The characteristics of unfrozen water content in frozen soils significantly impact the thermal, hydraulic, and mechanical behavior of the ground. A thorough analysis of the unfrozen water content characteristics of the target subsoil material is crucial for evaluating the stability of frozen ground. This study conducted indoor experiments to measure the freezing point and unfrozen water content of sandy soil while considering pore water salinity. Utilizing the experimental data, we introduced a novel empirical model to conveniently estimate the unfrozen water retention curve. Furthermore, the validity of the unfrozen water retention curve was assessed by comparing the experimental data with the results of a simulation model that utilized the proposed empirical model as input data.
Most of land reclamation projects are being implemented along the south and west coastal lines of the Korean Peninsula. The earth structures and in-ground LNG tank, and buildings can be constructed using artificial freezing method on the reclaimed land to control the uplift pressure caused by capillary forces. In this study, upon freezing a saturated soil in a closed-system from the top, a considerable frost heaving pressure was developed. Decomposed granite soils, silty soil, and sandy soil were used in the laboratory freeze test which is sometimes subjected to thermal gradients under closed-systems. A major concern has been the ability to predict the frost heaving pressure over the results of relatively short-term laboratory tests. The frost heaving pressure arising within the soil samples and the temperature of the samples inside were monitored with time elapse. The degree of saturation versus heaving pressure curve is presented for each soil sample and the maximum pressure is closely related to this curve. TDR apparatus was used to measure the volumetric water content by the measurement of unfrozen water contents of frozen soils. Unfrozen water increased in soils containing a high percentage of fine-grained particles. In fine-grained soils with strong attractive farces between soil grains and water molecules, additional water is attracted into the pores leading to further volume changes and ice segregation.
The second scientific antarctic station of South Korea is under construction at Terra Nova Bay located in eastern Antarctica. Ground condition in the Antarctica is frozen in general, but there are seasonal frozen grounds with active layers sporadically. When the active layer is frozen, frost heaving occurs that might cause the differential movement of frozen ground and the failure of structures. Therefore, it is necessary to determine the frost heaving susceptibility of soils at Terra Nova Bay before starting antarctic station construction. This study presents experimental investigation of the frost heaving susceptibility of soil samples with variation of particle sizes and unfrozen water contents. The soil samples were taken from five different locations at Terra Nova Bay and physical properties, unfrozen water content, and frost heaving tests were performed. For the frost heaving tests, soil specimens were frozen with constant freezing temperatures at the top and with drainage at the bottom in order to stimulate the frost heaving. The frost heaving tests provide volume expansion, volumetric strain, and heaving rate which can be used to analyze the relationship between the frost heaving vs. particle size and the frost heaving vs. unfrozen water content. Experimental results show that the more the fine contents exist in soils, the more frost heaving occurs. In addition, the frost heaving depends on unfrozen water content. Experimental data can be used to evaluate the frost heaving susceptibility of soils at the future construction site in the Antarctica.
Kim, Sang Yeob;Hong, Won-Taek;Hong, Seung Seo;Baek, Yong;Lee, Jong-Sub
Journal of the Korean Geotechnical Society
/
v.32
no.12
/
pp.59-67
/
2016
The strength of frozen soils is affected by size and shape of particles, and the amount of ice and unfrozen water. The objective of this study is to characterize the unfrozen water content and the unconfined compressive strength of the frozen soils according to the degree of saturations and silt fractions. The specimens are mixtures of sand, silt, and water. The silt fractions (SF), which are the ratio of the silt weight ($W_{silt}$) to the sand weight ($W_{sand}$), are 10% and 30%. In addition, the degrees of the saturation are 5%, 10%, 15%, and 20%. The specimens are frozen under the temperature of $-10^{\circ}C$ conditions. The uniaxial compression tests are conducted for 24 hours, 48 hours, and 72 hours after freezing to determine proper freezing time. The freezing time of 24 hours is chosen because the unconfined compressive strengths of specimens after 24 hours freezing times are similar to each other. Furthermore, the unfrozen water content is monitored during freezing using the TDR system. The unfrozen water content increases with the increase of the silt fraction and degree of saturation. The unconfined compressive strength of the frozen soils exponentially increases with increasing the degree of saturation. This study shows that the amount of ice has more influence on the strength of the frozen soils than the amount of unfrozen water.
