OBSERVED DEFORMATIONS OF AN EXISTING HIGHWAY EMBANKMENT ON DEGRADING PERMAFROST

David Flynn, Marolo Alfaro, Jim Graham, Lukas Arenson

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

Session: Infrastructure Performance in Cold Regions / Performance des infrastructures en régions nordiques

ABSTRACT: The integrity of infrastructure in northern regions is negatively impacted by thawing and degradation of the underlying permafrost foundation initiated by changes in both air and ground temperatures. Subsequent deformations due to settlement and lateral spreading can lead to potentially hazardous driving conditions for linear infrastructure, such as highways. This paper discusses deformations observed since September 2012 of an instrumented highway embankment sitting on degrading permafrost. The site is located 18 km north-west of Thompson, Manitoba on Provincial Road (PR) 391. Earlier papers on this site reported results from three years of data, but with incomplete instrumentation. Newly-added instrumentation installed in September 2012 has identified a frost bulb in the centre of the embankment. We assessed the effect of the frost bulb, which had not been known and therefore was not included in previous studies, on deformations of the embankment. Lateral and vertical embankment deformations were measured using ShapeAccelArrays installed vertically below the shoulder of the embankment and horizontally at its toe. New instrumentation also included vibrating wire piezometers and thermistors to monitor groundwater and temperatures. Readings from the new instruments provide an improved understanding of the pore pressures and the thermal regime at the site.

RÉSUMÉ: Dans les régions nordiques, l™intégrité des infrastructures est affectée par la fonte et la dégradation du pergélisol sous-jacent causées par les changements de température de l™air et du sol. Les déformations encourues, causées par des tassements et des déplacements latéraux, peuvent induire des conditions de conduite dangereuses dans le cas d™infrastructures de transport linéaires, telles que des routes. Le présent article discute de la déformation affectant un remblai de route construite sur du pergélisol se dégradant instrumenté depuis septembre 2012. Le site est situé à 18 km au nord de Thompson, au Manitoba sur le chemin Provincial (RPS) 391. Les précédents articles documentant ce site ont fourni des résultats basés sur trois années de données, mais issus d™une instrumentation incomplète. L™instrumentation nouvellement installée en septembre 2012 a permis d™identifier un bulbe de gel au centre du remblai. L™effet de ce bulbe de gel sur la déformation du remblai a été évalué, contrairement aux études antérieures qui ignoraient son existence. Les déformations latérales et verticales du remblai ont été mesurées en utilisant des ShapeAccelArrays installés verticalement sous l™accotement et horizontalement au pied du remblai. La nouvelle instrumentation incluait aussi des piézomètres à corde vibrante et des thermistors. Les données enregistrées par les nouveaux instruments permettent une meilleure compréhension des pressions interstitielles et du régime thermique au site d™étude.

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