Yield strength determination from slump test

Abstract

The routinely determination of the yield strength of muddy beds is particularly important for the assessment of navigation in ports located in estuaries where cohesive sediments are abundant. The use of the nautical bottom concept may allow for a significant increase of the navigation depth. Sediments mixtures rich in clay and silt could behave as either a solid or a fluid depending on the forces acting on them. A concentrated mud sample will retain its shape if subject to shear stresses bellow the yield strength. However, if the same sample is subject to shear stresses above the yield strength, it will flow. One simple way of determining the yield strength is by performing a slump test. In this work, instead of just measuring the deposit final height or radius, as it has been done in the past, we fit an analytical expression to the deposit final geometry to estimate the yield strength. Simultaneous yield strength measurements using a conventional vane rheometer showed to be in very good agreement with the proposed technique independently of the mud sample origin, which is a clear improvement over the existing slump test methods, which just use the final height of the deposit.

La determinación rutinaria de la tensión de cedencia de los barros presentes en el fondo marino es particularmente importante para la evaluación de la navegación en puertos ubicados en estuarios, donde los sedimentos cohesivos son abundantes. El uso del concepto del fondo náutico puede permitir un incremento significativo en las profundidades de navegación. Mezclas de sedimentos con mucha presencia de arcillas y limos pueden comportarse tanto como un sólido o como un fluido, dependiendo de los esfuerzos actuando sobre las mismas. Una muestra de barro concentrado mantendrá su forma si se encuentra sometido a tensiones rasantes menores a la tensión de cedencia. Sin embargo, si la misma muestra se encuentra sometida a tensiones rasantes por encima de la tensión de cedencia, la muestra fluirá. Una forma sencilla de determinar la tensión de cedencia es mediante el ensayo de asentamiento. En este trabajo, en lugar de solo medir la altura o radio final del depósito, como se propone en los ensayos de asentamiento tradicionales, se ajusta una expresión analítica a la geometría final para estimar la tensión de cedencia. Paralelamente se realizaron mediciones de la tensión de cedencia utilizando un reómetro de veleta, mostrando un muy buen ajuste con la técnica aquí propuesta independientemente del origen de la muestra de barro. Esto indica una mejora respecto a los ensayos de asentamiento tradicionales que solo utilizan la altura final del depósito.