Strength and compressional wave velocity variation in carbon dioxide hydrate bearing ottawa sand

Carlosà Ordonez, Jocelyn L.H. Grozic

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Climate Change & GeoHazards

ABSTRACT: This paper investigates the effects of carbon dioxide hydrate on the compressional wave (P-wave) velocity and shear strength of 20/30 and F110 Ottawa sand specimens under two different stress conditions. Gas hydrates were formed in partially water-saturated sand (20% saturation) at 36% porosity. The samples were isotropically consolidated to 0.95 and 1.35 MPa, then cooled to low temperatures (5C) and finally axial stress was increased to achieve 3 MPa effective vertical stress. P wave variations were recorded at all testing stages, including during gas hydrate formation. The P wave velocities increased as temperature decreased, increased slightly with increasing anisotropy, increased during hydrates formation and shearing. The shear strength and stiffness was increased due to the presence of gas hydrates; friction angle was unaffected while an apparent cohesion was observed.

RESUMEN: el presente artículo presenta la variación de la velocidad compresional (P-wave) y resistencia al esfuerzo cortante de muestras de arena de Ottawa 20/30 y F110, en presencia de hidratos de dióxido de carbono. Los hidratos de gases fueron formados con la arena parcialmente saturada (20%) y a una porosidad de 36%. Las muestras fueron consolidadas isotrópicamente a 0.95 y 1.35 Mpa, enfriadas ( 5 grados Celsius), y finalmente el esfuerzo axial fue aumentado hasta alcanzar 3 Mpa de esfuerzo efectivo vertical. La variación en la velocidad compresional fue registrada en todas las etapas de los experimentos, así como también durante la formación de los hidratos de gas. La velocidad compresional aumentó cuando la temperatura disminuyó, en menor cantidad también aumentó cuando se aumentó la anisotropía, aumentó también cuando los hidratos de gases se formaron así como cuando las muestras se sometieron a esfuerzo cortante. La resistencia al esfuerzo cortante y la rigidez se aumento con la presencia de hidratos de gases; el ángulo de fricción no fue afectado pero una aparente cohesión fue observada.

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Cite this article:
Carlosà Ordonez; Jocelyn L.H. Grozic (2011) Strength and compressional wave velocity variation in carbon dioxide hydrate bearing ottawa sand in GEO2011. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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