Correlation Of Anisotropic Free Swell Behavior With Mineralogy In Clearwater Clay Shale From Fort McMurray, Alberta

Ramin Ghassemi, Ron Wong, Zuhtu Ozden, Farsheed Bagheri

In the proceedings of: GeoEdmonton 2018: 71st Canadian Geotechnical Conference; 13th joint with IAH-CNC

Session: Soil Mechanics and Foundations (Advanced Soil Mechanics)

ABSTRACT: Swelling in shale has long been known to cause problems for structures supported on Clearwater Formation. With zones of low-density clay rich stratum, the Clearwater clay shale possesses a very high swelling potential. An investigation was conducted in the laboratory on four facies of the Clearwater clay shale formation namely, Kcc-710, Kcc-700, Kcb-650, and Kca-625 to determine the swelling potential. Special attention has been devoted to predicting the swelling potential in correlation with mineral composition. The swelling strains in orthogonal directions were measured by conducting free swell tests. X-Ray diffraction analysis was conducted to determine the mineralogical content of samples from the individual facies. By correlating the observed strains with different mineral contents, an explicit relationship among the volumetric strain, the smectite content and the elapsed time was obtained. Moreover, an examination of experimental axial and radial strains was made to determine the anisotropic behavior of the clay shale.

RÉSUMÉ: Le gonflement dans le schiste a longtemps été connu pour causer des problèmes pour les structures supportées par la formation de Clearwater. Avec des zones de strates argileuses de faible densité, le schiste argileux de Clearwater possède un potentiel de gonflement très élevé. Une étude a été menée en laboratoire sur quatre faciès de la formation argileuse de Clearwater, à savoir Kcc-710, Kcc-700, Kcb-650 et Kca-625 pour déterminer le potentiel de gonflement. Une attention particulière a été apportée à la prédiction du potentiel de gonflement en corrélation avec la composition minérale. Les contraintes de gonflement dans les directions orthogonales ont été mesurées en effectuant des tests de gonflement libre. Une analyse par diffraction des rayons X a été effectuée pour déterminer la teneur minéralogique des échantillons provenant des différents faciès. En corrélant les souches observées avec différentes teneurs en minéraux, une relation explicite entre la souche volumétrique, la teneur en smectite et le temps écoulé a été obtenue. De plus, un examen des déformations axiales et radiales expérimentales a été effectué pour déterminer le comportement anisotrope du schiste.

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