Effect of changes in matric suction on slope stability in natural unsaturated soil

Stability analyses were performed for a real engineering-geological cross-section of unsaturated Quaternary silt sediments. Unsaturated shear strength is a function of the two stress variables: net normal stress and matric suction. Constitutive equations (unsaturated shear strength – matric suction) and (angle  – matric suction) were defined for these silty soils. These equations were established on the basis of primary constitutive relationships for unsaturated soils by soil-water characteristic curves (effective degree of saturation – matric suction). Soil-water characteristic curves were obtained from results of experimental tests on draining saturated soil samples under different pressures, performed for the first time in Serbia, in a 15 bar pressure plate extractor, according ASTM. Effective shear strength parameters c’ and ’ were also experimentally obtained from direct shear tests. Stability analyses were performed using the GLE method for different climate conditions, before and after rainfall, i.e. for different values of matric suction. Stability analyses were performed for the same groundwater level, too. It was confirmed that rainfall decreases the angle  and stability of natural unsaturated soil slopes. Decreasing the  angle of unsaturated soil, due to rainfall, decreases the safety factor of the slope faster for coarse-grained soil than for finegrained soil. RÉSUMÉ Pour la coupe géotechnique réelle du terrain constitué de sédiments limoneux quaternaires non saturés, des analyses de stabilité ont été effectuées. La résistance au cisaillement du sol non saturé est fonction de deux variables de contrainte : contrainte normale et succion matricielle. Pour ces sols limoneux, des équations constitutives ont été déterminées, notamment : résistance au cisaillement non saturée – succion matricielle et angle succion matricielle. Les équations sont déterminées sur la base de la dépendance constitutive primaire pour le sol non saturé – courbes caractéristiques humidité – succion (degré de saturation effectif – succion matricielle). Ces courbes ont été déterminées expérimentalement, pour la première fois en Serbie, par drainage des échantillons saturés du sol sous différentes pressions, avec l’extracteur de 15 bars. Les paramètres effectifs de la résistance au cisaillement c’ et ’ ont été déterminés également expérimentalement, avec l’essai de cisaillement direct. Les analyses de stabilité sont réalisées la méthode générale d’équilibre limite, pour les différentes conditions climatiques, avant et après les pluies, c’est-à-dire pour les différentes valeurs de la succion matricielle dans le terrain. Les analyses de stabilité sont effectuées également pour le même niveau de l’eau souterraine. Il a été confirmé que l’angle  et la stabilité des pentes dans le sol non saturé diminuaient sous l’effet des pluies. Avec la diminution de l’angle de la résistance au cisaillement du sol non saturé, , suite aux pluies, le facteur de sécurité des pentes diminue plus rapidement au niveau des pentes constituées de sols à grain grossier (qu’à grain fin).