IMPACT OF SALT CONTENT ON THE DYNAMIC STABILITY OF CHAMPLAIN CLAY

ABSTRACT: Champlain clay originally contained marine salts in its pore water, which contributed to its stability by fostering a flocculated particle structure. Electrostatic attraction between negatively charged clay surfaces and positively charged salt ions held the particles together. Over time, freshwater infiltration dissolved and leached these salts, increasing particle repulsion and causing the flocculated structure to collapse into a dispersed arrangement. This process significantly reduces the clay's strength and increases its sensitivity. The dynamic behavior of Champlain clay is particularly problematic during earthquakes. The shaking disrupts the fragile soil structure, causing rapid strength loss and liquefaction-like behavior. To investigate the effect of salt content on its dynamic stability, a series of dynamic simple shear tests were conducted in the GHD High Complexity Geotechnical Laboratory. The results demonstrated that higher salt concentrations stabilize the clay structure, reducing sensitivity and the risk of sudden strength loss. Salt also enhances the clay’s ability to dissipate excess pore water pressure during and after dynamic events, mitigating the risk of quick clay behavior. These findings highlight the critical role of pore water chemistry in the stability of Champlain clay and provide insights for geotechnical engineering practices in regions underlain by these sensitive soils.

RÉSUMÉ: L'argile de Champlain contenait à l'origine des sels marins dans l'eau interstitielle, ce qui contribuait à sa stabilité en favorisant une structure floculée des particules. L'attraction électrostatique entre les surfaces argileuses chargées négativement et les ions de sel chargés positivement maintenait les particules ensemble. Avec le temps, l'infiltration d'eau douce a dissous et lessivé ces sels, augmentant ainsi la répulsion entre les particules et entraînant l'effondrement de la structure floculée vers une disposition dispersée. Ce processus réduit considérablement la résistance de l'argile et augmente sa sensibilité. Le comportement dynamique de l'argile de Champlain est particulièrement problématique lors des séismes. Les vibrations perturbent la fragile structure du sol, entraînant une perte rapide de résistance et un comportement semblable à la liquéfaction. Afin d'étudier l'effet de la teneur en sels sur sa stabilité dynamique, une série d'essais dynamiques en cisaillement simple a été réalisée au Laboratoire géotechnique à haute complexité de GHD. Les résultats ont démontré que des concentrations de sels plus élevées stabilisent la structure de l'argile, réduisant ainsi sa sensibilité et le risque de perte soudaine de résistance. Le sel améliore également la capacité de l'argile à dissiper la surpression interstitielle durant et après les événements dynamiques, réduisant ainsi le risque de comportement de type argile rapide. Ces résultats soulignent le rôle essentiel de la chimie de l'eau interstitielle dans la stabilité de l'argile de Champlain et offrent des perspectives utiles pour les pratiques en ingénierie géotechnique dans les régions présentant ces sols sensibles.