The influence of dissolution on the geotechnical properties of artificially-prepared gypseous soils

Dissolution of soluble substrates such as gypseous soils presents a major hazard to their geotechnical properties and holding/adjusting structures. This research simulates hypothesised conditions at Mosul Dam, northwest Iraq, where collapse of a karstic system associated with continuous fresh water supply from the massive reservoir is a recognised problem. Naturally-occurring gypseous soils from Iraq and similar laboratory-prepared artificial soils were used. Samples were analysed for long-term mechanical response during immersion (50 weeks). A conventional oedometer was used for the long-term testing. Samples (54mm diameter, 19mm thickness) provided a proxy for gypseous soil strata. Samples were permanently submerged at atmospheric pressure, with the influence of groundwater recharge and flow on dissolution simulated by regular changes of water. Stress on each sample was progressively increased to a maximum of 2688 kPa.

Visible physical changes were observed in all samples, notably a decrease in mass and volume. Step-wise increases in strain were recorded as loading and dissolution progressed, with differences occurring between samples reflecting sample characteristics.

Experiments show that the recorded settlement is from the compaction of soil particles, in addition to the compressibility resulting from the dissolution of gypsum. The soil grains associated with gypsum in the samples have an effective role in the behaviour of the samples and their settlement. The soil grains may exhibit immediate settlement and/or consolidation settlement, the amount of which is controlled by particles size. These indicate that gypsum collapse risk beneath dams, and in areas adjacent to a dam, requires prolonged exposure to dissolution.

Dissolution de substrats solubles tels que les sols gypseux présente un risque majeur pour leurs propriétés géotechniques et / structures de réglage de hold-ing. Cette recherche simule les conditions hypothétiques au barrage de Mossoul, au nord-ouest Irak, où l’effondrement d’un système karstique associé à l’approvisionnement continu frais de l’eau du réservoir massive est un problème reconnu. Naturels des sols gypseux de l’Irak et les sols artificiels préparés en laboratoire similaires ont été utilisés. Les échantillons ont été analysés pour la réponse mécanique à long terme lors de l’immersion (50 semaines). Un œdomètre classique a été utilisé pour les essais à long terme. Les échantillons (diamètre 54mm, épaisseur de 19mm) ont fourni une procuration pour les strates du sol gypseux. Les échantillons ont été immergés en permanence à la pression atmosphérique, de l’influence de la recharge des nappes et le débit de la dissolution simulée par des changements réguliers de l’eau. Le stress de chaque échantillon a été progressivement augmentée jusqu’à un maximum de 2688 kPa.Changements physiques visibles ont été observées dans tous les échantillons, notamment une diminution de la masse et le volume. Augmentations progressives de souche ont été comptabilisés à titre de charge et la dissolution progressé, avec des différences qui se produisent entre les échantillons reflétant caractéristiques de l’échantillon. Les expériences montrent que la transaction est enregistrée dans le compactage des particules de sol, en plus de la compressibilité résultant de la dissolution du gypse. Les grains de sol associés à du gypse dans les échantillons ont un rôle efficace dans le comportement des échantillons et leur règlement. Les grains de sol peuvent présenter un règlement immédiat et / ou le règlement de consolidation, dont le montant est contrôlée par des particules de taille. Ceux-ci indiquent que le risque de gypse effondrement sous les barrages, et dans les zones adjacentes à un barrage, nécessite une exposition prolongée à la dissolution.