Geomembrane damage due to static and cyclic shearing over compacted gravelly sand

Abstract

Several large-scale laboratory tests were conducted on multi-interface geomembrane liner specimens to assess damage effects from static pressure, cyclic loading, and large displacement static shear. The specimens consisted of compacted subgrade soil, a LLDPE or HDPE smooth geomembrane, and overlying potash salt. The subgrade soil was gravelly sand with 25 percent gravel content. Failure occurred at the geomembrane/soil interface for each shear test. Cyclic loading data indicated the LLDPE geomembrane had slightly lower values of interface shear stiffness and damping ratio than the HDPE geomembrane. Shear stiffness was essentially constant and damping ratio decreased with continued cycling for both geomembranes. Geomembrane damage for the static pressure and cyclic loading tests consisted of minor to moderate dimpling with no holes created. Damage was considerably more severe for the large displacement shear tests and consisted of deep scratching and gouging of the geomembranes. Two holes were created in the LLDPE specimen and no holes were created in the HDPE specimen as a result of shear displacement. The findings indicate that severe geomembrane damage can result from shear displacement against a compacted subgrade soil with gravel. Considering that shear displacements commonly occur within landfill liner systems due to such mechanisms as waste settlement, the findings suggest that additional research is needed on expected levels of shear-induced damage for geomembranes placed adjacent to soil layers with coarse particles, including compacted clay liners containing gravel.

Shear Testing of the Interfacial Friction Between an HDPE Geomembrane and Solid Waste

“…Ling et al [22] measured the friction strength of the contact interface between a geomembrane and clay with a 100 mm × 100 mm direct shear apparatus and analyzed the relationship between the shear displacement and the maximum shear stress at the contact interface. Fox et al [23] studied the shear failure characteristic of the contact interface between a gravel foundation and a 1.5 mm thick HDPE and a low-density polyethylene (LDPE) geomembrane both with a smooth surface under different shear loads. Lin et al [24] analyzed the transfer mechanism of the shear force in a geomembrane liner using sandbag loads to simulate the landfills.…”

Studies on predictive virtual models based on finite element analysis of the behaviour of geomembranes

“…In a work [4] the use of protection materials installed on the geomembrane trough the experimental study was described.…”

Análise de danos em geomembranas por meio de ensaios de laboratório em diferentes escalas

“…).De acordo comFox et al (2011) as geomembranas são componentes críticos de sistemas hidráulicos de barreira em um grande número de aplicações, que vão de aterros sanitários para canais a plataformas de lixiviação. A fim de proporcionar uma barreira eficaz, danos na forma de rasgos, buracos e costuras ruins devem ser minimizados, sendo muitas vezes a realização de grandes despesas para prevenir, localizar e repararNosko et al (1996) avaliaram a ocorrência de danos em sistemas de impermeabilização com geomembrana de aproximadamente 100 locais, totalizando uma área de 1.000.000 m 2 .…”

“…estudo o comportamento das geomembranas isoladas e com elementos de proteção. Em particular, na pesquisa foram realizados ensaios de puncionamento estático, o qual faz parte dos ensaios índice e também executados ensaios de puncionamento hidrostático e carregamento estático, que por sua vez fazem parte dos ensaios de desempenho Fox et al, 2011)…”

“…Nestes testes foram avaliadas geomembranas isoladas e protegidas e, como, era de se esperar, as geomembranas desprotegidas foram as mais danificadas e apresentaram grandes decréscimos na resistência à tração, em comparação com a geomembrana virgem. Estes decréscimos para a geomembrana de PEAD foram da ordem de 19% na direção longitudinal e de 16% na direção transversal, e para a geomembrana de PVC foram da ordem de 11% na direção longitudinal e de 8% na direção transversal Fox et al (2011). desenvolveram um programa experimental com geomembranas de PEAD (espessura nominal 1,5 mm) e PEBDL (espessura nominal 1,5 mm) aplicando uma tensão normal constante de 958 kPa durante 24 horas, em testes de pressão estática.O equipamento consistiu numa caixa de 305 mm x 1067 mm no plano.…”