Mise à jour du programme ARQULUK après la 2e année (2013-2014) Québec, 6 novembre 2014

2. Approbation de l’agenda 3. Compte-rendu de la dernière rencontre 1. Bienvenue 2. Approbation de l’agenda 3. Compte-rendu de la dernière rencontre Québec, 15 octobre 2013   1 / 27

4. Objectifs, thèmes et calendrier du programme But: Améliorer les capacités actuelles d’adaptation, en développant une expertise sur l’atténuation des instabilités du pergélisol, sous les infrastructures de transport.   Objectifs: Améliorer les connaissances sur les facteurs affectant le régime thermique Améliorer les techniques de détection et de caractérisation des sols et remblais instables 2 / 27

4. Objectifs, thèmes et calendrier du programme Objectifs (suite): Élaborer des lignes directrices pour l’application de différentes stratégies de construction et d’entretien, basées sur les coûts, la faisablilité et l’efficacité des solutions applicables 4) Développer un cadre pratique et des outils de soutien pour la gestion des infrastructures de transport construites sur le pergélisol 3 / 27

Évaluation de la problématique Thème 1 Compréhension des phénomènes Thème 2 Détection des problèmes Thème 3 Stabilisation Gestion Expérimentation Simulations (optimisation) - numériques - laboratoire Développement de concepts Suivi de comportement Évaluation de la problématique Outils de calculs Développement d’outils d’ingénierie Guides Méthodes État des connaissances 4 / 27

3 thèmes Thème 1 Améliorer les connaissances actuelles sur la dégradation du pergélisol et ses effets sur les infrastructures de transport. - Suivi des sites expérimentaux de Beaver Creek (Yukon) et Tasiujaq (Nunavik) - Développement de paramètres d’ingénierie   Thème 2 Améliorer la capacité à identifier et caractériser le pergélisol sensible au dégel. a. Méthodes d’analyse géophysique et thermique b. Analyse de profils longitudinaux des chaussées existantes c. Essais œdométriques in situ d. Comportement mécanique des sols marginalement gelés 5 / 27

3 thèmes Thème 3 Développement de techniques d’adaptation pour la conception et l’entretien des infrastructures de transport construites sur pergélisol instable. a. Modélisation en laboratoire et numérique b. Développement de matériaux et techniques d’entretien pour les remblais affectés par la dégradation du pergélisol c. Développement de lignes directrices et de stratégies pour la gestion du risque des infrastructures de transport construites sur un pergélisol en dégradation   6 / 27

Calendrier du programme démarré en avril 2012 Projet / activité 2012 2013 2014 2015 2016 2017 1- Amélioration des connaissances Suivi des sites d’essai (Beaver Creek, Tasiujaq) Paramètres d’ingénierie 2- Identification et caractérisation a. Méthodes géophysique et thermique b. Analyse de profils c. Essais oedométriques in situ d. Comportement mécanique des sols marginalement gelés 3- Techniques d’adaptation a. Modélisation (labo. et num.) b. Traitements d’entretien c. Lignes directrices et stratégies Rapports (E: d’étape; F: final) E F Maîtrise Doctorat Maîtrise Stage Maîtrise Maîtrise Maîtrise Maîtrise Maîtrise Stage Doctorat 7 / 27

5. Mise à jour du programme Projets terminés 2c- Développement d’un carottier pour la caractérisation in-situ du pergélisol. Cédric Flécheux (MSc) 3a,b- Stabilisation thermique des remblais routiers construits sur pergélisol à l’aide de surface à albédo élevé. Simon Dumais (MSc) 8 / 27

Développement d’un carottier pour la caractérisation in-situ du pergélisol Lecture déplacement Tête Partie consolidation Logement vérin Vernier Tige du vérin Connexions électriques, pneumatique et évacuation eau drainée Sciage et découpe par copeaux 9 / 27

Chargement Filtre en inox poreux Tube d’étanchéité Elément chauffant électrique 1,3 m Dint = 30 mm Dext = 76 mm 10 / 27

Constitution des barils Foreuse Minuteman Constitution des barils Plateforme Silt Sable Epaisseur moyenne lentilles glace 4,6 cm 2,2 cm Epaisseur moyenne couches de sol 7,4 cm 4,3 cm % glace en excès 40% 33 % Baril de sol 11 / 27

Pour drainage radial : déplacement en fonction du temps0,465 (McKinley,1961) Forage Fonte (20-40 min) 168 kPa de charge 12 / 27

Δ 15% 70 - 170 kPa 37% 13 / 27

Conclusion Performances du carottier : essais de consolidation Evaluation du tassement de fonte pour un chargement donné Estimation du Ccε Vitesse de consolidation : envisageable Améliorations Gestion du frottement Lecture du déplacement Routine de nettoyage 14 / 27

Définir une approche d’évaluation de la performance technique Stabilisation thermique des remblais routiers construits sur pergélisol à l’aide de surface à albédo élevé Objectifs Quantifier l’effet de l’albédo sur la température superficielle d’un revêtement Définir une approche d’évaluation de la performance technique 15 / 27

