OBSERVED AND PREDICTED THERMAL REGIME UNDER AN EXISTING HIGHWAY EMBANKMENT ON DEGRADING PERMAFROST

David Flynn, Marolo Alfaro, Jim Graham, David Kurz, 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: Temperature changes of ground thermal regimes in permafrost regions can initiate thawing and degradation of permafrost and potentially damage existing infrastructure. Subsequent settlements and lateral spreading can lead to hazardous driving conditions on highways. Future changes in climate will exacerbate thermal degradation and negatively impact the long-term performance of linear infrastructure like highways, runways, rail lines, and pipelines. The paper discusses numerical thermal modeling of an instrumented highway embankment on degrading permafrost, both for simulating current conditions and projecting future behaviour. The embankment is located 18 km north of Thompson, Manitoba on Provincial Road (PR) 391. Thermistors were installed beneath the toe, mid-slope, shoulder and centerline of the embankment. Five years of data have been collected. Earlier papers by the authors outlined the instrumentation and development of a first generation of numerical thermal models for the site. This new contribution describes how projected trends in climate change have been used to assess future behaviour.

RÉSUMÉ: Dans les régions à pergélisol, les variations de la température associées aux régimes thermiques du sol peuvent engendrer le dégel et la dégradation du pergélisol et, ainsi, endommager les infrastructures existantes. Les tassements et déplacements latéraux encourus peuvent induire des conditions de conduite dangereuses sur les routes. Dans le futur, les changements climatiques vont exacerber la dégradation thermique et affecter à long terme les performances des infrastructures linéaires. Cet article discute de la modélisation numérique thermique d™un remblai de route instrumenté qui est construit sur du pergélisol se dégradant. Les conditions actuelles ainsi que le comportement futur ont été simulés. Le remblai se situe à 18 km au nord de Thompson, au Manitoba sur le chemin Provincial (RPS) 391. Des thermistors ont été installés sous le pied du remblai, le milieu de la pente, l™accotement et l™axe du remblai. Cinq années de données ont été enregistrées. Les articles antérieurs présentaient la première génération d™instrumentation, ainsi que le développement du modèle numérique thermique du site. Ce nouvel article décrit comment les tendances de l™évolution du climat ont été utilisées afin de prévoir le comportement futur dans un contexte de changements climatiques.

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Cite this article:
David Flynn; Marolo Alfaro; Jim Graham; David Kurz; Lukas Arenson (2015) OBSERVED AND PREDICTED THERMAL REGIME UNDER AN EXISTING HIGHWAY EMBANKMENT ON DEGRADING PERMAFROST in GEO2015. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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