Fine Grained Fill Placement Specification for Freezing Conditions

R.J. Friedel, J.S. Casey, N. Gullayanon, M.J. Cronk

In the proceedings of: GeoManitoba 2012: 65th Canadian Geotechnical Conference

Session: M1C - Cold Regions Engineering I

ABSTRACT: Hazards resulting from placing fill in a frozen state (soil temperature below 0°C) are well documented and include reduced strength, increased settlement and changes to permeability. For many projects there are significant benefits to continue placing fill as long as possible. Maximizing the window of fill placement requires an increased level of construction, monitoring and coordination effort. If not managed properly, freezing conditions placement can have negative impacts on the project most commonly resulting from reworking or wasting of unsuitable fill and reduced placement efficiency. In some cases project teams may choose to suspend fill placement activities earlier than could be possible because the project benefits, typically schedule, do not justify the increased effort required. This paper presents a winter placement specification that was developed and implemented during construction of an earth fill tailings embankment in an arid desert environment where winter temperatures can be below 20°C. The fill placed was primarily comprised of high plasticity clay at near optimum moisture content. The fill placement continued as long as the fill could be compacted to the specified density prior to the internal temperature of the soil dropping to 0°C. The basis for the placement specification was governed by increased levels of: compaction applied to the soil; monitoring by design engineers; and quality control testing. Monitoring and quality control testing allowed fill placement activities to continue with air temperatures as low as -17°C. At these temperatures, construction equipment struggled to compact fill before freezing and a sharp drop off in productivity resulted in shut down of fill placement until spring.

RÉSUMÉ: La construction de barrages de terre pendant des périodes de gel prolongées pose généralement problème du fait de la nature gelée du matériau de remblai. Les risques liés à la mise en place de matériau de remblai gelé (température négative du sol) sont bien connus et comprennent une résistance réduite, un tassement accru et une perméabilité altérée. Pour de nombreux projets, maintenir les opérations de construction aussi longtemps que possible présente un avantage certain. La maximisation de la période de mise en place de remblai requiert un effort et une coordination remblai durant des conditions de gel est généralement caractérisée par une efficacité réduite et peut occasionner la perte de remblai ou de temps. A contrario, certaines équipes de terrain choisissent de suspendre la mise en place de remblai en dehors des Cette étude présente une méthode de mise en place de remblai spécifique à des conditions hivernales. Cette méthode a été développée et mise en pratique miniers en milieu aride où les températures peuvent descendre au dessous de -20°C. Le matériau de remblai était ité optimale. Les opérations de mise en place de remblai se sont poursuivies tant que ce dernier pouvait être compacté à hauteur des standards en vigueur et sa température maintenue au dessus de 0°C. La mise en place de remblai a été prolongée pour des temperatures allant jusqu'à -17°C grâce à un suivi de construction et un contrôle qualité accrus. A ces températures extrêmes, les outils de s,

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Cite this article:
R.J. Friedel; J.S. Casey; N. Gullayanon; M.J. Cronk (2012) Fine Grained Fill Placement Specification for Freezing Conditions in GEO2012. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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