Soil freezing characteristics versus heat extraction rate

• Main Author: Konrad, J.-M.
• Format: Report
• Language: English
• Published: National Research Council of Canada. Division of Building Research 1984
• Subjects: permafrost; soils; frost heaving; frozen soils; pergélisol; sol; foisonnement par le gel; sol gelé; Canada; Orleans
• Online Access: https://dx.doi.org/10.4224/40000431; https://nrc-publications.canada.ca/eng/view/object/?id=a94c8c76-ce21-4938-9d07-57952274fc53

The processes that are operative during fine-grained soil freezing with no applied surcharge are described and related to the rate of net heat extraction. One-dimensional frost heave experiments were carried out on a Canadian silty soil under various freezing conditions. It was established that the segregational heave rate is strongly dependent on the rate of heat removal. No water flow was observed at heat extraction rates between 0.35 and 0.45 mW/mm[2]. Maximum segregational heave rates occurred at rates of about 0.1 mW/ mm[2]. For the same soil, however, significant variations in segregational heave rates were measured for a given heat removal rate during transient freezing. Frost heave predictions using freezing tests at rates of heat extraction representative of field conditions are also discussed. : Les phénomènes agissant lors du gel des sols fins non soumis à une surcharge sont décrits et reliés au taux d'extraction nette de chaleur. Des expériences unidimensionnelles de soulèvement dû au gel ont été faites au Canada sur un sol limoneux pour différentes conditions limites de température. Il a été établi que le taux de soulèvement dû à la formation de lentilles de glace est fortement dépendant du taux d'extraction de la chaleur. Aucun écoulement d'eau n'a été observé à des taux d'extraction situés entre 0,35 et 0,45 mW/mm[2]. Les taux de soulèvement ségrégationnel maximums sont survenus à environ 0,1 mW/mm[2]. Toutefois, pour le même sol, des variations importantes du soulèvement ségrégationnel ont été relevées pour un taux d'extraction de chaleur donné au cours d'un gel transitoire. Les prédictions du soulèvement dû au gel enregistrées lors d'essais effectués à des taux d'extraction de chaleur représentatifs des conditions in situ sont également examinées. : Reprinted from "ASME Winter Annual Meeting, New Orleans, LA, USA, December 1984, Heat Transfer Division, Pamphlet Paper No. 84-WA/HT-108, 7p."> : Réimprimé de "ASME Winter Annual Meeting, New Orleans, LA, USA, December 1984, Heat Transfer Division, Pamphlet Paper No. 84-WA/HT-108, 7p.">