NON-DARCY AND RADIATIVE EFFECTS ON CONVECTIVE EMBANKMENT MODELING

Marc Lebeau, Jean-Marie Konrad

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

Session: Embankments and Dams in Cold Regions / Remblais et barrages en régions nordiques

ABSTRACT: The design of convective embankments generally hinges on the use of numerical models that describe buoyancy-driven flow and heat transfer in porous media. A review of the literature reveals that most of the models used in the study of convective embankments assume that heat transfer occurs by conduction and convection, and that airflow can be does not apply to rockfill materials. In response to these shortcomings, a new model is herein derived to account for both radiative heat transfer and non-Darcy effects. Once validated, the model is used to gain insight into the relative importance of radiative heat transfer and non-Darcy flow on the thermal response of a typical railway embankment. The radiative heat transfer is shown to be greater during the summer months. This increases the temperature at the base of the embankment, which in turn, increases the wintertime convective heat transfer. This additional heat extraction does not counteract the effect of the radiative heat transfer, and the wintertime temperatures below the embankment are shown to be warmer than that computed without radiative and non-Darcy effects.

RÉSUMÉ: La conception des remblais convectifs sgénéralement avec des modèles numériques qui décrivent le transfert de masse et de chaleur en milieu poreux. Une revue de la littérature révèle que la plupart des modèles considèrent que le transfert de chaleur par conduction et convection, et que le transfert de masse peut être décrit avec la loi de Darcy. Cque le transfert de chaleur par radiation est important, et que la loi de Darcy ne enrochements. En réponse un nouveau modèle qui tient compte du transfert de chaleur par radiation et des effets non Darcien. les effets nel et du transfert de chaleur par radiation un remblai de chemin de fer typique. Il est démontré que le transfert de chaleur par radiation augmente la température à la base du remblai en période estivale, ce qui intensifie le transfert de chaleur par convection en période hivernale. Cette extraction de chaleur supplémentaire pour contrer l'apport de chaleur par radiation et les températures hivernales à la base du remblai sont plus élevées que celles calculées sans effets radiatifs et non Darcien.

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