Influence of Snow Accumulation and Drainage on Road Embankment Thermal Stability

Alexandre Tchekhovski, Blake Brodland, Entzu Hsieh

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

Session: Cold Regions II

ABSTRACT: One and two-dimensional geothermal modeling was carried out to assess the influence of snow accumulation and water drainage on the thermal stability of road embankments constructed on ice-rich permafrost terrain. The influence of snow accumulation on the road embankment slopes was quantified by the freezing rate and active layer thickness. A faster freeze and a shallower active layer were assumed to be preferable to provide thermally stable road embankment. Numerical analyses were done for different climate zones of the Canadian Arctic. The influence of natural, compacted and removed snow on the road embankment, as well as water bodies, 0.2 and 0.4 m deep along the embankment toe, were also considered in the geothermal models. This paper summarizes the climate zones, methodology, boundary conditions and presents the key findings from the geothermal modeling.

RÉSUMÉ: Une modélisation géothermique à deux dimensions a été effectuée pour évaluer l'influence de l'accumulation de neige et du drainage de l'eau sur la stabilité thermique des remblais de route construits sur un terrain de pergélisphère riche en glace. L'influence de l'accumulation de neige sur les pentes du remblai de la route a été quantifiée par le taux de congélation et l'épaisseur de la couche active. Un gel plus rapide et une couche active moins profonde ont été supposés être préférables pour fournir un talus de route thermiquement stable. Des analyses numériques ont été effectuées pour différentes zones climatiques de l'Arctique canadien. L'influence de la neige naturelle, compacte et enlevée sur le talus de la route, ainsi que des masses d'eau, 0,2 et 0,4 m de profondeur le long du talus, a également été considérée dans les modèles géothermiques. Cet article résume les zones climatiques, la méthodologie, les conditions aux limites et présente les principaux résultats de la modélisation géothermique.

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