MEASUREMENTS OF UNDISTURBED PERMAFROST THERMAL CONDUCTIVITY THROUGH CT SCAN ANALYSIS

Marc-André Ducharme, Michel Allard, Jean Côté, Emmanul L'Hérault

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

Session: Laboratory and Insitu Testing in Cold Regions / Essais en laboratoires et essais in situ pour les régions nordiques

ABSTRACT: When building in the Arctic, design considerations require precise knowledge of the thermal and geotechnical properties of permafrost. Computed tomography provides visualization of the cryostructure of permafrost. Previous studies showed great potential in using this technology for classification and volume measurements of permafrost components, i.e. sediment (solid), ice and gas (void) contents. The aims of this study are (1) to develop an innovative and non-destructive approach using a CT-scan to compute the thermal conductivity of undisturbed permafrost samples and (2) to validate the results computed from the CT-scan image analysis with proven experimental thermal conductivity data. Results obtained so far show that CT-scan thermal conductivity measurements yield results comparable to other existing methods. This new approach could still be significantly improved by the use of a higher resolution CT-scanner.

RÉSUMÉ: La construction dans l'Arctique nécessite une connaissance précise des propriétés thermiques et géotechniques du pergélisol. La connaisance de ces propriétés est également nécessaire pour le paramétrage des modèles de transfert de chaleur. Des études antérieures ont démontré le grand potentiel de l'utilisation de la tomodensitométrie pour les mesures du volume des composantes du pergélisol et la visualisation de la cryostructure. Une nouvelle approche est proposée pour mesurer la conductivité thermique du pergélisol. Les objectifs généraux de ce projet sont (1) d™élaborer une nouvelle méthode de caractérisation du pergélisol à l™aide de la tomodensitométrie et de modèle éprouvés et (2) de comparer et mettre au point une méthode novatrice pour mesurer la conductivité thermique et des paramètres géotechniques. Les résultats démontrent que les tests effectués à l™aide de la tomodensitométrie sont d™une valeur scientifique comparable aux données déjà existantes de conductivité thermique du pergélisol.

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