Advertisement

Weather ability of over consolidated pelitic rocks of the keuper and jurassic in Southwestern Germany

  • Lempp Ch. 
26e Congrès Géologique International Paris, France, 7–17.07.1980

Summary

Overconsolidated pelitic rocks of the Keuper and Jurassic from southwestern Germany are classified and assigned to the larger category of pelitic rocks. The most important geotechnical characteristics are mentioned, and observations of the weatherability are reported. The climatic weathering effects observed are examined qualitatively and quantitatively. The desiccation and related shrinkage of fresh materials are described in particular, because these processes are considered to be the prerequisites for weathering. Weathering consists basically of weakening and final destruction of the diagenetic grain-to-grain bonds. Climatic weathering tests reveal a uniform decay mechanism for these pelites which is based on a breakdown mechanism of the sedimentary structure caused by capillary pressure. This mechanism results from the reaction of desiccated pelite with water. Using climate tests and the shrinkage reaction, an attempt has been made to explain various characteristics of strenght (i.e., hardness, particle size) on the basis of differences in the distribution of pore water and air-filled pores.

Keywords

Shrinkage Shale Pore Water Fresh Material Linear Shrinkage 

Alterabilite de formations pelitiques surconsolides du keuper et du jurassique en Sllemagne du Sud-ouest

