Terrestrial laser scanning (TLS) deformation monitoring of a high-fill embankment in the Arctic

ABSTRACT: The Inuvik-Tuktoyaktuk Highway (ITH) in Northwest Territories, Canada was built during winter on ice-rich continuous permafrost with no cuts in the ground to preserve the permafrost foundation. Several high-fill sections were required along the highway to meet vertical geometry specifications. Embankments in Arctic regions are susceptible to deformations due to thawing of the frozen fill material and permafrost foundation at the embankment toes. One high-fill section along ITH was reinforced with woven geotextiles to reduce slope movements. The reinforced section and an adjacent control section were instrumented to monitor slope movements. Terrestrial laser scanning (TLS) was conducted at the research site in August 2018 and June 2019. A real-time kinematic (RTK) survey system was used to measure ground control point (GCP) positions for georeferencing the TLS reconstructed point clouds. Embankment deformations were determined by point cloud comparison. TLS deformations were compared to instrumentation deformation data. This paper presents the methodology and results of the TLS deformation monitoring. Limitations of the technologies are discussed and recommendations for deformation monitoring using TLS are provided.

RÉSUMÉ: L'autoroute Inuvik-Tuktoyaktuk (ITH) dans les Territoires du Nord-Ouest, au Canada, a été construite pendant l'hiver sur du pergélisol continu riche en glace sans aucune entaille dans le sol pour préserver la fondation du pergélisol. Plusieurs sections à haut remplissage étaient nécessaires le long de la route pour répondre aux spécifications de géométrie verticale. Les remblais des régions arctiques sont susceptibles de se déformer en raison de la décongélation du matériau de remblayage gelé et de la fondation du pergélisol au niveau des orteils du remblai. Une section à haut remplissage le long de l'ITH a été renforcée avec des géotextiles tissés pour réduire les mouvements de pente. La section renforcée et une section de contrôle adjacente ont été instrumentées pour surveiller les mouvements des pentes. Un balayage laser terrestre (TLS) a été effectué sur le site de recherche en août 2018 et juin 2019. Un système de levé cinématique en temps réel (RTK) a été utilisé pour mesurer les positions des points de contrôle au sol (GCP) pour géoréférencer les nuages de points reconstruits TLS. Les déformations du remblai ont été déterminées par comparaison de nuages de points. Les déformations TLS ont été comparées aux données de déformation de l'instrumentation. Cet article présente la méthodologie et les résultats de la surveillance de la déformation TLS. Les limites des technologies sont discutées et des recommandations pour la surveillance de la déformation à l'aide de TLS sont fournies.