effet du drainage sur la performance des structures de … · 2013-01-10 · • proctor •...
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Effet du drainage sur la performance
des structures de chaussées
Projet 1B-1
Projet de fin d’étude
Chargée de projet : Catherine Savoie
Plan de la présentation
o Présentation de la problématique
o Objectifs
o Approche méthodologique
o Équipement et instrumentation
o Présentation des résultats
o Analyse des résultats
o Conclusion
Problématique
o Climat rigoureux
o Perte de propriétés mécaniques de la chaussée
o Soulèvement lors des cycles de gel/dégel
o Mauvais drainage des routeso Propriétés mécaniques de la chaussée
o Une des cause principale de dégradation des routes
Revue de littérature préliminaire
o Plusieurs essais in-situ avec différentes disposition des géotextiles
• S. Henry, K. et al., 2001, Geocomposite capillary barriers to reduce frost heave in soils
• Lafleur, J. et al., 1996, Efficiency of Geosynthetic Lateral Drainage in Northern Climates
• Christopher, B., et al., Roadway Base and Subgrade Geocomposite Drainage Layer
o Diminution de la capacité de drainage par le gel, le confinement, engorgement de particules et la précipitation de sel de déglaçage dans le système
o Nécessité de plus de recherche
Objectifs
o Mesurer l’efficacité relative de systèmes de drainage en termes d’ :
o Évolution du degré de saturation des couches
o Évolution du module rétrocalculé de la chaussée par rapport à une chaussée référence
o Élaboration d’une méthodologie de travail
Approche méthodologique préliminaire
o Caractérisation de sols (Till, MG-112 et MG-20)• Granulométrie
• Proctor
• Densité / Absorption
o Construction de 2 cuves• Référence
• Avec écran drainant placé en circonférence de la cuve
o Saturation
o Drainage et prise de mesure déflectomètre (LWD)
Résultats de caractérisation des sols
o Granulométrie d50 (mm) % fines Coefficient d'uniformité (d60/d10)
Till 0,6 22 13,3
MG-112 0,5 7 6,0
MG-20 9 6 61,1
0.01 0.1 1 10 100Grosseur nominale (mm)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Pou
rcen
tage
de
pass
ant
Courbe granulométrique du MG-112
État volumique des couches
Cuve 1 Cuve 2
Till MG-112 MG-20 Till MG-112 MG-20
Hauteur de sol dans la cuve (m) 0,5 0,3 0,2 0,47 0,3 0,2
Masse volumique du sol sec (kg/m3) σd 1859,71 1752,99 2258,96 1920,90 1697,65 2100,93
Masse volumique optimale (kg/m3) σ opt 2007 1800 2255 2007 1800 2255
Pourcentage de compaction visé (%) 90 95 98 90 95 98
Compaction σd /σopt 0,93 0,97 1,00 0,96 0,94 0,93
Présentation des résultats
0 4 8 12 16 20Temps (en jours)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Te
ne
ur
en
ea
u v
olu
miq
ue
Capteur ThétaprobeTillMG-112MG-20
Évolution de le teneur en eau en fonction du temps en jours selon les capteurs Thetaprobe
Cuve 1
0 4 8 12 16 20Temps (en jours)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Te
ne
ur
en
ea
u v
olu
miq
ue
Capteurs ProfilprobeProfondeur 225 mm MG-20Profondeur 325 mm MG-20Profondeur 425 mm MG-112Profondeur 625 mm MG-112Profondeur 1025 mm Till
Évolution de le teneur en eau en fonction du temps en jours selon les capteurs ProfilProbe
Cuve 1(de référence)
Récupération relative du module ( Et/Eo)
0 100 200 300 400Temps (h)
0.8
1.2
1.6
2
2.4
Réc
upér
atio
n re
lativ
e (E
t / E
o)
LégendeRécupration Emplacement ARécupération Emplacement BRécupération Emplacement CRécupération moyenne
Graphique des données de récupération en fonction du tempsPour les emplacements A, B et C et leur moyenne
Cuve 2 (avec drain)
0 100 200 300 400Temps (h)
0.8
1.2
1.6
2
Réc
upér
atio
n re
lativ
e du
mod
ule
Et /
Eo
(MP
a)
LégendeRécupération relative Cuve 2 (avec drain)Récupération relative Cuve 1 (référence)
Graphique des données de récupération en fonction du tempsComparaision des données de la cuve 1 et 2
Taux de drainage MG-112 Thetaprobe
0 100 200 300 400Temps (min)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Ten
eur
en e
au v
olum
étriq
ue
Capteurs ThétaprobeCuve 2 (avec drain)Cuve 1 (référence)
Comparaison du taux de drainage pour les 400 premières minutesdans le MG-112 pour les cuves 1 et 2
Impossible d’afficher l’image.