Résumé

Ces formations sont classées dans la plus grande catégorie des formations pélitiques consolidées On a mentionné leurs principales caractéristiques géotechniques ainsi que les observations sur leur altérabilité. Les effets d'altération climatique ont été examinés qualitativement et quantitativement. La dessication et le retrait lié de matériaux frais sont décrits en particulier car on considère ces processus comme nécessaires pour que l'altération ait lieu. Cell-ci consiste fondamentalement en un affaiblissement et une destruction finale des liaisons diagénétiques grain à grain. Des tests d'altération climatique révèlent un mécanisme uniforme d'affaiblissement de ces pélites fondé sur un mécanisme de rupture des liaisons sédimentaires dû à la pression capillaire. Ce mécanisme résulte de la réaction de la pélite desséchée avec l'eau. En utilisant des tests climatiques et la réaction du retrait, on a essayé d'expliquer les diverses caractéristiques de résistance (c'est-à-dire, dureté, taille des particules) sur la base de différences dans la distribution de l'eau et de l'air remplissant les pores.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. ABADIAN H. (1972): Mineralogische Untersuchungen an einigen Schiefertonen aus dem süddeutschen Dogger α (In German). Diploma Thesis (unpubl.), Inst. Mineral. Petrogr., Univ. Tübingen, 20 pp., Tübingen.Google Scholar
  2. BJERRUM L. (1967): Mechanism of Progressive Failure in Slopes of Overconsolidated Plastic Clays and Clay Shales. The Third Terzaghi Lecture, 66 pp. Norg. Geotek. Inst., Oslo.Google Scholar
  3. CHANDLER R. J. (1970): Shallow Slab Slide in the Lias Clay near Uppingham, Rutland. Geo technique 20, 253–260, London.Google Scholar
  4. DIN 18 121 (1969): Baugrund; Untersuchungen von Bodenproben, Bestimmung des Wassergehaltes durch Ofentrocknung (German Industrial Standard 18 121: Foundation soil; Investigation of soil samples, determination of water content by ovendrying —In German). FN Bau, Deutsches Inst. f. Normung e.V., Berlin.Google Scholar
  5. DIN 18 124 (1973): Bestimmung der Kornrohdichte mit dem Kapillarpyknometer (German Industrial Standard 18 124: Determination of grain density with capillary pycnometer.— In German). FN Bau, Deutsches Inst. f. Normung e. V., Berlin.Google Scholar
  6. DIN 18 125 (1970): Vornorm: Baugrund; Bestimmung der Rohdichte, Labormethoden (German Industrial Standard 18 125, Pre-Standard: Foundation soil; raw density determination, laboratory methods.—In German). FN Bau, Deutsches Inst. f. Normung e.V., Berlin.Google Scholar
  7. EINSELE G.—WALLRAUCH E. (1964): Verwitterungsgrade bei mesozoischen Schiefertonen und Tonsteinen und ihr Einfluß bei Standsicherheitsproblemen. (In German). Vorträge der Baugrundtagung, 59–89, Dtsch. Ges. f. Erd-u. Grundbau e. V., Essen, Berlin.Google Scholar
  8. FLEMING R. W.—SPENCER G. S.—BANKS D. C. (1970): Empirical Study of Behaviour of Clay Shale Slopes. N. C. G., Techn. Rep. No. 15 (2 Vols.), US Army Engineer Nuclear Cratering Group, Livermore, Calif.Google Scholar
  9. HENKE K. F.—KRAUSE H.—MÜLLER L.—KIRCHMAYER M. EINFALT H.C.—LIPPMANN F. (1975): Sohlhebungen beim Tunnelbau im Gipskeuper. (In German). Ed.: Ministerium f. Wirtschaft, Mittelstand und Verkehr, Stuttgart.Google Scholar
  10. JACKSON J. O.—FOOKES P. G. (1974): The Relationship of the Estimated Former Burial Depth of the Lower Oxford Clay to some Soil Properties, Q. Jl. of Engng Geol. 7 (2), 137–179, London.CrossRefGoogle Scholar
  11. JOHNSON S. J. (1969): Engineering Properties and Behaviour of Clay Shales. Special Session 10, Proc. 7th Int. Conf. Soil Mech. Found. Engng, 483–488, Mexico City.Google Scholar
  12. KEIL K. (1954): Ingenieurgeologie und Geotechnik. (In German). 1132 pp., 1150 figs., 2nd ed. Halle/S.Google Scholar
  13. KROMER H. (1963): Untersuchungen über den Mineralbestand des Knollenmergelkeupers in Württemberg. (In German). Thesis, Univ. Tübingen 71 pp., Tübingen.Google Scholar
  14. LEMPP Ch. (1978): Disintegration of Overconsolidated Clay Shales and Marls (Field Observations and Experiments). Proc. IIIrd Int. Cong. Int. Ass. Engng Geol., Sept. 4–8, 1978, Madrid, Sec. II. 1, 236–241, Madrid.Google Scholar
  15. LEMPP Ch. (1979): Die Entfestigung überkonsolidierter, pelitischer Gesteine Süddeutschlands und ihr Einfluß auf die Tragfähigkeit des Straßenuntergrundes. (In German). Thesis, Fac. Geosc., Univ. Tübingen, 298 pp., Tübingen.Google Scholar
  16. LEMPP Ch.—EINSELE G. (1977): Geländebeobachtungen und experimentelle Untersuchungen zur Entfestigung überkonsolidierter Ton- und Mergelsteine Südwestdeutschlands (Keuper und Jura). Reports 1st Nat. Conf. Engng Geol., Sektion für Ingenieurgeologie der Dt. Geol. Ges. und der Dt. Ges. für Erdund Grundbau, 187–200, Paderborn.Google Scholar
  17. LIPPMANN F. (1959): Corrensit, in: Hintze-Chudoba: Handbuch der Mineralogie, Erg. Bd. II, Berlin.Google Scholar
  18. OSIPOV V. I. (1975): Structural Bonds and the Properties of Clays. Bull. Int. Ass. Engng Geol. 12, 13–20, Krefeld.CrossRefGoogle Scholar
  19. ROSS-BROWN D. M.—WALTON G. (1975): A Portable Shear Box for Testing Rock Joints. Rock Mech. 7, 129–153, Wien/New York.CrossRefGoogle Scholar
  20. SCHLENKER B. (1971): Petrographische Untersuchungen am Gipskeuper und Lettenkeuper von Stuttgart. (In German), Oberrhein. Geol. Abh. 20, 69–102, Karlsruhe.Google Scholar
  21. SCHMITZ H. H. (1959): Über die mineralogische Zusammensetzung des Unteren Gipskeupers nach einem Bohrprofil. (In German). Geol. Jb. 77, 59, Hannover.Google Scholar
  22. SCHNEIDER S. (1971): Petrographische Untersuchungen am Gipskeuper von Stuttgart. (In German). Diploma Thesis (unpubl.), Inst. Mineral. Petrogr., Univ. Tübingen.Google Scholar
  23. SCHÜLE F. (1974): Petrographische Untersuchungen an den Bunten Mergeln des Mittleren Keupers. (In German). Thesis, Univ. Tübingen, 80 pp., Tübingen.Google Scholar
  24. SCOTT J. S.—BROOKER E. W. (1968): Geotechnical and Engineering Aspects of Upper Cretaceous Shales in Western Canada, Pager 66–37, Geotechnical Survey of Canada, Dept. of Energy, Mines and Resources, Ottawa.Google Scholar
  25. TERZAGHI K.—PECK R. B. (1967): Soil Mechanics in Engineering Practice. 2nd ed., New York.Google Scholar
  26. UNDERWOOD L. (1967): Classification and Identification of Shales. Proc. Amer. Soc. Civil Engrs., J. Soil Mechanics Found. Div. 93, SM 6, Paper 5560, 97–116, New York.Google Scholar
  27. WALLRAUCH E. (1969): Verwitterung und Entspannung bei überkonsolidierten tonig-schluffigen Gesteinen Südwestdeutschlands. (In German). 184 pp., Thesis, Univ. Tübingen.Google Scholar

Copyright information

© International Assocaition of Engineering Geology 1981

Authors and Affiliations

  • Lempp Ch. 
    • 1
  1. 1.Institute for Soil and Rock MechanicsKarlsruhe UniversityKarlsruheGermany

Personalised recommendations