Development of specialized laboratory equipment to simulate and study frost heave uplift forces on pile foundations

ABSTRACT: Piles embedded in frost-susceptible soils may experience significant uplift forces due to soil freezing, potentially leading to upward displacements which could compromise the overlying superstructure. The focus of the research presented herein is on the ongoing development of specialized laboratory-scale testing equipment to simulate and capture the results of the phenomenon of frost heaving of pile foundations; the main purpose of the research being to review the guidelines established in relation to frost heave uplift forces and propose updates as needed. Strain gauges serve as the principal instrumentation in the current test setup for measuring frost heave forces along the shaft of the test pile. Additional details regarding the methodology behind the developed testing equipment as well as the calibration procedures related to some of the various implemented sensors are also discussed.

RÉSUMÉ: Les pieux enfoncer dans des sols sensibles au gel peuvent être soumis à d'importantes forces de soulèvement associé à la congélation de ces sols, et comme conséquence, pourraient causer des déplacements vers le haut susceptible de compromettre la superstructure sus-jacente. La recherche présentée ici se concentre sur le développement continu de l’équipement d’essai de laboratoire spécialisé pour simuler et capturer avec précision les résultats du phénomène de soulèvement dû au gel des fondations sur pieux. L'objectif principal de cette recherche est de revoir les lignes directrices établies concernant les forces de soulèvement dues au gel et de proposer des mises à jour si nécessaire. La méthode quantitative d'essai principal actuel consiste à utiliser des jauges de contrainte pour mesurer les forces de soulèvement dues au gel sur le long du fût du pieu d'essai. Des détails supplémentaires concernant la méthodologie de l’équipement de test construit ainsi que les procédures d'étalonnage liées à certains des différents capteurs mis en œuvre sont également discutés.