THE THERMO-MECHANICAL BEHAVIOR OF FROST-CRACKS OVER ICE WEDGES: NEW DATA FROM EXTENSOMETER MEASUREMENTS.

Denis Sarrazin, Michel Allard

In the proceedings of: GeoQuébec 2015: 68th Canadian Geotechnical Conference & 7th Canadian Permafrost Conference

Session: John Ross MacKay Symposium - Permafrost III / Symposium John Ross MacKay - Pergélisol III

ABSTRACT: Specially adapted extensometers were deployed across eight frost cracks over ice wedges on Bylot Island in order to measure the timing of cracking and width variations of the open cracks over the winter. The cracking-contraction-expansion data were correlated with atmospheric and ground thermal temperature data acquired by automated meteorological stations and thermistor cables. Analysis of the data shows that narrow, sub-millimeter-size cracks first open abruptly early in winter when the active layer is frozen back. The cracks abruptly expand later when permafrost temperature falls below -10 °C. They keep enlarging over the winter, reaching widths between 6.8 and 18.2 mm by the end of March when permafrost temperatures oscillate around -18 to -20 °C. Short and small width variations in winter are associated with warmer spells of a few days duration. The cracks narrow by the end of the winter with warming ground and air temperatures. But they stay open at about half of their maximum width for several weeks in May-June, at the time of snowmelt.

RÉSUMÉ: Des extensomètres spécialement adaptés furent déployés en travers de huit fentes de gel localisées au-dessus de coins de glace à l™Ile Bylot afin de déterminer le moment de la fissuration et de mesurer durant l™hiver les variations en largeur des fissures ouvertes. Les données de fissuration-contraction-expansion ont été corrélées avec des données de température de l™air et du sol acquises à l™aide de stations météorologiques et de câbles à thermistances automatisés. L™analyse des données révèle que d™étroites fissures de l™ordre du millimètre et moins s™ouvrent d™abord au début de l™hiver au moment où la couche active finit de regeler. Les fissures s™élargissent abruptement ensuite lorsque le pergélisol passe à des températures inférieures à -10 °C. Au cours de l™hiver, elles s™élargissent encore davantage, atteignant vers la fin de mars des largeurs entre 6.8 et 18.2 mm pendant que la température du pergélisol oscille autour de -18 à -20 °C. De petites et brèves variations en largeur des fissures en hiver sont associées à des redoux de quelques jours. Les fissures diminuent en largeur vers la fin de l™hiver quand les températures de l™air et du sol se réchauffent. Mais elles restent encore ouvertes d™environ la moitié de leur largeur maximum pendant quelques semaines en mai et juin, au temps de la fonte nivale.

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Cite this article:
Denis Sarrazin; Michel Allard (2015) THE THERMO-MECHANICAL BEHAVIOR OF FROST-CRACKS OVER ICE WEDGES: NEW DATA FROM EXTENSOMETER MEASUREMENTS. in GEO2015. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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