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Experimental study on penetration of bentonite grout through granular soils
La technique d’injection par imprégnation à l’aide de coulis de bentonite est l’une des méthodes les plus efficaces utilisées pour améliorer les propriétés mécaniques des sols granulaires. Cependant, la faible capacité de pénétration des coulis de bentonite dans les sols rend difficile leur utilisation effective dans le cadre d’injections par imprégnation. La présente étude présente une nouvelle approche permettant de contrôler la longueur de pénétration des coulis de bentonite dans les sols granulaires à l’aide d’un additif ionique, le pyrophosphate de sodium (PPS). On suppose que la modification chimique effectuée a pour effet de changer à la fois les propriétés rhéologiques et physicochimiques du coulis de bentonite et qu’elle influe donc sur la longueur de pénétration de ce dernier dans le sol. Les propriétés rhéologiques (limite d’écoulement et viscosité apparente) des différents coulis de bentonite, dont les rapports de poids (quotient du poids de l’eau par celui de la bentonite sèche, W/B) étaient égaux à 19, 12,3, 9, et 7,3, ont été contrôlées par l’addition d’une quantité de PPS comprise entre 1 à 4 % du poids de la bentonite sèche. Les coulis de bentonite ont été également injectés dans des colonnes de sable préparées dans diverses conditions expérimentales, afin d’évaluer l’effet de chaque paramètre expérimental sur les longueurs de pénétration des coulis. Les résultats montrent que la longueur de pénétration des coulis de bentonite décroît lorsque le rapport W/B diminue et que la limite d’écoulement et la viscosité apparente augmentent. Par ailleurs, la longueur de pénétration augmente avec la taille effective et normalisée des grains et la pression d’injection. Cependant, l’augmentation de la teneur en fines entraîne la diminution de la longueur de pénétrations des coulis. Bien que l’équation analytique fournisse des résultats qui concordent bien avec les longueurs de pénétration mesurées dans le cas des coulis à limite d’écoulement élevée (>26 Pa), elle surestime beaucoup les longueurs de pénétration des coulis de bentonite contenant du PPS en raison de phénomène de filtration (notamment, des coulis ayant une limite d’écoulement et des rapports W/B faibles). Par conséquent, une nouvelle corrélation empirique est proposée, permettant de prédire la longueur de pénétration des coulis de bentonite en se basant sur les phénomènes de filtration et de blocage rhéologique. [Traduit par la Rédaction]
Permeation grouting using bentonite grouts is one of the effective methods to improve the engineering properties of granular soils. However, the low penetrability of bentonite grouts into soils limits their practical application in permeation grouting. This study presents a new approach to control the penetration length of bentonite grouts through granular soils using an ionic additive, sodium pyrophosphate (SPP). It is hypothesized that the chemical modification changes both rheological and physicochemical properties of the bentonite grout, and thus affects its penetration length through soils. The rheological properties (yield stress and apparent viscosity) of bentonite grouts with weight ratios (ratio of water to dry bentonite, W/B) of 19, 12.3, 9, and 7.3 were controlled by the addition of 1%–4% SPP by weight of dry bentonite. The bentonite grouts were also injected into sand columns prepared at various experimental conditions to evaluate the effect of each experimental parameter on their penetration lengths. The results show that the penetration length of bentonite grouts decreases with a decrease in W/B ratio and an increase in yield stress and apparent viscosity. Moreover, the penetration length increases with the increase of the normalized effective grain size and injection pressure, but the increase of fines content reduces the penetration length of the grouts. While the existing analytical equation produces good agreement with the measured penetration lengths for the grouts having high yield stress (>26 Pa), it significantly overestimates the penetration lengths of the SPP modified bentonite grouts due to filtration (especially, the grouts having low yield stress and low W/B ratios). Therefore, a new empirical correlation is proposed to predict the penetration length of the bentonite grouts based on filtration and rheological blocking.
