Desiccation Cracking of Soil Barriers

Abstract

Compacted soil liners have been used to retard leakage of fluids from burial sites. If allowed to desiccate, such liners may shrink, crack, and lose their integrity. As a result of the expense and control problems associated with field tests, an initial laboratory study was made of shrinkage, cracking tendency, and hydraulic conductivity of various compacted clay/sand mixtures. The study showed that desiccation shrinkage increased linearly with compaction water content and was unaffected by density. Soaking prior to desiccation increased strains markedly for specimens compacted dry of optimum. Shrinkage strains greater than 10% should cause serious problems in the field. Clay/sand mixtures were prepared which were crack resistant and which had low hydraulic conductivities.

Desiccation-induced Shrinkage in Compacted Lateritic Soils

“…The purpose of this study is to determine the trends in the volumetric shrinkage of compacted lateritic soils when used as compacted soil liners and covers in waste containment structures. Previous studies (Kleppe and Olson 1985;Daniel and Wu 1993;Drumm et al 1997;Stewart et al 1999;Albrecht and Benson 2001) on the shrinkage of compacted soils and associated cracking problems have involved non-lateritic soils most of which occur in temperate regions. Specimens of three lateritic soils were compacted using four compaction energy levels over a range of moulding moisture contents and air dried prior to the measurement of shrinkage strains.…”

Comportamento hidráulico de alguns solos lateríticos para uso como barreira impermeável

“…Figura 2.17 -Condutividade hidráulica para os solos com diâmetros máximos dos torrões de 19 mm e 4,8 mm 34 Figura 2.18 -Condutividade hidráulica para as misturas de solos em função da percentagem de pedregulhos (SHELLEY & DANIEL, 1993) 35 Figura 2.19 -Probabilidade de a condutividade hidráulica exceder 1x10 -7 cm/s em função da espessura da camada; a) todos os dados de campo e modelagem 3-D; b) dados para construções excelentes e modelagem 1-D (BENSON & DANIEL, 1994) 37 Figura 2.20 -Condutividade hidráulica não saturada para teor de umidade de ±3% da ótima (MEERDINK et al, 1996) 39 Figura 2.21 -Condutividade hidráulica não saturada para os solos compactados com energia do Proctor Normal e Modificada (MEERDINK et al, 1996) 40 Figura 2.22 -Histerese na condutividade hidráulica não saturada (MEERDINK et al, 1996) 40 Figura 2.23 -Variação da condutividade hidráulica em função da umidade e da massa específica seca, Barragem de Ilha Solteira (SOUSA PINTO, 1971) 41 Figura 2.24 -Variação da condutividade hidráulica em função da umidade e da massa específica seca, Barragem de Paraitinga (SOUSA PINTO, 1971) 42 Figura 2.25 -Correlação entre valores de condutividade de campo e laboratório para solos utilizados em algumas barragens brasileiras (MELO & BOSCOV, 1998) 43 Figura 2.26 -Influência da estrutura do solo na contração axial (SEED & CHAN, 1959) 44 Figura 2.27 -Contração axial para corpos de prova moldados com energia estática e dinâmica (SEED & CHAN, 1959) 44 Figura 2.28 -Escala de aparecimento de trincas em função da contração volumétrica (KLEPPE & OLSON, 1985) 46 Figura 2.29 -Variação da contração volumétrica em função do teor de umidade de moldagem para diferentes energias de compactação (ALBRECHT & BENSON, 2001) 47 Figura 5.8 -Condutividade hidráulica em função do desvio da umidade para a energia de compactação de 24 golpes do mini-MCV 86…”

“…Capítulo 2 Tabela 2.1 -Vantagens e Desvantagens do uso das geomembranas de PVC e de PHDE, (SHARMA & LEWIS, 1994) 13 Tabela 2.2 -Resumo e Comparação dos resultados de condutividade hidráulica determinadas por DAY & DANIEL (1985) 32 Tabela 2.3 -Valores mínimos de propriedades do solo para condutividade hidráulica menor que 1x10 -7 cm/s (BENSON et al, 1994) 36 Tabela 2.4 -Síntese dos valores de condutividade hidráulica e seus respectivos métodos de compactação, teor de umidade de moldagem e peso específico seco máximo (MEERDINK et al, 1996) 38 Tabela 2.5 -Escala de rigorosidade das trincas (KLEPPE & OLSON, 1985) 45 xiv NBR = Norma Brasileira Regulamentadora P = precipitação P 1 = Pressão na água na base do corpo de prova P 2 = Pressão na água no topo do corpo de prova PE = polietileno pH = potencial hidrogeniônico Pi = coeficiente que caracteriza a perda de massa por imersão, na classificação MCT PVC = Policloreto de vinila q = vazão RSU = Resíduos Sólidos Urbanos Se= Superfície específica Sr = grau de saturação SUCS = Sistema Unificado de Classificação de Solos T = espessura da camada de difusão TDR = Time-Domain Reflectometry v = valência catiônica V = volume de solução de azul de metileno VB = adsorção de azul de metileno VLDPE = Polietileno de densidade extremamente baixa w = umidade gravimétrica w otm = umidade ótima ∆an = diferença das alturas do corpo de prova ∆σ 3 = incremento de pressão confinante ∆u = acréscimo de pressão neutra ∆p = ε = Contração ε a = Contração axial ε v = Contração volumétrica ρ s = massa específica dos sólidos ρ d = massa específica seca ρ dmax = massa específica seca máxima σ 3 = Tensão confinante σ 3c = Tensão confinante na câmara Impermeable barriers are a need in several engineering works, specially in waste containment systems and effluents ponds. Compacted soils have been used for that purpose.…”

“…Tal fato pode estar relacionado à orientação desordenada das partículas, conforme sugerido por LAMBE & WHITMAN (1969). KLEPPE & OLSON (1985) analisaram solos naturais e misturados com a intenção de identificar como se comportavam em relação à contração e à abertura de trincas. As argilas usadas no estudo incluem uma argila de Elgin Fire (LL=61% e IP=41%), Taylor Marl (LL=75% e IP=49%) e bentonita Wyoming (LL=564% e IP=515%).…”

“…A partir da análise dos dados fornecidos pelos ensaios KLEPPE & OLSON (1985) adotaram uma escala em função da contração e da abertura de trincas simultaneamente. A Tabela 2.5 demonstra como foi construída esta escala.…”