Experimental Research on Impact of Freeze-thaw Cycle on Geotechnical Properties of Compacted Loess

G.Y. Li, W. Ma, H.J. Jin, Y. Sheng, F.J. Niu, Y.H. Mu, Y.C. Mao

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GEO2010 Calgary: 63rd Canadian Geotechnical Conference & 6th Canadian Permafrost Conference

Session: M1-D

ABSTRACT: Freeze-thaw experiments with external water supply have been conducted in laboratory to study the impact of freeze-thaw cycling on compacted loess's geotechnical properties, such as water redistribution, deformation and dry density. Results showed that the water content in loess sample increased after some freeze-thaw cycles, e.g. the water content reached a maximum of 28.47 % after 31 freeze-thaw cycles. And it gradually rose from bottom to top. During the first few freeze-thaw cycles, the amount of frost heave was greater than that of thaw settlement, and loess sample was expanded. However, the deformation remained stable after several freeze-thaw cycles because the amount of frost heave is equal to that of thaw settlement. The maximum accumulated deformation reached 12.16 mm, which accounted for 12 % of the initial height of loess sample. It was found that the dry density of loess decreased with increasing freeze-thaw cycle and water, and tended to keep constant after some freeze-thaw cycles. The density was reduced from an initial value of 1.86 g/cm3 to 1.55 g/cm3 after 31 freeze-thaw cycles. The main reason for this reduction was that freeze-thaw cycling and water rise re-structured the arrangement of soil grain, which led to bonding reduction and pore expansion.

RÉSUMÉ: Beaucoup d'expériences de gel-dégel avec l'approvisionnement en eau ont été menées dans le laboratoire pour étudier l'impact des cycles de gel-dégel sur les propriétés géotechniques de loess compacté, comme la distribution de l'eau, la déformation et la densité sèche. Les résultats montrent que la teneur en eau dans l'échantillon loess augmenté après quelques cycles de gel-dégel, qui a atteint un maximum de 28,47% après des 31 cycles de gel-dégel et a augmenté progressivement de bas en haut. Durant les premiers cycles de gel-dégel, le montant de soulèvement par le gel a été supérieure à celle du établissement au dégel, et la déformation de l'échantillon du loess présentaient une expansion. Cependant, la déformation est restée stable après quelques cycles de gel-dégel, car le montant de soulèvement par le gel est égale à celle du du établissement au dégel. La déformation maximale atteint 12,16 mm, ce qui représentait 12% de la hauteur initiale de l'échantillon de loess. De plus, la densité sèche de loess a diminué avec les augmentations des cycles de gel-dégel et de l'eau, et tend à maintenir constante après quelques cycles de gel-dégel. Il a été réduit d'une valeur initiale de 1,86 à 1,55 g/cm3 après des 31 cycles de gel-dégel. La raison principal est que les cycles de gel-dégel et la augmentation de l'eau restructuré la voie d'arrangement des grains du sol, qui mène à la réduction de collage et de l'expansion des pores.

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