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Déformation permanente des matériaux granulaires de fondation (MG-20) en contexte de gel et dégel Chargée de projet: Joannie Poupart Directeur: Guy Doré,

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1 Déformation permanente des matériaux granulaires de fondation (MG-20) en contexte de gel et dégel Chargée de projet: Joannie Poupart Directeur: Guy Doré, ing., Ph D. Codirecteur: Jean-Pascal Bilodeau, ing., Ph D. 12 avril 2011

2 p Déformation en compression (déformation permanente) Déformation en traction (fatigue, rupture) Tiré du Courrier du Sud, 25/09/2010, Rang du Grand St-Esprit, Nicolet, Québec Tiré du Soleil, 26/02/2010, Autoroute 20, Québec Problématique 2

3 Plan de la présentation o Objectifs du projet o Brève explication du comportement des matériaux granulaires o Méthodologie o Modélisation des résultats o Résultats obtenus o Réalisations futures o Conclusion o Période de questions 3

4 Objectifs du projet o Comprendre le comportement plastique à long terme de 4 matériaux granulaires typiques (MG-20): Observer leffet de la granulométrie, de la source granulaire et des conditions environnementales Documenter leffet du niveau de saturation et des cycles de gel et dégel Développer des critères pour identifier les matériaux sensibles aux déformations permanentes o Caractériser le comportement à laide du modèle mathématique de Dresden 4

5 Déformation permanente p : Déformation plastique (permanente) R : Déformation élastique (réversible) σ d : Contrainte déviatorique ( σ 1 - σ 3 ) 5

6 Trois types de comportement en déformation permanente p : Déformation permanente N: Nombre dapplications Rupture Instabilité -Rupture Stabilité 6

7 Méthodologie o Matrice dessais en laboratoire – Essais de caractérisation: granulométrie,densité, Proctor, Micro-Deval, Los-Angeles, coefficient découlement, etc. – Essais mécanique: CBR, module réversible, triaxiaux, déformation permanente, simulateur à charge roulante o Modéliser les résultats à laide du modèle de Dresden 7

8 Techniques de mesure en laboratoire Presse hydraulique Simulateur à charge roulante 8

9 Échantillon compacté Cellule triaxiale Isolation de léchantillon pour le gel Chambreenvironnementale Paramètres imposés: (σ1- σ3) = 100kPa Confinement: 20 kPa Fréquence: 2 hertz N: cycles Presse hydraulique 152,4 mm 300 mm Bain thermique 9

10 Essais de déformation permanente Teneur en eau optimale (w opt ) Saturée Saturée-Gel- Dégel-Drainée Saturée-Gel- Dégel-Non drainée Grauwacke CN XXX Grauwacke CS XXX Gneiss granitique CS XXXX Calcaire CS XXXX Basalte CS XXX 10

11 Trois phases de la déformation permanente A B C D 1*1* Modélisation des résultats ε p 1* = f(N) Évalue ε p 1 à long terme Phase de rupture Paramètres: A A: Post-compaction B B: Taux de déformation CD C et D: Phase de rupture Modèle de Dresden ε p 1* = A(N/1000) B + C(e D*(N/1000) -1) 11

12 Exemple de modélisation A B Grauwacke CS en condition w opt 12

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17 Relation mathématique pour déterminer le paramètre A A f (ce, Mr, CBR, E, φ, etc.) 17

18 Effet du niveau de saturation (S r (%)) Sources% FracturationParamètre A moyen Gneiss granitique72 %0,4 Grauwacke, Calcaire, Basalte100%0,1 18

19 19

20 Évaluation de la déformation permanente par paliers N ε p 1 (%) W optimale SaturéeGelé- Dégelé Δε p 1 ΔNΔN ΔNΔN ΔNΔN ΔNΔN = B Valider les paramètres empiriques obtenus à laide de la presse avec ceux obtenus par un essai sous charge roulante 20

21 Conclusion o Des essais à laide dune presse hydraulique ont permis dévaluer laccumulation de la déformation permanente à N= cycles pour quatre conditions environnementales et pour deux granulométries différentes ( Essai au simulateur à charge roulante à venir) o Bien que lanalyse et linterprétation ne soient pas encore finalisées: Effet des changements environnementaux: o Changement du degré de saturation (saturée: 1 P =147 %) o Changement de la densité et la post compaction (paramètre A) Effet de la granulométrie Effet des caractéristiques physiques des matériaux (% Fracturation) 21

22 Pertinence du projet pour les travaux futurs o Créer un modèle dendommagement saisonnier de la chaussée pour être éventuellement appliqué en conception et/ou en gestion des chaussées o Caractériser les sources granulaires sur la base de leur propension à la déformation (construction dune base de données) o Améliorer la formulation des matériaux granulaires pour réduire leur sensibilité à la déformation permanente et aux facteurs environnementaux (eau, gel et dégel) 22

23 QUESTIONS? Merci de votre attention! 23


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