MODELING THE MOVEMENT OF WATER, HEAT AND SOLUTES IN FROST-SUSCEPTIBLE SOILS

The behavior of frost-susceptible soils is analyzed using finiteelement solutions for water flow. heat and solute transport in onedimension. These solutions take into account the discontinuity concept of the Stefan problem for different conditions of ice in soils. The degrees of freedom of this problem are hydraulic head. soil temperature, and solute concentration. The proposed MELEF-3v model is based on Miller's theory and simulates 'the presence and formation of ice lenses in saturated and partially saturated soils. The main processes. namely dispersion, convection. adsorption, degradation. overburden and energy exchanges at the soil surface were taken into account. Frost heave of actual pavements is specially considered in applications. Results are very promising when compared to analytical solutions and experimental data. Le comportement des sols gelifs est envisage 8 partir de la r6solution numerique 8 une dimension par la m6thode des 616ments finis de l'6coulement de l'eau et du transport de la chaleur et des solutes. Cette r&olution considhe le concept de discontinuit6 du problhme & Stefan pour les diffhentes conditions de la glace dam le sol. Les degres de liberte du probkme sont la temgrature, la pression et la concentration des soluds dam l'eau. Le modhle MELEF3v est base sur la &rie de Miller et il est wnstruit pour simuler l'evolution du gel et la formation de lentilles de glace dam les sols sahds et non satures. Les principaux processus pris en consid6ration sont la dispersion, la convection, l'adsorption, la degradation, les effets de surcharge et les khanges d'energie 8 la surface du sol. Les applications tiennent compte des soulhvements par le gel de chauss&s recentes. Les resultats des simulations s'avkrent trb enwurageants lorsqu'ils sont comparb aux solutions analytiques et aux donn6es exp6ximentales