Wetting Effects of Water and Lubricant Fluids on Dynamic Properties of the Queenston Shale from Southern Ontario

Hayder Al-Maamori, Hesham El Naggar, Silvana Micic

In the proceedings of: GeoOttawa 2017: 70th Canadian Geotechnical Conference; 12th joint with IAH-CNC

Session: Rock Mechanics I

ABSTRACT: Queenston shale is a rock formation can be found in southern Ontario region. Similar to other shales forming this region, the Queenston shale exhibits time-dependent deformation behaviour. These deformations were found to be associated with the development of micro cracks and the increase in the pores volume within the shale structure. Therefore, it is anticipated that upon the occurrence of time-dependent deformations in the Queenston shale, the dynamic properties of this shale may change. In this regard, the compressional wave velocity was measured before and after soaking shale specimens for 100 days in water and lubricant fluids (i.e. bentonite solution and polymer solution) used in micro-tunneling process. The associated dynamic properties; such as shear wave velocity and dynamic moduli were consequently calculated. The results demonstrated a considerable decrease in the measured compressional wave velocity of the Queenston shale after soaking in water, bentonite solution and polymer solution, with the polymer solution causing lowest impact on the measured compressional wave velocity.

RÉSUMÉ: Le schiste de Queenston est une formation rocheuse dans la région du sud de l'Ontario. Parmi les autres shales formant cette région, le schiste Queenston est bien reconnu de son comportement de déformation en fonction du temps. Ces déformations se sont avérées être associées au développement des micro-fissures et l'augmentation du volume des pores dans la structure de schiste. Il est donc suggéré que lors de l'apparition des déformations en fonction du temps dans le schiste Queenston, les propriétés dynamiques de ce schiste peuvent changer. A cet égard, la vitesse de l'onde de compression a été mesurée avant et après immersion pendant 100 jours dans les fluides de l'eau et de lubrifiant (solution à-dire la bentonite et la solution de polymère) utilisé dans le procédé de micro-tunnel. Les propriétés dynamiques associées; telles que: la vitesse des ondes de cisaillement, et des modules dynamiques ont été calculées en conséquence. Les résultats ont montré une diminution considérable de la vitesse des ondes de compression mesurée de schiste Queenston après trempage dans ces fluides avec l'impact minimal causé par une solution de polymère.

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