Soil samples from the King Sejong Station in Antarctic and Vladivostok were tested in the laboratory and specific gravity, compaction curve, grain size distribution were determined. The effect of temperature change on the thermal conductivity, unfrozen water content, compressive strength were investigated. In addition, the change of tensile strength with temperature of the soil from Vladivostok was measured. Samples for the compressive strength test and tensional strength test were prepared in a mould with a fixed volume to prevent swelling. Also the effects of temperature and water content change on those strength were compared. Results from the thermal conductivity test showed that thermal conductivity values for both soils was larger at temperatures below freezing than those above freezing. The unfrozen water content dropped rapidly within a temperature range of $0{\sim}-5^{\circ}C$ and then gradually decreased further $-20^{\circ}C$. Compressive strength test results showed various stress/deformation curves with a change in water content. Sandy soil of the King Sejong Station had a much larger strength than ice at an identical temperature, while clayey soil of Vladivostok had a smaller strength than ice in the initial stage, but showed a larger strength at temperatures belows $-15^{\circ}C$. Tensile strength tests revealed an increase in the strength with a decreasing temperature.
Ultrasonic propagation velocities of both the dilatational and shear waves through the weathered tuff soil sampled from the area tying between Ulanbator and Beijing were measured under temperature condition of near subzero by means of sing-around method. After comparing the results with obtained data on unfrozen water content, a linear relation between velocities and unfrozen water content was performed with high coefficient value. Experimental results of two kinds of rather uniform materials, namely, glass-beads and silica micro-beads, testified the similar linear relations. In addition, the change rate of dilatational wave velocities with the change of volumetric unfrozen water content was not dependent on soil type. Although a rational theory of the ultrasonic velocities dependence on the unfrozen water content is not yet proposed, the presented empirical relationships may suggest the appropriate evaluation to the effect of unfrozen water on dynamic characteristics of frozen soil.
The aggregate out of waste polyethylene was made in order to recycle waste polyethylene wasted in the country side. Many physical and mechanical experiments which include leaching test, specific gravity test, compaction test, LA abrasion test, large-scaled shear test, and permeability test were performed for the waste polyethylene aggregate. The thermal conductivity test, unfrozen water content test and frost heave test were also performed. The temperature distribution for both gravels and waste polyethylene aggregate, which were constructed in the frost heave layer in the field, was measured in winter season of continuous 2 years and compared.
Sewon, Kim;Sangyeong, Park;Jongmuk, Won;YoungSeok, Kim
Journal of the Korean Geosynthetics Society
/
v.21
no.4
/
pp.31-40
/
2022
Recently, the Arctic resource development project, where undeveloped energy resources (oil, natural gas, etc.) are deposited, is actively being promoted for the perspective of diversifying the construction market and developing future energy resources. However, the frozen ground always has problems such as sinking and frost-heaving due to extreme weather. Therefore, it is necessary to analyze the thermal characteristics of the frozen soil to secure the stability of the ground structure. In this study, a series of laboratory tests were performed to evaluated the thermal characteristics of frozen soil samples in the oil sand field in Alberta, Canada. In additon, it was compared with the results of domestic(Gangwond-do) sample performed under the same conditions. As a comparison results of the experiments, it was clarified that the different frozen water content and thermal conductivity characteristics by temperature after completion of freezing could affect the frozen soil behavior.
The influence of fines of the frost susceptibility of subgrade soils were established by laboratory freezing system test simulating closely the thermal conditions in the field. During the winter season, the climate is heavily influenced by the cold and dry continental high pressure. Because of siberian air mass, the temperature of January is $-6{\sim}-7^{\circ}C$ on average. This chilly weather generate the frost heaving by freezing the moisture of soil and damage potential of the road structure. In the freezing soil, the ice lenses increase the freeze portion of soil by absorbing the ground water with capillary action. However, the capillary characteristics differ from the sort of soil on the state of freezing condition. In the current design codes for anti-freezing layer, the thickness of anti freezing layer is calculated by freezing depth against the temperature condition. Therefore, they have a tendency of over-design and uniform thickness without the considerations of thermal stability, bearing capacity and frost susceptibility of materials. So, it is essential for studying the appropriateness and bearing capacity besides the seasonal and mechanical properties of pavement materials to take a appropriate and reasonable design of the road structure. In this Paper, the evaluation of frost susceptibility was conducted by means of the mechanical property test and laboratory freezing system apparatus. The temperature, heaving amount, heaving pressure and unfrozen water contents of soil samples, the subgrade soils of highway construction site, were measured to determine the frost susceptibility.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.