Design principles and construction insights regarding the use of electrokinetic techniques for slope stabilisation

Many conventional approaches to the repair of slopes such as reducing the slope angle, installing additional drainage, soil nailing and providing stability by structural methods have their limitations and often have high environmental and economic costs. An alternative is the use of electrokinetic techniques, which, among other factors, have been shown to offer significant reductions in cost and carbon footprint. Electrokinetic Geosynthetic (EKG) slope stabilisation combines ground improvement, reinforcement and drainage into a single treatment and is applicable to cuttings, embankments and natural slopes in fine grained soils. The design parameters include anode-cathode spacing, applied voltage and treatment duration for electro-osmotic ground improvement; anode orientation, diameter, bond strength and element spacing for mechanical reinforcement and also filtration functionality for active and passive drainage. Flexibility in both design and construction allow for optimisation of technical parameters with economic and environmental constraints. The key economic variables arising from the design include the supply and installation of electrodes and the duration of treatment. Owing to the multifunctional nature of the technique the geomechanical remediation is distributed amongst several factors which contribute to the overall improvement of slope stability. This method has no requirement for large, intrusive construction plant which has knock-on benefits for reducing construction safety hazards and environmental disturbance such as the removal of trees, vegetation, topsoil and habitat disruption. This paper presents the design principles that have been used by Electrokinetic Ltd. for EKG slope stabilisation and illustrates how they have been implemented during fully-commercial projects on the UK’s highways network.

De nombreuses approches conventionnelles pour la réparation des pentes telles que la réduction de l’angle de la pente, l’installation de drainage supplémentaire, clouage du sol et les méthodes structurelles pour augmenter la stabilité ont des limites et ont souvent des coûts environnementaux et économiques élevés. Une alternative est l’utilisation de techniques électrocinétiques, parmi d’autres facteurs, peuvent offrir d’importantes réductions de coûts et de l’empreinte carbone. La stabilisation des talus par la méthode d’électrocinétique géosynthétique (EKG) combine l’amélioration des sols, le renforcement et le drainage en un seul traitement et est applicable aux remblais et talus naturels dans les sols cohérents. Les paramètres de conception dans le traitement électro-osmotique de sol incluent l’espacement anode-cathode, la tension appliquée, la durée de traitement, l’orientation de l’anode, la force d’adhésion et  l’espacement pour le renforcement mécanique, ainsi que la fonctionnalité de filtration pour le drainage active et passive. Flexibilité dans la conception et la construction permettent une optimisation des paramètres techniques sous des contraintes économiques et environnementales. Les principales variables économiques provenant de la conception comprennent la fourniture et l’installation des électrodes et la durée du traitement. En raison de la nature multifonctionnelle de la technique de traitement géomécanique est répartie entre plusieurs facteurs qui contribuent à l’amélioration globale de la stabilité des pentes. Cette méthode n’a pas besoin de grande chantier intrusive, qui, à son tour, a des répercussions sur les avantages en réduisant les risques de sécurité dans la construction et la perturbation de l’environnement tels que l’arrachement des arbres et des plants, la couche de terre arable et la perturbation des habitats. Cet article présente les principes de conception qui ont été utilisés par Électrocinétique Ltd pour la stabilisation des talus EKG et illustre la façon dont ils ont été appliqués au cours des projets entièrement commerciales sur le réseau des autoroutes