The strength and stiffness of tetrahydrofuran hydrate veins

J. Wu

In the proceedings of: GeoVancouver 2016: 69th Canadian Geotechnical Conference

Session: FUNDAMENTALS - IV Soil & Rock Mechanics

ABSTRACT: The inclusion of hydrate veins in fine-grained soils appears to prevent normal consolidation processes, which may lead to significant reduction in sediment strength if the hydrate were to dissociate, and potentially lead to failure of the soil. However, the impact of hydrate veins on soil behavior is not clearly understood. A recent study highlighted the impact of cylindrical THF hydrate veins on the behaviour of fine-grained soils, however detailed characterisation of THF veins themselves was not conducted and therefore fully understanding the contribution of the hydrate vein, and the interaction between the host soil and the vein, was problematic. In this paper we report on a series of compression tests carried out on standalone, vertical, cylindrical tetrahydrofuran (THF) hydrate veins to determine its behaviour and enable better insights into the impact of such hydrate veins on the behavior of hydrate-bearing fine-grained specimens. The stress-strain response of THF hydrate veins was investigated as a function of rate of shearing, confining pressure and vein size. The results highlighted that for cylindrical THF hydrate veins the peak strength and initial stiffness were independent of strain rate, confining pressure and vein size. In addition, different modes of failure, such as horizontal and diagonal rupture planes, had no appreciable effect on the hydrate vein behaviour. These new insights will enable a better understanding of the impact of cylindrical hydrate veins within fine-grained soils.

RÉSUMÉ: L'inclusion des veines d'hydrates dans les sols à grains fins semble empêcher les processus de consolidation normales, ce qui peut conduire à une réduction significative de la résistance des sédiments si l'hydrate était de dissocier, et potentiellement conduire à l'échec du sol. Cependant, l'impact des veines d'hydrate sur le comportement du sol est pas clairement compris. Une étude récente a mis en évidence l'impact du THF cylindrique veines d'hydrate sur le comportement des sols à grains fins, mais la caractérisation détaillée de THF veines se n'a pas été effectuée et, par conséquent comprendre pleinement la contribution de la veine d'hydrate, et l'interaction entre le sol hôte et le veine, était problématique. Dans cet article, nous présentons une série de tests de compression effectués sur autonomes, vertical, tétrahydrofurane cylindrique (THF) veines d'hydrate pour déterminer son comportement et de permettre un meilleur aperçu sur l'impact de ces veines hydrate sur le comportement des hydrates de grains fins spécimens. La réponse contrainte-déformation du THF veines d'hydrate a été étudiée en fonction du taux de cisaillement, la pression de confinement et la taille de la veine. Les résultats ont mis en évidence que, pour cylindriques veines THF d'hydrate la force maximale et rigidité initiale étaient indépendants de la vitesse de déformation, limitant la taille de la pression et de la veine. En outre, différents modes de défaillance, tels que les plans de rupture horizontales et diagonales, n'a eu aucun effet notable sur le comportement de l'hydrate de veine. Ces nouvelles connaissances permettront une meilleure compréhension de l'impact des veines d'hydrate cylindriques dans les sols à grains fins.

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