Soil Mix Shear Keys at Dam Toe in Peat

Daniel Ruffing, Pete Craig, Nathan Coughenour

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

Session: Peats and Soft Soils

ABSTRACT: In 2017, In Situ Soil Mixing (ISSM) with cement was used to increase the shear strength of soft soils, including an organic peat layer, at the toe of an existing tailings dam. The ISSM soil-cement shear key elements were installed at the subject site using a track-mounted large-diameter single-auger soil mix drill rig fed with a simple grout consisting of water and Portland cement. A total of 76 individual shear key elements were installed perpendicular to the dam alignment. Each shear key element consisted of 3 overlapping soil mixed columns advanced to a maximum depth from ground surface of 12.8 m. Based on the final column layout, the target (UCS) for soil mixed elements was 1.43 MPa or greater. Quality control testing on wet grab samples confirmed the average actual UCS was 7.01 MPa after 28 days of curing. Sonic cores were also collected for visual observation. As performance requirements were readily surpassed, the project demonstrates the viability and cost-effectiveness of performance-based in-situ soil improvement using ISSM, even where problematic materials, such as peat, are present.

RÉSUMÉ: En 2017, le mélange de sol in situ (ISSM) avec du ciment a été utilisé pour augmenter la résistance au cisaillement des sols mous, y compris une couche de tourbe organique, au pied d'un barrage de résidus existant. Les éléments clés de cisaillement sol-ciment de l'ISSM ont été installés sur le site en question à l'aide d'un appareil de forage de mélange de sol à large vis et grand diamètre alimenté par un simple coulis composé d'eau et de ciment Portland. Un total de 76 éléments de clé de cisaillement individuels ont été installés perpendiculairement à l'alignement du barrage. Chaque élément clé de cisaillement consistait en 3 colonnes mixtes de sol se chevauchant et poussant jusqu'à une profondeur maximale de 12,8 m. Selon la disposition finale des colonnes, la cible (SCU) pour les éléments mélangés au sol était de 1,43 MPa ou plus. Des tests de contrôle de la qualité effectués sur des échantillons de grappes humides ont confirmé que le SCU réel moyen était de 7,01 MPa après 28 jours de durcissement. Les carottes soniques ont également été recueillies pour l'observation visuelle. Comme les exigences de performance ont été facilement dépassées, le projet démontre la viabilité et la rentabilité de l'amélioration du sol in situ basée sur la performance en utilisant ISSM, même là où des matériaux problématiques, tels que la tourbe, sont présents.

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