Seasonal pattern of matric suctions in highway subgrades

Author： Nguyen Quan Fredlund Delwyn G. Samarasekera Lal Marjerison Brent L.

ISSN： 1208-6010

Source： Canadian Geotechnical Journal, Vol.47, Iss.3, 2010-03, pp. : 267-280

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Abstract

The performance of “thin membrane surface” (TMS) highways is largely controlled by the strength of the subgrade soil, which in turn is a function of matric suction. Thermal conductivity matric suction sensors were used to indirectly measure in situ matric suctions. In September 2000, 32 thermal conductivity sensors were installed under TMS highways at two locations; namely, Bethune and Torquay, Saskatchewan, Canada, to monitor matric suction and temperature changes with time. This paper presents and interprets the variations in matric suctions measured between the years 2000 and 2005 at the Torquay site. The readings in the field showed a clearly seasonal pattern of matric suction changes that bore a relationship to rainfall near the test sites. Relatively constant equilibrium matric suctions that ranged from 20 to 60kPa throughout the years were measured under the driving lanes. Conversely, matric suctions under the side slopes were found to vary widely with time and depth, ranging from 100 to 1500kPa over the years. The greatest variation in matric suction from one location to another location occurred during the month of April. The matric suctions showed low variability during June, whereas larger variations were observed from July to October.La performance d’autoroutes à « surface de membrane fine » (SMF) est principalement contrôlée par la résistance du sol sous-jacent, qui elle est fonction de la succion matricielle. Des sondes de succion matricielle à conductivité thermique ont été utilisées pour mesurer indirectement les succions matricielles in situ. En septembre 2000, 32 sondes à conductivité thermique ont été installées sous des autoroutes SMF à deux endroits : Bethune et Torquay, Saskatchewan, Canada, afin de suivre les variations de succion matricielle et de température avec le temps. Cet article présente et interprète les variations de succion matricielle mesurées entre 2000 et 2005 au site Torquay. Les mesures sur le terrain montrent clairement une variation saisonnière de la succion matricielle qui est reliée aux précipitations tombées près du site. Des succions matricielles à l’équilibre relativement constantes et variant de 20 à 60 kPa ont été mesurées sous les voies de circulation. Cependant, les succions mesurées sous les pentes latérales variaient grandement avec le temps et la profondeur, les valeurs étant entre 100 et 1500 kPa durant les années d’étude. La plus grande variation de succion matricielle d’un endroit à un autre s’est produite durant le mois d’avril. Les succions matricielles avaient une variabilité faible en juin, tandis que des variations importantes ont été observées de juillet à octobre.