Some Permafrost-Related Terrain Features and Associated Design Considerations along the Proposed Southern Rail Alignment, Mary River Project, Baffin Island, Nunavut

Vladislav E. Roujanski, Kevin W. Jones, James Haley, Kevin Hawton, Carolyn Fitzpatrick

In the proceedings of: GEO2010 Calgary: 63rd Canadian Geotechnical Conference & 6th Canadian Permafrost Conference

Session: T2-D

ABSTRACT: A railway is proposed to connect the Mary River Iron Ore Mine, located in the central northern portion of Baffin Island, to a proposed port facility at Steensby Inlet, approximately 145 km to the south. As a part of the feasibility study, aerial photography interpretation (API) was undertaken in the vicinity of the railway corridor, along with terrain mapping at a scale of 1:30,000. The findings of the API were substantiated by the analysis of geotechnical borehole logs, helicopter-supported route reconnaissance and the results of geophysical surveys conducted along the rail alignment. A variety of permafrost-related features were identified in the study area, including the near-surface occurrence of massive ground ice bodies, in addition to a variety of surficial features, including polygonal patterned ground, thermokarst, thermal erosion features and several types of mass movement. These features present challenges to the construction and long-term operation of the railway in terms of differential settlement of the embankments, slope instability and erosion. Possible adverse effects of these features are to be mitigated through innovative embankment designs and foundation treatments, thus reducing their potential impacts on the railway.

RÉSUMÉ: Une voie ferrée est proposée pour lier le site minier de Mary River Iron Ore, situé dans la partie centre-nord de l'île de Baffin, à une nouvelle installation portuaire proposée dans la baie de Steensby, à environ 145 km au sud. Dans le cadre de l'étude de faisabilité, l'interprétation de photographies aériennes (IPA) a été entreprise dans les environs du corridor ferroviaire, ainsi qu'une cartographie du terrain à l'échelle 1:30,000. Les conclusions de l'IPA ont été confirmées par l'analyse des coupes de sondage géotechnique carotté, une reconnaissance d'itinéraire par hélicoptère, et les résultats de relevés géophysiques effectués le long de la voie ferrée. Une variété de caractéristiques liées au pergélisol a été identifiée dans la zone d'étude, y compris la présence de corps de glace souterrain massif près de la surface, de plus une variété de caractéristiques de surface a été identifiée y compris une structure de sol en forme de polygone, des thermokarsts, des éléments d'érosion thermique et plusieurs types de mouvement de masse. Ces caractéristiques liées au pergélisol présentent un défi pour la construction et la maintenance sur le long terme d'une voie ferrée en termes de tassements différentiels du remblai, l'instabilité des pentes et l'érosion. Les éventuels effets indésirables de ces caractéristiques doivent être mitigés par des concepts innovateurs de remblai et de traitements des fondations, pour réduire leur impact potentiel sur la voie ferrée. 1 INTRODUCTION

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