Bio-mediated Soil Improvement Field Study to Stabilize Mine Sands

M.G. Gomez, J.T. DeJong, B.C. Martinez, C.E. Hunt, L.A. deVlaming, D.W. Major, S.M. Dworatzek

In the proceedings of: GeoMontréal 2013: 66th Canadian Geotechnical Conference; 11th joint with IAH-CNC

Session: Soil Stabilization I

ABSTRACT: Microbially Induced Calcite Precipitation (MICP) is a bio-mediated cementation process that improves the geotechnical properties of soils. The current study presents a field-scale, surficial application of MICP to improve the erosion resistance of loose sand deposits and provide surface stabilization for dust control and future re-vegetation. Three test plots were treated with a mixture of bacterial culture and nutrient solutions at varying concentrations, while a fourth test plot served as a control plot. Improvement was assessed to a depth of 43 cm using dynamic cone penetration (DCP) testing, and calcite content measurements. The most improved test plot developed a competent, 2.5 cm thick, sandstone-like crust, which exhibited strong resistance to erosion and could support the weight of field personnel. DCP testing and calcite content measurements indicated improvement up to a depth of approximately 28 cm.

RÉSUMÉ: La précipitation de carbonate de calcium causée par des bactéries (MICP) est un procédé de cimentation à médiation microbienne permet d™améliorer les propriétés géotechniques des sols. L'étude actuelle présente une application superficielle à grande échelle de MICP afin d™améliorer la résistance à l'érosion des sols sableux, et de fournir une consolidation de la surface pour le contrôle de la poussière et une future éventuelle re-végétation. Trois parcelles d'essai ont été traitées avec un mélange de culture bactérienne et de solutions nutritives à différentes concentrations, tandis qu'une quatrième parcelle a servi de parcelle témoin. L™amélioration des propriétés des sols a été évaluée jusqu™à une profondeur de 30 cm à l'aide d™essais au pénétromètre dynamique, et de mesures de teneur en carbonate de calcium. Dans la parcelle d'essai la plus améliorée une croûte de grès de 2.5 cm d'épaisseur s™est développée. Cette couche présentait une forte résistance à l'érosion et pouvait supporter le poids de personnel de terrain. Les essais de penetration dynamique et la distribution de la teneur en carbonate de calcium indique une amélioration du sol jusqu™à une profondeur d'environ 25 cm.

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