A preliminary study of the effect of freeze-thaw cycles on GCL/Geomembrane interface transmissivity

ABSTRACT: Recently, there has been increased interest in the use of geosynthetic clay liners (GCL) in composite liners in harsh environments like the Arctic and Antarctic regions. The primary role of a GCL in the composite liner is to minimize the advective flow of contaminants if there are any holes in the geomembrane (GMB). The two parameters controlling the effectiveness of this composite system are the hydraulic conductivity, k, of the GCL and interface transmissivity, θ, between the GMB and GCL. This paper reports results from a preliminary study of a “closed system” approach to subjecting specimens to freeze-thaw cycles by putting them in and out of a freezer and an “open system” where the specimen remains in contact with the subgrade under an applied stress during 5-freeze-thaw cycles. Attention is focused on the effect of these two methods on interface transmissivity for a range of stresses typical for cover applications. The preliminary results shows that the “open system” during freeze-thaw cycles allowed the formation of an ice lens at the GMB-GCL interface due to cryosuction, and this increased θ at a low stress of 10 kPa compared to using the “closed system.”

RÉSUMÉ: Récemment, il y a eu un intérêt accru pour l'utilisation de revêtements en argile géosynthétique (GCL) dans des revêtements composites dans des environnements difficiles comme les régions arctiques et antarctiques. Le rôle principal d'un GCL dans le revêtement composite est de minimiser le flux advectif des contaminants s'il y a des trous dans la géomembrane (GMB). Les deux paramètres contrôlant l'efficacité de ce système composite sont la conductivité hydraulique, k, du GCL et la transmissivité d'interface, θ, entre le GMB et le GCL. Cet article rend compte des résultats d'une étude préliminaire d'une approche en ‘système fermé’ pour soumettre les échantillons à des cycles de gel-dégel en les mettant dans et hors d'un congélateur et d'un ‘système ouvert’ où l'échantillon reste en contact avec le sous-sol sous une couche appliquée. stress pendant les cycles de 5 gel-dégel. L'attention est concentrée sur l'effet de ces deux méthodes sur la transmissivité de l'interface pour une gamme de contraintes typiques pour les applications de couverture. Les résultats préliminaires montrent que le ‘système ouvert’ pendant les cycles de gel-dégel a permis la formation d'une lentille de glace à l'interface GMB-GCL en raison de la cryosuccion, et cela a augmenté θ à une faible contrainte de 10 kPa par rapport à l'utilisation du ‘système fermé’. Keywords: Geosynthetic clay liners, Interface transmissivity, Freeze-thaw Cycle, Ice lens, Simulated Godfrey Silty Sand Pore water.