Seasonal Variation in Environmental and Mechanical Behaviour of Road Built on Permafrost Located on Inuvik-Tuktoyaktuk Highway

RÉSUMÉ: La construction dans l’Arctique présente d’importants défis d’ingénierie. Les effets combinés des changements climatiques et de l’accès limité à des matériaux granulaires de haute qualité peuvent mener à la construction de remblais plus minces, augmentant l’épaisseur de la couche active et accélérant la dégradation du pergélisol. Ces changements peuvent entraîner un affaiblissement mécanique saisonnier des routes pendant l’été, affectant négativement leur performance et leur durabilité dans le temps. Cette étude porte sur une section d’essai de la route Inuvik-Tuktoyaktuk (ITH), où des capteurs ont été installés à différentes profondeurs et distances. Les données de température et d’humidité ont été enregistrées de façon continue de 2019-2024 afin d’analyser les impacts des changements saisonniers et environnementaux. Des mesures sur le terrain ont été menées en 2022 et 2024 pour étudier le comportement du remblai et du sol naturel en fonction de la profondeur variable du front de dégel. Un camion chargé a roulé sur les capteurs de pression et de déformation à trois vitesses différentes afin de mesurer la réponse mécanique des couches de la chaussée. Les résultats mettent en évidence l’influence marquée des propriétés thermiques sur le comportement mécanique des sols, soulignant la variabilité saisonnière comme un facteur clé affectant la performance des routes en région de pergélisol.

ABSTRACT: Construction in the Arctic presents significant engineering challenges. The combined effects of climate change and limited access to high-quality granular materials may lead to thinner embankments, increasing active layer thickness and accelerating permafrost degradation. These changes can cause seasonal mechanical weakening of the roads during the summer, adversely affecting their performance and durability over time. This study focuses on a test section of the Inuvik-Tuktoyaktuk Highway (ITH), where sensors were embedded at various depths. Temperature and moisture data were continuously recorded from 2019-2024 to analyze the impacts of seasonal and environmental changes. Field measures were conducted in 2022 and 2024 to study embankment and natural ground behaviour under varying thaw front depth. A loaded truck was driven over the pressure and deformation sensors at three various speeds to measure the mechanical response of the pavement layers. The results highlight the significant influence of thermal properties on soil mechanics, emphasizing seasonal variability as a key factor affecting road performance in permafrost regions.