Creep Behavior of Frozen Leda Clay under Combined Compression Stress and Thermal Exposure

A.A. Aldaeef, M. Rayhani

In the proceedings of: GeoOttawa 2017: 70th Canadian Geotechnical Conference; 12th joint with IAH-CNC

Session: Experimental Soil Mechanics III

ABSTRACT: Mechanical behavior of frozen soils affects the interaction behavior at the pile-soil interface in frozen soils. Regardless of the geometry of the pile and its manufacturing material, the pile performance mainly depends on the response of the surrounding soils. Deformation tendency and creep behavior of frozen soils could substantially reflect the performance of pile foundations in frozen grounds. However, most previous research works mimicked the deformation behavior of frozen ice-rich soils by testing crystalline ice, attributing that to the large ice content formed within the soil which is believed to control their creep response. In this study, sets of uniaxial creep experiments were used to evaluate the creep behavior of undisturbed frozen Leda clay under combined effect of compression loading and thermal exposure. The creep behavior was described using a power law equation where creep parameters and stress exponents were accordingly measured. Experiment results showed significantly faster strain rates measured in this study compared to what was reported in literature. This could be attributed to the difference in creep response between the materials tested herein, which was a real ice-rich soil, in contrast to the ice material tested and reported in literature.

RÉSUMÉ: Le comportement mécanique des sols congelés affecte le comportement d'interaction à l'interface pile-sol dans les sols congelés. Indépendamment de la géométrie de la pile et de son matériau de fabrication, la performance de la pile dépend principalement de la réponse des sols environnants. La tendance à la déformation et le comportement de fluage des sols congelés pourraient considérablement refléter la performance des fondations de tas dans les sols gelés. Cependant, la plupart des travaux de recherche antérieurs ont simulé le comportement de déformation des sols riches en glace gelés en testant la glace cristalline, en attribuant à la grande teneur en glace formée dans le sol qui est censé contrôler leur réponse au fluage. Dans cette étude, des ensembles d'expériences de fluage uniaxial ont été utilisés pour évaluer le comportement de fluage de l'argile de Leda congelée non perturbée sous l'effet combiné du chargement par compression et de l'exposition thermique. Le comportement de fluage a été décrit en utilisant une équation de la loi de puissance où les paramètres de fluage et les exposants de contrainte ont donc été mesurés. Les résultats de l'expérience ont montré des taux de contrainte nettement plus élevés mesurés dans cette étude par rapport à ce qui a été rapporté dans la littérature. Cela pourrait être attribué à la différence de réponse entre les matériaux testés dans le présent document, qui était un véritable sol riche en glace, contrairement à la masse de glace testée et rapportée dans la littérature.

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