THE EFFECT ON ROCK SWELLING DUE TO THE SALINITY DIFFERENCE BETWEEN ROCK PORE FLUID AND AMBIENT FLUID

Taesang Ahn, Silvana Micic, Kwan Yee Lo

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

Session: Rock Mechanics and Engineering Geology I / Mécanique des roches et ingénierie géologique I

ABSTRACT: A consideration of swelling characteristics of shaley rock is essential for underground structures such as tunnels. The swelling characteristic known as time dependent deformation is mainly due to a mechanism of osmosis and diffusion between pore fluid in rock and ambient fluid. An extensive experimental program has been carried out to investigate the effect on rock swelling due to the salinity difference between rock pore fluid and ambient fluid having different salt concentrations. The test program includes free swell tests, semi-confined swell tests and null swell tests with measurements of salinity of rock pore fluid and calcite content on three rock formations including Georgian Bay, Queenston and Shaftesbury. It is observed that, for a given salinity difference between pore fluid of rock and the ambient fluid, a significant effect on swelling potentials exists both in vertical and horizontal directions during the free swell tests and semi-confined tests on Queenston, Georgian Bay and Shaftesbury shale samples.

RÉSUMÉ: Un examen du gonflement caractéristique de roche argilo-schisteuse est essentiel pour les ouvrages souterrains tels les tunnels. Le gonflement caractéristique qui représente une déformation en fonction du temps est principalement dû à un mécanisme d'osmose et de diffusion entre le fluide interstitiel dans la roche et le fluide ambiant. Un vaste programme expérimental a été réalisé pour étudier l'effet de la différence de salinité entre le fluide interstitiel et le fluide ambiant comportait des essais de gonflement, des essais de gonflement semi-confiné et des essais de gonflement nulle avec un suivi de la salinité du fluide interstitiel et du contenu en calcite sur trois formations rocheuses, y compris les schistes de la baie Georgienne, de Queenston et de Shaftesbury. Il a été constaté que, pour une différence de salinité donnée entre le fluide interstitiel et le fluide ambiant, un effet significatif existe sur le gonflement potentiel à la fois dans la direction verticale et horizontale et ce surtout lors des essais de gonflement et des essais de gonflement semi-confiné sur échantillons du schiste de Queenston, de la baie Georgienne et de Shaftesbury.

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