Frost heave and thawing settlement of frozen soils around concrete piles: a laboratory model test

Liyun Tang, Xiaogang Wang, Lijun Deng, Gengshe Yang, Jianbin Chen, Long Jin

In the proceedings of: GeoEdmonton 2018: 71st Canadian Geotechnical Conference; 13th joint with IAH-CNC

Session: Cold Regions and Permafrost Geotechnics II

ABSTRACT: The frost heave and thawing settlement of soil around piles can affect the pile stability. Using the soil profiles collected from a permafrost soil site in western China, laboratory tests were carried out to investigate the frost heave and thawing settlement of frozen soil around bridge piles. During the thawing process, the ambient temperature was adjusted such that the thawing occurred from top to bottom of the soil surrounding the pile, and measurements were taken as thawing reached different moments. The similar procedure was applied to the following freezing process. The temperature, the unfrozen water content and displacement of soils around 8 piles were measured during the freezing-thawing process, along with the analyses of the accompanying frost heave and thawing settlement of soil around pile. Results showed that when the thawing process was completed, the unfrozen water content of soil measured from its face, was larger than that of the soil located at a distance equal to triple pile diameters. At the end of freezing, the unfrozen water content of the soil located at a distance equal to smaller than that of the soil located farther (at a distance equal to triple pile diameters from its face). It was also shown that, for the soil region between 1 and 2 times of pile diameters from its face, the amount of thawing settlement and frost heave increases, while the magnitude of soil thawing settlement and frost heave decreases from 2 to 3 times of pile e and thawing settlement is related to the difference of the performance of heat transfer between the pile and soil during freezing process, therefore, a transverse temperature gradient exists in pile-soil system, leading to unfrozen water moving to the pile-soil interface and freezing. Le gonflement et le tassement du sol dû au gel-dégel autour des piles peuvent affecter leur stabilité. En utilisant des profils le gonflement et le tassement des sols dû au gel-dégel autour des piles de pont. Pendant le processus de dégel, la température ambiante fut ajustée de telle sorte que le dégel se produise de la partie supérieure à la partie inférieure du sol entourant les piles, et les mesures furent prises à différents instants du dégel. Un protocole similaire fut appliqué -gelée dans le sol et le déplacement des sols autour de 8 piles furent mesurés pendant le processus de gel--gelée dans le sol situé à une distance égale au diamètre des piles, mesurée depuis leur front, était supérieure à celle du sol situé à une distance égale au triple du diamètre des piles. A la fin du -gelée dans le sol situé à une distance égale au diamètre des piles (mesurée depuis leur front) était inférieure à celle du sol situé au-delà (à une distance égale au triple du diamètre des piles mesurée depuis leur front). Il a également été montré que pour la région du sol située de 1 à 2 fois le diamètre des piles en partant de leur front, le volume de tassement et de gonflement dû au gel-dégel augmente, alors que le volume de tassement et de gonflement dû au gel-dégel diminue dans la région située de 2 à 3 fois le diamètre des piles (en partant depuis leur front).

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Cite this article:
Liyun Tang; Xiaogang Wang; Lijun Deng; Gengshe Yang; Jianbin Chen; Long Jin (2018) Frost heave and thawing settlement of frozen soils around concrete piles: a laboratory model test in GEO2018. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

@article{geo2018Paper152,author = Liyun Tang; Xiaogang Wang; Lijun Deng; Gengshe Yang; Jianbin Chen; Long Jin,title = Frost heave and thawing settlement of frozen soils around concrete piles: a laboratory model test ,year = 2018}