Acoustic and mechanical properties of frozen sand

• Main Authors: Baker, T. H. W., Kurfurst, P. J.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: 1985
• Subjects: permafrost; soils; frozen soils; acoustic properties; mechanical properties; pergélisol; sol; sol gelé; propriete acoustique; propriété mécanique
• Online Access: https://nrc-publications.canada.ca/eng/view/ft/?id=ff24f26c-106b-4e3b-b757-b435204caac3; https://nrc-publications.canada.ca/eng/view/object/?id=ff24f26c-106b-4e3b-b757-b435204caac3; https://nrc-publications.canada.ca/fra/voir/objet/?id=ff24f26c-106b-4e3b-b757-b435204caac3

Compressional wave velocities at -10.0 and -3.2 degrees C and the unconfined compressive strength show a dependency on the dry density of frozen freshwater sand specimens in the density range 1550 to 1780 kg/m[3]. Shear wave velocities are independent of dry density at both temperature levels. Acoustic wave velocities and unconfined compressive strength are independent of dry density when salt is added to the pore water prior to freezing. Increasing the salinity greatly reduces acoustic wave velocities and strength. These reductions are most pronounced when the salinity is between 0 and 5 ppt. Ultrasonic elastic constants were compared with dry density and salinity. Dry density and salinity tests should be included in engineering site investigations related to artificial ground freezing and frozen ground construction and acoustic measurements should be used to determine the elastic constants of frozen soils used in numerical modelling. Il existe une dépendance entre d'une part la vitesse de propagation des ondes longitudinales à -10 et -3,2 degrés C et la résistance à la compression sans étreinte latérale, et, d'autre part, la densité sèche d'échantillons de sable saturé d'eau douce et gelé dans la gamme de densités 1550 - 1780 kg/m[3]. La vitesse de propagation des ondes transversales est indépendante de la densité sèche aux deux températures mentionnées. La propagation des ondes sonores et la résistance à la compression sans étreinte latérale ne varient pas avec la densité sèche lorsqu'on ajoute du sel à l'eau interstitielle avant le gel. L'accroissement de la salinité réduit grandement la vitesse de propagation des ondes sonores et la résistance. Cette réduction est particulièrement sensible lorsque la salinité se situe entre 0 et 5 ppt. On a comparé les constantes élastiques ultrasoniques à la densité sèche et à la salinité. Il faudrait effectuer des essais de mesure de la densité sèche et de la salinité lors des études techniques portant sur la congélation du sol et sur la construction dans les sols gelés, et utiliser des mesures acoustiques pour déterminer les constantes élastiques des sols gelés employées dans la modélisation numérique. Peer reviewed: Yes NRC publication: Yes