Scalp-and-replacement of oversize particles for internal erosion testing

ABSTRACT: Internal erosion is one of the major risks managed by the owners of embankment dams. Zoned earthfill materials are widely graded, with a maximum particle in the coarse gravel to cobble size range. Thus, laboratory testing for internal erosion requires a relatively large specimen size. A brief review of the literature addresses specimen size for permeameter testing of soils with respect to the maximum particle size. The 'scalp-and-replace' method is then examined, whereby oversize particles are removed and replaced with smaller particles of equal mass, to yield a modified gradation. The results show that a widely graded mix of sand and gravel can be scalped-and-replaced up to 35% without significant change to its hydraulic response. Informed by the findings, a proposal is made for testing scalped-and-replaced gradations of embankment dam filters in a large flexible-wall permeameter (FXP) with a facility to monitor the rate of erosion and associated volume-change by means of double-walled triaxial cell.

RÉSUMÉ: L'érosion interne est l'un des risques majeurs gérés par les propriétaires de barrages en remblai. Les matériaux de remblai zonés sont largement calibrés, avec une particule maximale dans le gavier grossier à la taille de galets. Ainsi, les tests de laboratoire pour l'érosion interne nécessitent une taille d'échantillon relativement grande. La littérature aborde la taille des échantillons pour les tests de perméamètre des sols en ce qui concerne la taille maximale des particules est brève. La méthode « scalper et remplacer » est ensuite examinée, dans laquelle les particules surdimensionnées sont supprimées et remplacées par des particules plus petites de masse égale, pour donner une gradation modifiée. Les résultats montrent qu'un mélange largement calibré de sable et de gravier peut être scalpé et remplacé jusqu'à 35 % sans modification significative de sa réponse hydraulique. Informés par les résultats, une proposition est faite pour tester les gradations scalpées et remplacées des filtres de barrage en remblai dans un grand perméamètre à paroi flexible (FXP) avec une installation pour surveiller le taux d'érosion et le changement de volume associé au moyen de cellule triaxiale à double-paroi.