SOFT CLAY DRAINAGE CONSOLIDATION USING ELECTRICALLY CONDUCTIVE WICK DRAINS (ECWD)

Wei-lie Zou, Yan-feng Zhuang, Xie-qun Wang, Sai K. Vanapalli

In the proceedings of: GeoQuébec 2015: 68th Canadian Geotechnical Conference & 7th Canadian Permafrost Conference

Session: Problematic Soils and Ground Improvement II / Sols problématiques et amélioration du comportement II

ABSTRACT: Electro-osmosis (EO) methods have not been widely used for the drainage consolidation of soft clay in practice because of two key problems; (i) metal electrode corrosion, and (ii) high electric energy consumption. With the recent advancements in the conductive plastics, there has been interest in using conductive plastic electrodes instead of metal electrodes to accelerate the drainage of soft clay. This paper presents the details of an in-situ EO test using a new patented electrically conductive wick drain (ECWD) and a specially designed power supply system on a hydraulically-filled sludge ground in Jiangsu Province, China. Field and laboratory tests were conducted to evaluate the improvement effectiveness after performing EO for a period of 21 days. The results suggest that the EO method, i) decreased the average moisture content of the sludge from 62% to 36%; ii) increased the dry density and the vane shear strength, respectively from 1030 to 1500 kg/m3 and from 0 to 25.5 kPa. In addition, the ground bearing capacity also increased from 0 to 74 kPa. The electric energy consumption for this EO treatment is 5.2 kwh/m3 , which is a relatively low value with respect to power consumption. Moreover, prediction models for electric current, and cumulative drainage, Q during EO are also proposed based on the undertaken studies. Investigations to date suggest that the new ECWD presented in this paper is encouraging for consolidating the soft clays with relatively high water content and high plasticity index to achieve favorable conditions with respect to increase in shear strength at a relatively low cost.

RÉSUMÉ: Les méthodes d™électro-osmose (EO) n™ont pas souvent été utilisées lors de la consolidation d'argile molle à cause de deux facteurs; (i) la corrosion de l™électrode métallique, et (ii) la forte consommation d'électricité. Dû aux récents progrès effectués dans la recherche des plastiques conducteurs, il est devenu envisageable d™utiliser des électrodes en plastique conducteur à la place d'électrodes métalliques, afin d™accélérer le drainage d™une argile molle. Cet article présente les détails d'un essai in-situ d™EO utilisant une nouvelle technique brevetée de drainage capillaire électriquement conducteur (DCEC) et un système d'alimentation conçu sur un terrain rempli de boue, dans la province du Jiangsu en Chine. Des essais in situ et en laboratoire ont été effectués pour évaluer le gain d™efficacité après 21 jours d™essais avec l™EO. Les résultats suggèrent que la méthode d™EO provoque, i) une diminution de la teneur en eau moyenne de la boue de 62 % à 36 %; et ii) une augmentation de la densité sèche et de la force de cisaillement résiduelle, respectivement de 1030 à 1500 kg/m3 et de 0 à 25,5 kPa. En outre, la capacité portante du sol a également augmenté de 0 à 74 kPa. La consommation d'électricité pour cet essai d™EO est de 5,2 kwh/m3, ce qui représente une valeur relativement faible par rapport à la consommation d'énergie. De plus, des modèles de prévision en courant électrique, et drainage cumulatif, Q pendant l™essai d™EO sont également proposés sur la base des études effectuées. Les enquêtes menées à ce jour suggèrent que le nouveau DCEC présenté dans ce document est adapté à la consolidation des argiles molles avec une teneur en eau relativement élevée et un grand indice de plasticité pour obtenir des conditions favorables tout en augmentant la résistance au cisaillement à un coût relativement faible.

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Cite this article:
Wei-lie Zou; Yan-feng Zhuang; Xie-qun Wang; Sai K. Vanapalli (2015) SOFT CLAY DRAINAGE CONSOLIDATION USING ELECTRICALLY CONDUCTIVE WICK DRAINS (ECWD) in GEO2015. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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