Section d’essai de Beaver Creek Alaska Highway Quatre surfaces Traitement de surface avec granulats clairs (L-BST) Enrobé froid Enduit de Lafrentz Enduit Perfect Cool A de Nippo Températures de surface enregistrées à partir d’août 2012 aux 4 heures Enregistrement des radiations solaires, vitesse du vent et température de l’air Albedo Enrobé L-BST Nippo Lafrentz Août 2012 0,04 0,23 0,40 0,60 Mai 2013 0,14 0,29 0,55 16 / 27

Bilan d’énergie simplifié Radiation diffuse Radiation solaire directe Convection Radiation infrarouge absorbée Radiation infrarouge émise Vent Revêtement routier Remblai routier Conduction 0=𝑞 𝑟 + 𝑞 𝑐 + 𝑞 𝑒 + 𝑞 𝑔 Solar radiation 𝑞 𝑟 = 1−𝑎 𝑞 𝑖 Convection 𝑞 𝑐 = ℎ 𝑐 ( 𝑇 𝑠 − 𝑇 𝑎 ) FIR radiation 𝑞 𝑒 =𝜎 𝜀 𝑠 𝑇 𝑠 4 − 𝜀 𝑠𝑘𝑦 𝑇 𝑎 4 Conduction 𝑞 𝑔 =−0,085 𝑞 𝑖_𝑚𝑎𝑥 𝑠𝑖𝑛 𝑛−2 𝜋 6 17 / 27

Modèle de calcul de la température de surface 18 / 27

Propriétés des surfaces à albédo élevé Properties Testing methods Reflectivity Albedo Pyranometer (ASTM-E1918) Skid resistance Micro texture British pendulum (ASTM-E303) Macro texture Sand patch test (ASTM-E965) Durability Abrasion resistance Sand blast method Adhesion to substrate Direct tension test Freeze/thaw cycle resistance Freeze in air at -18°C, thaw in water at 4°C (ASTM-C666) Tension test Skid resistance Abrasion resistance 5 cycles 25 cycles 19 / 27

5. Mise à jour du programme Projets en cours 1- Développement d'une procédure de conception tenant compte de l’accumulation de neige le long du remblai. Florence Lanouette (MSc) *présentation 1- Développement d’une méthodologie pour la conception de systèmes de drainage à faible impact. Julie Malenfant-Lepage (PhD) *présentation 2a- Analyse gravimétrique et profil thermique. Benoît Loranger (MSc) *présentation 2b- Analyse des profils longitudinaux pour caractériser la dégradation du pergélisol et du gel saisonnier sous des chaussées existantes. Céline Carreau (court stage) Laurie-Anne Grégoire (MSc) *présentation 20 / 27

5. Mise à jour du programme Projets en cours 2d- Comportement mécanique des sols marginalement gelés. Mathieu Durand-Jézéquel (MSc) *présentation   3a,b- Stabilisation thermique des infrastructures de transport construites sur pergélisol instable à l’aide de surface à albédo élevé. Caroline Richard (MSc) *présentation 3c- Analyse quantitative de risque des infrastructures linéaires allant des propriétés géotechniques aux impacts sociaux. Heather Brooks (PhD) *présentation 21 / 27

Projets associés à Arquluk Suivi thermique et mécanique de la route d’accès à l’aéroport de Salluit, Nunavik Transports Québec Lié au thème 3-c 22 / 27

Projets associés à Arquluk Étude du régime thermique autour des ponceaux construits sur pergélisol. Loriane Perier (MSc) *présentation Transports Canada Lié au thème 1-a 23 / 27

6. Gestion du programme Comité de projet impliquant 2 ou 3 partenaires rencontre via le web Au début du projet: révision par les partenaires de la revue de littérature et plan de travail À la fin du projet: implémentation des produits de la recherche 24 / 27

6. Gestion du programme - Première rencontre, automne 2014 Thème 1 (neige): Transports Québec Thème 2 (gravimétrie): Transports Québec (fin de projet) Thème 2 (profils longitudinaux): Transports Québec Thème 3 (gestion du risque): Transports Québec, Ouranos - Première rencontre, hiver 2015 Thème 1 (drainage): Transports Québec Thème 2 (comportement mécanique des sols): Inspec-Sol Thème 3 (albédo): Colas, Nippo etTransports Québec 25 / 27

7. Discussion – tour de table 8. Publications 2013-2014 Affiche/Orale: Permafrost Network of Expertise Workshop, Fairbanks, juin 2013 Pan-Territorial Permafrost Network, Yellowknife, novembre 2013 Centre d’études nordiques – Rencontre annuelle (Univ. Laval), Québec, fév 2014 AQTr – Association des transports du Québec, Québec, mars 2014 Permafrost Network of Expertise Workshop, Dawson, juin 2014 EUCOP - Europeen Conference on Permafrost, Portugal, juin 2014 ISPE - International Symposium on Permafrost Engineering, Chine, août 2014 ATC - Association des transports du Canada, Montréal, septembre 2014 26 / 27

8. Publications 2013-2014 (suite) Présentation des projets Arquluk dans de futures conférences International Conference on Cold Region Engineering, Salt Lake City, juin 2015 AQTr – Association des transports du Québec, Québec, mars 2015 ATC - Association des transports du Canada, Charlottetown, septembre 2015 Conférence canadienne sur le pergélisol (Conférence canadienne de géotechnique), Québec, octobre 2015 9. Varia   10. Prochaines rencontres Whitehorse, printemps 2015 Québec, automne 2015 27 / 27

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