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© Valérie St-Gelais, 2018 Analyse des données de contrôle de compactage en cont

© Valérie St-Gelais, 2018 Analyse des données de contrôle de compactage en continu (CCC) de planches d'essai en enrochement Mémoire Valérie St-Gelais Maîtrise en génie civil - avec mémoire Maître ès sciences (M. Sc.) Québec, Canada Analyse des données de contrôle de compactage en continu (CCC) de planches d’essai en enrochement Mémoire Valérie St-Gelais Sous la direction de : Jean Côté, directeur de recherche Marc Smith, codirecteur de recherche iii Résumé Des planches d’essai en enrochement ont été construites dans le but de déterminer les conditions de compactage optimales des zones d’enrochement de la Romaine-2. Ces planches d’essai ont été compactées en utilisant une nouvelle technologie de compactage, soit le contrôle de compactage en continu (Continuous Compaction Control (CCC)). L’objectif principal de ce mémoire est d’évaluer le potentiel d’utilisation de cette technologie pour l’analyse de la performance des barrages en remblai. Pour se faire, les données CCC des planches d’essai et les résultats des essais in-situ réalisés sur celles-ci ont été utilisés. Premièrement, une méthode de traitement des données CCC a été développée. Par la suite, à partir des données CCC triées et traitées des planches d’essai, un paramètre de compactage, dit CMVr, est développé. Ce paramètre est représentatif des conditions de compactage des différentes planches d’essai, tout comme les résultats des essais in-situ. Des relations ont donc été développées entre le CMVr et les modules de déformation issus des essais in-situ. Les résultats montrent que les modules de déformation augmentent avec l’augmentation du CMVr, tel qu’attendu. Toutefois, une dispersion non négligeable des données est observée autour des relations. Afin de confirmer les tendances obtenues, il est recommandé de réaliser plus d’essais in-situ pour un même matériau et de les effectuer à différentes passes de compacteur afin d’élargir le spectre d’énergie de compactage évalué. Autrement, la technologie CCC est considéré prometteuse pour l’analyse de performance des barrages en remblai. Vu son caractère continu, les zones de faiblesse peuvent être rapidement ciblées. Des analyses supplémentaires sont toutefois nécessaires afin d’utiliser le CCC dans le but d’estimer les tassements d’un barrage. v Table des matières Résumé ................................................................................................................... iii Table des matières .................................................................................................. v Liste des tableaux .................................................................................................. vii Liste des figures ...................................................................................................... xi Remerciements ..................................................................................................... xxi Introduction.............................................................................................................. 1 Mise en contexte .................................................................................................. 1 Problématique ...................................................................................................... 2 Objectifs de l’étude............................................................................................... 4 Organisation du mémoire ..................................................................................... 4 Chapitre 1 État des connaissances .................................................................... 7 1.1 Propriétés de l’enrochement ...................................................................... 7 1.1.1 Tassements des matériaux d’enrochement ......................................... 7 1.1.2 Modules de déformation ...................................................................... 9 1.2 Contrôle de compactage en continu (CCC) .............................................. 22 1.2.1 Définition générale ............................................................................. 22 1.2.2 Compaction Meter Value (CMV) ........................................................ 23 1.2.3 Autres paramètres de compaction existants ...................................... 30 1.2.4 Relations existantes ........................................................................... 37 Chapitre 2 Planches d’essai ............................................................................ 41 2.1 Description ............................................................................................... 41 2.2 Compactage ............................................................................................. 44 2.3 Essais in-situ ............................................................................................ 45 2.3.1 Mesure de masse volumique ............................................................. 45 2.3.2 Déflectomètre à masse tombante (FWD) .......................................... 48 2.3.3 Essai de chargement de plaque (PLT) .............................................. 50 2.3.4 Analyse multi-modale des ondes de surface (MMASW) .................... 54 2.3.5 Principales conclusions ..................................................................... 57 Chapitre 3 Méthodologie .................................................................................. 60 3.1 Traitement des données CCC .................................................................. 60 3.1.1 Triage des données CCC .................................................................. 60 3.1.2 Traitement des données CCC ........................................................... 70 3.2 Détermination d’un CMV représentatif ..................................................... 81 vi 3.3 Relations entre le CMVr et les modules de déformation obtenus des essais in-situ 86 3.3.1 Essais FWD et PLT ........................................................................... 