Evaluation of expansivity of Neogene clays and glacial tills from central Poland on the basis of suction tests

• Autorzy: Izdebska-Mucha D. , Wójcik E.

Identyfikatory

DOI

10.7306/gq.1233

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the characteristics of the expansivity and quantitative prediction of heave of clay soils from Poland based on suction testing. 11 Neogene clays and 6 glacial tills, differing in genesis and plasticity, were analyzed to identify the expansive potential using eight empirical methods. The laboratory studies included measurements of soil-water characteristic curves and soil index properties. Data from water content, volume and suction measurements served to determine the suction compression index C_h and the suction-water content index Dh/Dw of the soils examined. The values of these indices are clearly dependent of the clay fraction content in tested soils. Compared with glacial tills, Neogene clays are expected to exhibit larger changes in volume due to changes in soil suction. Comparative results of the evaluation of expansivity suggest that the chosen classification methodologies provided consistent expansion ratings for glacial tills, while values for Neogene clays vary from low to very high. The lowest expansivity classes have been obtained from evaluation based on soil suction. The McKeen (1992) method has been adopted for calculations of the potential field heave of Neogene clays and glacial tills. In order to provide a rational estimation of expansive soil behavior, specialists should take into consideration the specific site and design features.

Słowa kluczowe

EN

expansive soil; neogene clays; glacial tills; suction; suction compression index; heave

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Geological Quarterly
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 59, No. 3
• Strony: 593--602
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., rys., tab., wykr

Twórcy

autor

Izdebska-Mucha D.

• University of Warsaw, Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Faculty of Geology, Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa, Poland

autor

Wójcik E.

• University of Warsaw, Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Faculty of Geology, Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa, Poland