Experimental study on penetration of bentonite grout through granular soils
La technique d’injection par imprégnation à l’aide de coulis de bentonite est l’une des méthodes les plus efficaces utilisées pour améliorer les propriétés mécaniques des sols granulaires. Cependant, la faible capacité de pénétration des coulis de bentonite dans les sols rend difficile leur utilisation effective dans le cadre d’injections par imprégnation. La présente étude présente une nouvelle approche permettant de contrôler la longueur de pénétration des coulis de bentonite dans les sols granulaires à l’aide d’un additif ionique, le pyrophosphate de sodium (PPS). On suppose que la modification chimique effectuée a pour effet de changer à la fois les propriétés rhéologiques et physicochimiques du coulis de bentonite et qu’elle influe donc sur la longueur de pénétration de ce dernier dans le sol. Les propriétés rhéologiques (limite d’écoulement et viscosité apparente) des différents coulis de bentonite, dont les rapports de poids (quotient du poids de l’eau par celui de la bentonite sèche, W/B) étaient égaux à 19, 12,3, 9, et 7,3, ont été contrôlées par l’addition d’une quantité de PPS comprise entre 1 à 4 % du poids de la bentonite sèche. Les coulis de bentonite ont été également injectés dans des colonnes de sable préparées dans diverses conditions expérimentales, afin d’évaluer l’effet de chaque paramètre expérimental sur les longueurs de pénétration des coulis. Les résultats montrent que la longueur de pénétration des coulis de bentonite décroît lorsque le rapport W/B diminue et que la limite d’écoulement et la viscosité apparente augmentent. Par ailleurs, la longueur de pénétration augmente avec la taille effective et normalisée des grains et la pression d’injection. Cependant, l’augmentation de la teneur en fines entraîne la diminution de la longueur de pénétrations des coulis. Bien que l’équation analytique fournisse des résultats qui concordent bien avec les longueurs de pénétration mesurées dans le cas des coulis à limite d’écoulement élevée (>26 Pa), elle surestime beaucoup les longueurs de pénétration des coulis de bentonite contenant du PPS en raison de phénomène de filtration (notamment, des coulis ayant une limite d’écoulement et des rapports W/B faibles). Par conséquent, une nouvelle corrélation empirique est proposée, permettant de prédire la longueur de pénétration des coulis de bentonite en se basant sur les phénomènes de filtration et de blocage rhéologique. [Traduit par la Rédaction]
Permeation grouting using bentonite grouts is one of the effective methods to improve the engineering properties of granular soils. However, the low penetrability of bentonite grouts into soils limits their practical application in permeation grouting. This study presents a new approach to control the penetration length of bentonite grouts through granular soils using an ionic additive, sodium pyrophosphate (SPP). It is hypothesized that the chemical modification changes both rheological and physicochemical properties of the bentonite grout, and thus affects its penetration length through soils. The rheological properties (yield stress and apparent viscosity) of bentonite grouts with weight ratios (ratio of water to dry bentonite, W/B) of 19, 12.3, 9, and 7.3 were controlled by the addition of 1%–4% SPP by weight of dry bentonite. The bentonite grouts were also injected into sand columns prepared at various experimental conditions to evaluate the effect of each experimental parameter on their penetration lengths. The results show that the penetration length of bentonite grouts decreases with a decrease in W/B ratio and an increase in yield stress and apparent viscosity. Moreover, the penetration length increases with the increase of the normalized effective grain size and injection pressure, but the increase of fines content reduces the penetration length of the grouts. While the existing analytical equation produces good agreement with the measured penetration lengths for the grouts having high yield stress (>26 Pa), it significantly overestimates the penetration lengths of the SPP modified bentonite grouts due to filtration (especially, the grouts having low yield stress and low W/B ratios). Therefore, a new empirical correlation is proposed to predict the penetration length of the bentonite grouts based on filtration and rheological blocking.
Experimental study on penetration of bentonite grout through granular soils
Yoon, Jisuk (author) / El Mohtar, Chadi S / El-Khattab, May
2015
Article (Journal)
English
Experimental study on penetration of bentonite grout through granular soils
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Flow of Foamed Grout in Granular Soils
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