CYCLIC FREEZING AND THAWING EFFECTS ON ATTERBERG LIMITS OF CLAY SOILS

Daryl Dagesse

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

Session: Laboratory Testing in Cold Regions / Essais en laboratoire en ingénierie nordique

ABSTRACT: Several previous studies suggest Atterberg limits may change as a result of mechanical disruption. This study tests the hypothesis that liquid and plastic limits may be altered by the cyclic freezing and thawing process. Four soils with different clay contents were used. In one group of samples initial structure was maintained while a second group were ultrasonically dispersed at a high water content. Cyclic freezing at -15°C for 6 hr and thawing at +15°C for 6 hr was performed for 1, 5, 10, and 25 cycles at 25% gravimetric water content. Both liquid limits and plastic limits showed increases with an increasing number of freeze/thaw cycles for the structured soils but decreases in both limits for the unstructured soils. However, regression analysis revealed that the slopes of these relationships did not significantly differ from zero suggesting no effect of cyclic freezing and thawing on soil plasticity.

RÉSUMÉ: Plusieurs études précédentes ont suggéré que les limites d™Atterberg pouvaient être modifiées par la perturbation mécanique. La présente étude vérifie l™hypothèse selon laquelle les limites de liquidité et de plasticité pourraient être modifiées par un processus cyclique de gel et dégel. Quatre types de sols à fraction argileuse différente ont été testés. La structure initiale d™un premier groupe d™échantillons est demeurée la même, alors que celle d™un second groupe, dont la teneur en eau était élevée, a été dispersée par ultrasons. Des cycles de gel à -15°C pendant 6 heures et dégel à +15°C pendant 6 heures ont été répétés 1, 5, 10 et 25 fois à une teneur en eau gravimétrique de 25 %. Les limites de liquidité et de plasticité des sols structurés ont augmenté selon le nombre de cycles de gel et dégel exercés, mais les mêmes limites ont diminué dans les sols non structurés. Par contre, une analyse de régression a révélé que ces courbes de résultats ne s™éloignaient pas de zéro de manière assez significative pour conclure que des cycles de gel et dégel répétés ont un effet réel sur la plasticité du sol.

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