Nuisance Flow as Failure Mechanism of Conveyance Structures and the Contribution of Geosynthetic Design Practice

Ian Corne

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

Session: FUNDAMENTALS-I Risk & Reliability

ABSTRACT: The use of rolled geosynthetic woven and non-woven geotextiles in the construction of civil engineering structures is state of practice. Ranging from filtration to soil reinforcement, geosynthetic use in civil engineering is prevalent. Where filtration governs in horizontal roadway applications, nonwoven geosynthetics have appropriately replaced well-graded aggregate filters in horizontal applications subject to vertical pumping under dynamic loading conditions. Where filtration governs in sloped gradient conveyance structures not subject to pumping, well-graded aggregate filters are required to carry non-storm-event nuisance and/or persistent sub-structure flows as they occur below the conveyance storm event rock armoring. In hydraulic conveyance applications, civil and hydraulic designers have inappropriately adopted wide-spread specification of nonwoven geotextiles in lieu of well-graded aggregate filters. Civil and hydraulic structures are typically designed to hydraulic stability in a particular storm event. Conveyance channels are sized and armoured to carry predictable hydrologic events. Outside of critical structure design, common conveyance structure design rarely considers non-storm event water flow as it occurs by smaller rain events, persistent source water or grade water / piping. The author surmises that nuisance and/or persistent sub-structure flows running below the geotextile manifests as erosion below the structure and/or reduced civil structure shear capacity of saturated subgrades. The result is failed conveyance structures where failure is initiated in the first rainfall after the geotextile is placed and ultimately presents in five to ten years after continual structure weakening and erosion below the geotextile by sub-structure water flow; the conveyance armouring The author surmises failure is incorrectly attributed to the storm event flow when the true failure is the long-propagating erosion gully below the geotextile. The high tensile strength geotextile spans the resultant erosion gully and carries the weight of the rock above. In time, the additional weight of water running in the channel causes the geotextile to break,

RÉSUMÉ: L'utilisation de géosynthétique laminé tissé et géotextiles non tissés dans la construction de structures de génie civil est l'état de la pratique. Allant de filtration pour le renforcement des sols, l'utilisation des géosynthétiques en génie civil est très répandue. Lorsque la filtration gouverne dans les applications routières horizontales, géosynthétiques non tissés ont remplacé de manière appropriée les filtres agrégat bien nivelé dans les applications horizontales soumises à pompage vertical dans des conditions de charge dynamique. Lorsque la filtration régit en pente structures gradient de transport ne sont pas soumis au pompage, les filtres agrégat -- tempête événement enrochement. Dans les applications de transport hydrauliques, les concepteurs civils et hydrauliques ont adopté de façon inappropriée la spécification largement répandue de géotextiles non tissés en lieu et place de filtres agrégat bien nivelé. Structures civiles et hydrauliques sont généralement conçus pour la stabilité hydraulique dans une tempête particulière. Canaux de transport sont dimensionnés et blindés pour transporter des événements hydrologiques prévisibles. En dehors de la conception de la structure critique, la conception des structures de transport commune considère rarement le débit d'eau d'événement non-tempête comme il se produit par les petits événements de pluie, l'eau de source persistante ou les L'auteur présume que la sous-structure de nuisance et / ou flux persistante en cours d'exécution ci-dessous les géotextiles manifestes comme l'érosion au dessous de la structure et / ou la capacité réduite de cisaillement de la structure civile de sols supports saturés. Le résultat est un échec des structures de transport où l'échec est initiée dans la première pluie après le géotextile est placé et, finalement, présente dans cinq à dix ans après la structure continue l'affaiblissement et de l'érosion en dessous du géotextile par l'écoulement de l'eau sous-structures; l'armature de transport céder enfin aux poids supplémentaire d'eau dans un événement de tempête. L'auteur présume l'échec est mal attribué au flux d'événements de tempête lorsque le véritable échec est le ravin de l'érosion à long propagation en dessous du géotextile. Le géotextile haute résistance à la traction couvre l'érosion ravinement résultante et porte le poids de la roche au-dessus. Dans le temps, le poids supplémentaire de l'eau courante dans le canal provoque le géotextile à briser, présentant comme un échec apparente catastrophique qui a été longtemps propagée.

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Ian Corne (2016) Nuisance Flow as Failure Mechanism of Conveyance Structures and the Contribution of Geosynthetic Design Practice in GEO2016. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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