Taux de drainage MG-112 Profilprobe
0 100 200 300 400Temps (min)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Ten
eur
en e
au v
olum
étriq
ue
LégendeCuve 2Cuve 1
Comparaison du taux de drainage pour les 400 premières minutespour une profondeur de 625 mm pour les cuves 1 et 2
0 100 200 300 400Temps (min)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Ten
eur
en e
au v
olum
étriq
ue
Capteur ProfilprobeCuve 2 (avec drain)Cuve 1(référence)Régression linéaire cuve 1 m = -0,003Régression linéaire cuve 2 m = -0,006
Comparaison du taux de drainage pour les 400 premières minutespour une profondeur de 625 mm pour les cuves 1 et 2
Taux de drainage Till
0 100 200 300 400Temps (min)
0.34
0.36
0.38
0.4
0.42
0.44
Ten
eur
en e
au v
olum
étriq
ue
Capteur thétaprobeCuve 2 (avec drain)Cuve 1 (référence)
Comparaison du taux de drainage pour les 400 premières minutesdans le till pour les cuves 1 et 2
0 100 200 300 400Temps (min)
0.34
0.36
0.38
0.4
0.42
0.44
Ten
eur
en e
au v
olum
étriq
ueCapteur thétaprobeCuve 2 (avec drain)Cuve 1 (référence)Régression linéaire cuve 2, m = -9Régression linéaire cuve 1, m = -5
Comparaison du taux de drainage pour les 400 premières minutesdans le till pour les cuves 1 et 2
Discussion des résultats
o Résultats LWD limités
• Meilleure récupération du module avec drain
o Favorise l’écoulement de l’eau dans les matériaux granulaires
o Limitation par les parois de la cuve
o Séparation des drains du géotextile
Recommandation
o Utilisation d’un FWD en condition in-situ
• Connaître la réponse de chaque couche
o Montage d’autres cuves
0.01 0.1 1 10 100Grosseur nominale (mm)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1P
ourc
enta
ge d
e pa
ssan
tCourbe granulométrique du till
0.01 0.1 1 10 100Grosseur nominale (mm)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1P
ourc
enta
ge d
e pa
ssan
t
Courbe granulométrique du MG-20
Travaux de terrain
o Suite à la phase exploratoire H10
o Sections expérimentales en conditions de terrain contrôléeso Travaux de laboratoire pour supporter les résultats des essais de terrain
(caractérisation de base, conductivité hydraulique et succion matricielle)
o Objectifs des travaux de terrain:o Vérifier l’influence de la mise en place d’un géo composite dans une
structure de chaussée sur le drainage et la capacité portante en conditions normale (été) et de dégel (printemps)
o Vérifier l’influence sur le drainage de la localisation du géo composite à différents niveaux dans la structure de chaussée
o Établir le bénéfice technico-économique associé à l’utilisation des géo composites drainants dans les structures de chaussées
Travaux de terrain
o Aménagement d’une des 4 fosses au SERUL (Site Expérimental Routier de l’Université Laval)
o Sol d’infrastructure = Till (≈ 20% de particules fines)
o Longueur fosse = 30 mètres
o Quatre sections de 7,5 mètreso Géo composite à l’interface sous-fondation / infrastructure
o Géo composite à l’interface fondation / sous-fondation
o Géo composite vertical en drain de rive
o Référence (aucun géo composite)
Travaux de terrainVue en plan
* Des travaux sont présentement en cours pour évaluer la possibilité d’utiliser un capteurde succion matricielle qui pourrait être ajouté à l’équipement énuméré
Travaux de terrain
o Mesures en continu o Teneur en eau et température dans chaque couche
o Mesures ponctuelleso Déflectomètre à masse tombante (FWD), niveau piézométrique et
succion matricielle
Essais DuréeFréquence
FWD + Piézomètre
Été 10 jours48 h
(5 essais)
Printemps 35 jours7 jours
(5 essais)