Chargée de projet: Joannie Poupart 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

Déformation en compression Déformation en traction Problématique Tiré du Soleil, 26/02/2010, Autoroute 20, Québec 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

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

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

Déformation permanente p : Déformation plastique (permanente) R: Déformation élastique (réversible) σd: Contrainte déviatorique (σ1- σ3)

Trois types de comportement en déformation permanente Rupture p: Déformation permanente N: Nombre d’applications Instabilité -Rupture Stabilité

Méthodologie Matrice d’essais en laboratoire Essais de caractérisation: granulométrie,densité, Proctor, Micro-Deval, Los-Angeles, coefficient d’écoulement, etc. Essais mécanique: CBR, module réversible, triaxiaux, déformation permanente, simulateur à charge roulante Modéliser les résultats à l’aide du modèle de Dresden

Techniques de mesure en laboratoire Presse hydraulique Simulateur à charge roulante

Isolation de l’échantillon pour le gel Presse hydraulique Échantillon compacté Cellule triaxiale Isolation de l’échantillon pour le gel Chambre environnementale 152,4 mm 300 mm Bain thermique Paramètres imposés: (σ1- σ3) = 100kPa Confinement: 20 kPa Fréquence: 2 hertz N: 100 000 cycles

Essais de déformation permanente Teneur en eau optimale (wopt) Saturée Saturée-Gel-Dégel-Drainée Saturée-Gel-Dégel-Non drainée Grauwacke CN X Grauwacke CS Gneiss granitique CS Calcaire CS Basalte CS

Modélisation des résultats εp1* = f(N) Évalue εp1 à long terme Phase de rupture Paramètres: A: Post-compaction B: Taux de déformation C et D: Phase de rupture Modèle de Dresden εp1* = A(N/1000)B + C(eD*(N/1000) -1) A B C D 1* Trois phases de la déformation permanente

Exemple de modélisation B Grauwacke CS en condition wopt

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

Effet du niveau de saturation (Sr (%)) Sources % Fracturation Paramètre A moyen Gneiss granitique 72 % 0,4 Grauwacke, Calcaire, Basalte 100% 0,1

Évaluation de la déformation permanente par paliers W optimale Saturée Gelé-Dégelé Δεp1 ΔN = B Valider les paramètres empiriques obtenus à l’aide de la presse avec ceux obtenus par un essai sous charge roulante

Conclusion Des essais à l’aide d’une presse hydraulique ont permis d’évaluer l’accumulation de la déformation permanente à N=100 000 cycles pour quatre conditions environnementales et pour deux granulométries différentes (Essai au simulateur à charge roulante à venir) Bien que l’analyse et l’interprétation ne soient pas encore finalisées: Effet des changements environnementaux: Changement du degré de saturation (saturée: 1P=147 %) Changement de la densité et la post compaction (paramètre A) Effet de la granulométrie Effet des caractéristiques physiques des matériaux (% Fracturation)

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

Merci de votre attention! Questions?