Evaluation of freeze-thaw behavior of geosynthetics-reinforced base courses

ABSTRACT: Freeze-thaw (F-T) cycles are a major cause of road damages in seasonal frost regions. Different measures have been implemented to mitigate the F-T damage to roads, which include chemical stabilization (e.g., lime or cement stabilized bases) and physical stabilization (e.g., improving drainage, creating capillary barrier, replacing weak bases with gravels, etc.). Although geosynthetics have been widely applied to enhance the performance of cold regions roads, the beneficial effect of geosynthetics in improving the freeze-thaw resistance of paved and unpaved roads is not well appreciated. This paper aims to fill this research gap through a survey of the state-of-the-art research in literature and presenting the progress results of the authors' research. The survey is focused on the limited cases of field trials and model tests of geogrid, geotextile, and geocell reinforced bases under seasonable F-T cycles while the authors' research is focused on the development of custom-made model test apparatus and the use of it to investigate the F-T responses and bearing pressures of geocell-reinforced base courses after F-T cycles. Both the survey and the experimental tests indicated that geosynthetics could be effective in reducing the frost heave and thaw settlement and improving the bearing pressure of the bases.

RÉSUMÉ: Les cycles de gel-dégel (F-T) sont la principale cause de dommages aux routes dans les régions à gel saisonnier. Différentes mesures ont été mises en œuvre pour atténuer les dommages causés aux routes par les cycles F-T, notamment la stabilisation chimique (par exemple, bases stabilisées à la chaux ou au ciment) et la stabilisation physique (par exemple, amélioration du drainage, création d'une barrière capillaire, remplacement des bases faibles par des graviers, etc.) Bien que les géosynthétiques aient été largement utilisés pour améliorer la performance des routes des régions froides, leur effet bénéfique sur la résistance au gel-dégel des routes pavées et non pavent n'a pas été bien appréciée. Cet article vise à combler cette lacune en faisant le point sur les recherches les plus récentes dans la littérature et en présentant les résultats des recherché des auteurs. L'étude se concentre sur les cas limités d'essais sur le terrain et de tests sur modèle de bases renforcées par des géogrilles, des géotextiles et des géocellules dans le cadre de cycles F-T saisonniers, tandis que la recherche des auteurs se concentre sur le développement d'un appareil de test sur modèle fait sur mesure et sur son utilisation pour étudier les réponses F-T et les pressions portantes des couches de base renforcées par des géocellules après des cycles F-T. L'étude et les tests expérimentaux ont indiqué que les réponses des géocellules aux cycles F-T n'ont pas été évaluées. L'enquête et les tests expérimentaux ont indiqué que les géosynthétiques pouvaient être efficaces pour réduire le soulèvement dû au gel et le tassement dû au dégel, améliorer la pression portante des bases.