Analyzing HDPE geomembrane wrinkle overlying sand subgrade using a finite-discrete element framework

Masood Meidani, Mohamed A. Meguid, Luc E. Chouinard

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

Session: Geosynthetics I

ABSTRACT: High-density polyethylene (HDPE) geomembranes (GM) are commonly used as barrier systems in solid waste landfills as they provide a relatively low hydraulic conductivity. Wrinkles are formed in GM during installation as a result of material expansion due to solar heating or placement of backfill materials. In this research, a coupled finite-discrete element model has been developed to examine the behavior of geomembrane wrinkle placed between firm sand subgrade and gravelly drainage layer. The GM is modeled using finite elements (FE) whereas the drainage layer and the foundation are modeled using discrete elements (DE). To transfer the contact forces and displacements between the DE and FE domains, triangular shaped facet interface elements are adopted. The analysis is performed based on an experimental configuration reported in the literature. The effects of the subgrade properties, backfill material and overburden pressure on the wrinkle deformation are investigated. Results show that the presence of wrinkle increases the local strains in the geomembrane right next to the deformed wrinkle. Applying vertical pressure of up to 1100 kPa resulted only in a slight reduction in the size of the gap beneath the geomembrane. Among the different factors, the wrinkle deformation is significantly influenced by the change in subgrade properties and the applied pressure. The numerical results proved the efficiency of the coupled framework in modeling GM-soil interactions problems.

RÉSUMÉ: Les géomembranes en polyéthylène haute densité (PEHD) sont couramment utilisées comme systèmes de barrières dans les sites d'enfouissement des déchets solides car elles fournissent une conductivité hydraulique relativement faible. Des plis sont formées dans la géomembrane pendant le processus d'installation en raison de l'expansion du matériau par chauffage solaire ou lors du placement de matériaux de remblai. Dans cette recherche, un modèle par éléments finis couplé à un modèle par éléments discret a été développé pour examiner le comportement des plis pour une géomembrane insérée entre une couche de sable ferme et une couche de gravier drainant. La géomembrane est modélisée à l'aide des éléments finis (FE) tandis que la couche de gravier drainant et la fondation sont modélisées à l'aide d'éléments discrets (DE). Les forces de contact et les déplacements entre les domaines discrets (DE) et continus (FE) sont modélisés avec des éléments d'interface triangulaires. Le modèle est uilisé pour reproduire les conditions et ns la littérature. propriétés de la sous-couche de fondation, du matériau de remblai et de la surcharge sur la géométrie des plis sont étudiés. Les résultats montrent que la présence des plis augmente les déformations relatives à proximité des plisréduit faiblement le volume de a cavité sous le pli. Parmi les divers facteurs étudiés, les propriétés de la couche de lis. Les résultats numériques efficacité de la modélisation couplée (FE-DE) pour analyser le couplage entre le sol et les géomembranes.

Please include this code when submitting a data update: GEO2017_448

Access this article:
Canadian Geotechnical Society members can access to this article, along with all other Canadian Geotechnical Conference proceedings, in the Member Area. Conference proceedings are also available in many libraries.

Cite this article: