Internal Erosion of Clayey Soils Protected by Granular Filters

Erosion interne des sols argileux protégés par des filtres granulaires

¹ Dept. of Structural Mechanics and Hydraulic Engineering. University of Granada. ETSICCP Campus de Fuentenueva. 18071 Granada
email : fdelgado@ugr.es
² Dept. of Civil Engineering. University of Granada. ETSICCP Campus de Fuentenueva. 18071 Granada
email : jpoyatos@ugr.es
³ Dept. of Civil Engineering. University of Granada. ETSICCP Campus de Fuentenueva. 18071 Granada
email : fosorio@ugr.es

Abstract

The process of internal erosion in an embankment dam with granular filters can be divided in five stages : (i) formation of the crack through the core, (ii) erosion of material from the crack walls due to the shear stress applied by flowing water, (iii) transport of eroded particles to the filter, (iv) retention or percolation of these particles within the filter, (v) continuation of erosion leading to piping failure, or sealing of the crack. The process is quite well known in case of non-cohesive base soils, but if the base is a clayey soil, the process is much more complex. Based on a large number of No Erosion Filter tests performed at the University of Granada, (Spain), this paper analyses the influence that have several base soil’s variables in the internal erodability of clayey soils protected by granular filters, such as plasticity, mineralogy, water content, additives and hydraulic gradient.

Résumé

Le processus d’érosion interne dans un barrage en remblai avec des filtres granulaires peut être divisé en cinq étapes : (i) la formation de la fissure à travers le noyau, (ii) l’érosion des matériaux des murs des fissures dues à la contrainte de cisaillement appliquée par l’eau qui coule, (iii) le transport de particules érodées vers le filtre, (iv) le maintien ou la percolation de ces particules dans le filtre, (v) la poursuite de l’érosion conduisant à une insuffisance de tuyauterie, ou le scellement des fissures. Le processus est bien connu dans le cas de sols non cohésifs de base, mais si la base est un sol argileux, le processus est beaucoup plus complexe. Basé sur un grand nombre de tests de non érosion du filtre effectuées à l’Université de Grenade (Espagne), cet article analyse l’influence de plusieurs variables du sol dans l’érodabilité interne des sols argileux protégés par des filtres granulaires, tels que la plasticité, la minéralogie, la teneur en eau, les additifs et le gradient hydraulique.