Bibliografia

• 1. ASTM D 2487-06. Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System). American Society for Testing and Materials, Philadelphia.
• 2. ASTM D 5298-94. Standard test methods for measurement of soil potential (suction) using filter paper. American Society for Testing and Materials, Philadelphia.
• 3. Barański, M., Kaczyński, R., Borowczyk, M., Kraużlis, K., Trzciński, J., Wójcik, E., Granacki, W., Szczepański, T., Zawrzykraj, P., 2004. Ocena zachowania się iłów plioceńskich ze Stegien w warunkach naprężeń efektywnych (in Polish). Projekt badawczy KBN Nr 5 T12B 041 22, Archiwum NCN.
• 4. Barański, M., Wójcik, E., 2007. Ocena zdolności do zmian deformacyjnych iłów mio-plioceńskich z poligonu badawczego Stegny w Warszawie. Geologos, 11: 413-420.
• 5. Barański, M., Wójcik, E., 2008. Estimation of ability to volume changes of Mio-Pliocene Clay from Warsaw. Geologija, 50 (Supplement): S49-S54.
• 6. Biddle, P.G., 2001. Tree root damage to buildings. Expansive clay soils and vegetative influence on shallow foundations. ASCE Geotechnical Special Publications, 116: 1-23.
• 7. Chen, F.H., 1975. Foundation on Expansive Soils. Elsevier, Amsterdam.
• 8. Fityus, S.G., Smith, D.W., Allman, M.A., 2004. Expansive soil test site near Newcastle. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 130: 686-695.
• 9. Fredlund, D.G., 1995. The scope of unsaturated soil mechanics: an overview. Invited keynote address. In: Proceedings of the First International Conference on Unsaturated Soils, 3 (eds. E.E. Alonso and P. Delage): 1155-1177, A.A. Balkema, Rotterdam.
• 10. Garbulewski, K., Żakowicz S., 1995. Suction as an indicator of soil expansive potential. In: Proceedings of the First International Conference on Unsaturated Soils, 2 (eds. E.E. Alonso and P. Delage): 593-599, A.A. Balkema, Rotterdam.
• 11. Garbulewski, K., Żakowicz, S., 1993a. Ocena pęcznienia drobnoziarnistych gruntów na podstawie pomiarów ssania (in Polish). Gospodarka Wodna, 3: 53-56.
• 12. Garbulewski, K., Żakowicz, S., 1993b. Potencjał ssania jako wskaźnik pęcznienia gruntów nienasyconych (in Polish). Materialy X Konferencji Mechaniki Gruntów i Fundamentowania, Warszawa
• 13. Gawriuczenkow, I., 2003. Effects of swelly pressure on changes in pore space morphology in Miocene clays from Warsaw: preliminary results and open questions. Geoiogi cal Quarterly, 47 (2): 215-220.
• 14. Gawriuczenkow, I., 2008. Evaluation of cohesive soils of the Mazowsze region as natural geological barriers. Geologija, Vilnius, 50: 75-78.
• 15. IS 1498,1970. Bureau of Indian Standards. Indian Standard Classification and Identification of Soils for General Engineering Purposes. BIS, New Delhi.
• 16. Izdebska-Mucha, D., Wójcik, E., 2014. Expansivity of Neogene clays and glacial tills from Central Poland. Geological Quarterly 58 (2): 281-290
• 17. Jeż, J., 1989. Ocena właściwości geotechnicznych podłoża gruntowego na podstawie szaty roślinnej (in Polish with English summary). Zeszyt Politechniki Poznańskiej, Rozprawy, 218.
• 18. Jeż, J., 1995. Przyrodnicze aspekty bezpiecznego budownictwa (in Polish). Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej.
• 19. Johnson, L.P., Snethen, D.R., 1978. Prediction of potential heave of swelling soil. Geotechnical Testing Journal, GTJODJ, 1:117-124.
• 20. Jones, L.D., Jefferson, I., 2012. Expansive soils. In: ICE Manual of Geotechnical Engineering, Volume 1, Geotechnical Engineering Principles, Problematic Soils and Site Investigation (ed. J. Burland): 413-441, London, UK, ICE Publishing.
• 21. Kaczyński, R., Grabowska-Olszewska, B., 1997. Soil mechanics of the potentially expansive clays in Poland. Applied Clay Science, 11: 337-355.
• 22. Kaczyński, R., Barański, M., Bąkowska, A., Borowczyk, M., Gawriuczenkow, I., Kiełbasiński, K., Kraużlis, K., Laskowski, K., Pietrzykowski, P., Szczepański, T., Trzciński, J., Wójcik, E., Zawrzykraj, P., 2008. Stan skonsolidowania i mikrostruktury glin zlodowacenia środkowopolskiego rejonu Warszawa-Służew na tle ich geologiczno-inżynierskich właściwości (in Polish). Projekt badawczy KBN Nr 4 T12B 062 28, Archiwum NCN.
• 23. Kaczyński, R., Bąkowska, A., Kiełbasiński, K., 2010. Stress- strain behaviour of glacial till from the Ursynów suburb of Warsaw under static and dynamic loading (in Polish with English summary). Przegląd Geologiczny, 58: 873-878.
• 24. Kumor, M.K., 1990. Awarie budynków posadowionych na ekspansywnych iłach trzeciorzędowych w Bydgoszczy (in Polish). Przegląd Budowlany, 11: 471-476.
• 25. Kumor, M.K., 1994. Geotechniczna charakterystyka iłów trzeciorzędowych serii poznańskiej jako podłoża budowlanego. Iły poznańskie. Praktyczne aspekty budownictwa na gruntach ekspansywnych: 1-18, Bydgoszcz.
• 26. Kumor, M.K., 2008. Selected geotechnical problems of expansive clays in the area of Poland. Architecture Civil Engineering Environment, 1: 75-92.
• 27. McKeen, R.G., 1992. A model for predicting expansive soil behavior. Proceedings of the 7th International Conference on Expansive Soils, Dallas, 1: 1-6.
• 28. Nelson, J.D., Miller, D.J., 1992. Expansive Soils: Problems and Practice in Foundation and Pavement Engineering. John Wiley and Sons, Inc. New York.
• 29. Niedzielski, A., Młynarek, Z., van der Berg, A.P., 1988. Classification criteria of expansive soils and foundations methods used in Poland. Proceedings of International Conference on Engineering Problems of Regional Soils, Beijing: 649-653.
• 30. Pisarczyk, S., 2001. Gruntoznawstwo inżynierskie (in Polish). Wydawnictwo Naukowe PWN.
• 31. Przystański, J., 1990. Posadowienie budowli na gruntach ekspansywnych. In: Instrukcje, Wytyczne, Poradniki, 296 (ed. L. Wysokiński). Ministerstwo Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa, Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa.
• 32. Rozporządzenie, 2012. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 roku w sprawie ustalenia geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych (Dz. U. z 2012 r. Nr 0, poz. 463) (in Polish).
• 33. Sawangsuriya, A., Jotisankasa, A., Vadhanabhuti, B., Lousuphap, K., 2011. Identification of potentially expansive soils causing longitudinal cracks along pavement shoulder in central Thailand. In: Unsaturated Soils: Theory and Practice 2011 (eds. A. Jotisankasa, A. Sawangsuriya, S. Soralump and W. Mairaing): 693-698. Kasetsart University, Thailand.
• 34. Seed, H.B., Woodward, R.J., Lundgren, R., 1962. Prediction of swelling potential for compacted clays. Proceedings of the American Society of Civil Engineers Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, 88: 53-87.
• 35. Snethen, D.R., John son, L.D., Patric, D.M., 1977. An evaluation of expedient methodology for identification of potentially expansive soils. Report No. FHWA-RD-77-94. United States Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, Miss.
• 36. Szczepański, T., 2007. OCR versus YSR-a discussion of classic and today's views on preconsolidation of clayey soils (in Polish with English summary). Przegląd Geologiczny, 55: 405-410.
• 37. van der Merwe, D.H., 1964. The prediction of heave from the plasticity index and percentage clay fraction of soils. Civil Engineer in South Africa, 6: 103-106.
• 38. Wojtasik, A.T., 1994. Ekspansywność iłów w świetle badań ssania gruntu (in Polish). Ph.D. Thesis, Politechnika Poznańska, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska. Instytut Inżynierii Lądowej.
• 39. Wojtasik, A.T., 1997. Wykorzystanie parametru ssania do obliczania potencjalnych deformacji podłoża eksopansywnego (in Polish). Materiały XI Krajowej Konferencji Mechaniki Gruntów i Fundamentowania, Gdańsk, t. II: 321-326, Politechnika Gdańska, Gdańsk.
• 40. Yilmaz, I., 2006. Indirect estimation of the swelling percent and a new classification of soils de pending on liquid limit and cation exchange capacity. Engineering Geology, 85: 295-301.
• 41. Yukselen, Y., Kaya, A., 2008. Suitability of the methylene blue test for surface area, cation exchange capacity and swell potential determination of clayey soils. Engineering Geology, 102: 38-45.