Prediction of freezing-induced movements for an underground construction project in Japan

摘要

This paper presents the results of a thermomechanical simulation of freezing around an existing tunnel in Kobe (Japan) to predict the deformations associated with ice lens formation and those resulting from thaw after construction is completed. The frost heave characteristics used in the numerical model were obtained from laboratory freezing tests conducted on undisturbed samples provided by the Osaka Soil Test Laboratory. With the planned construction schedule, the predictions suggest a maximum frost heave at the ground surface of about 4.8 cm while the expected thaw settlement in the tunnel's centerline was about 13 cm. Observed frost penetration and surface frost heave movements agree well with the predictions. Grout injected during thaw was successful in preventing excessive thaw settlement.Key words: frost, soils, heave, model, monitoring, field.Cet article présente les résultats d'une simulation thermo-mécanique du gel autour d'un tunnel existant à Kobe, Japon, pour prédire les déformations associées à la formation de lentilles de glace et celles résultant du dégel après que la construction eut été complétée. Les caractéristiques de soulèvement dû au gel utilisées dans le modèle numérique ont été obtenues par des essais de gel en laboratoire sur des échantillons non remaniés fournis par le Osaka Soil Test Laboratory. Avec la séquence prévue de la construction, les prédictions suggèrent un soulèvement maximum dû au gel au niveau du sol d'environ 4,8 cm alors que le tassement prévu dû au dégel dans la ligne de centre du tunnel était d'environ 13 cm. La pénétration de gel observée et les mouvements de soulèvement dû au gel sont en bonne concordance avec les prédictions. L'injection durant le dégel a réussi à prévenir le tassement excessif dû au dégel.Mots clés : gel, sol, soulèvement, modèle, mesure, terrrain.[Traduit par la Rédaction]