratios in terms of the organic fraction and pressure. The introduction of a height ratio factor with the decomposed organic fraction helped simplify calculations of equilibrium void ratios and settlement due to decomposition. Vane shear strengths increased with the higher fibre contents and decreased by several orders of magnitude with 50% decomposition. La décomposition des terres argileuses-fibreuses implique la diminution du volume des solides organiques ainsi que l'altération de la compressibilité et de la résistance. L'examen des processus de décomposition aérobique et anaérobique révèle quelques-uns des facteurs responsables de la fragmentation et de la conversion des débris végétaux en produits assimilables à l'humus. Des terres argileuses-fibreuses ont été préparées à partir de kaolinite et de fibres pâteuses, la décomposition ayant été accélérée par des ajouts de nutriments et de micro-organismes en graines. Le recours à un essai au feu pour mesurer la fraction organique a suscité des modifications dans le degré de décomposition sous surveillance concouramment avec des changements de compressibilité et de résistance au cisaillement au scissomètre. Le coefficient de consolidation croit en fonction de l'augmentation de la teneur en fibres et il décroit en fonction des ajouts de nutriments jusqu'à 2 × 105 en présence d'une décomposition de 50% des solides organiques. Pour une pression de consolidation donnée, on a pu observer une relation linéaire entre l'indice des vides et la fraction organique. Des paramètres d'indices des vides, fondés sur des données expérimentales, ont rendu possible le calcul des indices des vides compensateur en fonction de la fraction organique et de la pression. L'introduction d'un facteur de rapport hauteur à fraction organique décomposée a permis de simplifier les calculs des rapports indices des vides compensateurs sur tassement dû à la décomposition. Les résistances au cisaillement par scissomètre ont crû en fonction de l'accroissement de la teneur en fibres et décroissent fortement en présence d'une décomposition de 50%.