86 3.3.2 Essais MMASW ................................................................................. 88 Chapitre 4 Résultats ........................................................................................ 93 4.1 Évolution du paramètre CMV en fonction du numéro de passe ............... 93 4.1.1 Planches compactées en 4 passes ................................................... 94 4.1.2 Planches compactées avec 8 passes ................................................ 98 4.2 Détermination d’un CMV représentatif ................................................... 101 4.2.1 Résultats typiques ........................................................................... 101 4.2.2 Analyse statistique des résultats...................................................... 109 4.3 Évaluation de l’influence des paramètres de compactage ..................... 112 4.4 Relations entre le CMVr et les modules de déformation obtenus des essais in-situ 116 4.4.1 Relations entre le CMVr et les modules de déformation issus des essais FWD et PLT ....................................................................................... 116 4.4.2 Relation entre le CMVr et les modules de Young issus des relevés MMASW ........................................................................................................ 119 Chapitre 5 Discussion .................................................................................... 121 5.1 Évolution du paramètre CMV en fonction du numéro de passe ............. 121 5.2 Détermination d’un CMV représentatif ................................................... 121 5.2.1 Justification du choix d’utiliser le CMVr comme CMV représentatif de la rigidité à la fin du compactage .................................................................. 122 5.3 Évaluation de l’influence des paramètres de compactage ..................... 125 5.4 Relations entre le CMVr et les modules de déformation obtenus des essais in-situ 127 5.4.1 Influence des conditions de compactage sur la relation CMVr-EPLT 128 5.4.2 Comparaison avec les relations de la littérature .............................. 131 5.4.3 Comparaison des relations CMVr-EPLT et CMVr-EMMASW ................. 133 5.5 Application de la méthode à un barrage réel .......................................... 135 Conclusion........................................................................................................... 141 Conclusions ..................................................................................................... 141 Recommandations ........................................................................................... 143 Bibliographie ........................................................................................................ 145 vii Liste des tableaux Tableau 1.1 : Facteurs influençant le tassement dans l’enrochement ..................... 8 Tableau 1.2 : Modules élastiques .......................................................................... 10 Tableau 1.3 : Modules de déformations d’enrochement issus d’études antérieures .............................................................................................................................. 20 Tableau 1.4 : Modes d’opération (Mooney & Adam, 2007) ................................... 28 Tableau 1.5 : Relations empiriques obtenues pour de l’enrochement issues de Liu et al. (2014) ........................................................................................................... 37 Tableau 2.1 : Exigences de mise en place pour la recharge interne d’un barrage selon H-Q et NGI ................................................................................................... 43 Tableau 2.2 : Conditions de mise en place des planches d’essai (Verret et al., 2013) ..................................................................................................................... 43 Tableau 2.3 : Caractéristiques des compacteurs utilisés pour les planches d’essai (Verret et al., 2013) ............................................................................................... 44 Tableau 2.4 : Masses volumiques sèches obtenues et corrigées (Verret et al., 2013) ..................................................................................................................... 47 Tableau 2.5 : Chargements appliqués pour un point d’essai FWD ........................ 48 Tableau 2.6 : Modules de déformation minimal et maximal obtenus des essais de déflectomètre à masse tombante (FWD) pour chaque planche ............................ 49 Tableau 2.7 : Modules de déformation minimaux et maximaux (EE et EEP) obtenus des essais de chargement de plaque (plaque de 750 mm) ................................... 53 Tableau 2.8 : Modules de Young minimal et maximal obtenus à partir des profils moyens des vitesses d’onde de cisaillement normalisées .................................... 57 Tableau 2.9 : Principales conclusions des essais de contrôle sur l'influence des conditions de mise en place étudiées .................................................................... 58 Tableau 3.1 : Information retenue après le tri préliminaire des données CCC ...... 62 Tableau 3.2: Résumé des résultats obtenus suite au triage des données CCC.... 69 viii Tableau 3.3 : Pourcentage du nombre de valeurs éliminées en fonction d’une valeur seuil de RMV de 20 (par levée pour chaque planche). ............................... 76 Tableau 5.1 : Comparaison de la moyenne et de la variance des distributions du CMVder, du CMVr et du CMVmoy ...................................................................... 124 Tableau 5.2 : Comparaison des conclusions issues des essais de contrôle et des données de compactage CCC (CMVr moyen) .................................................... 125 Tableau A.1: Modules de déformation élastiques et élasto-plastiques obtenus avec la plaque de 450 mm .................................................................................. 157 Tableau A.2: Modules de déformation élastiques et élasto-plastiques obtenus avec la plaque de 750 mm .................................................................................. 159 Tableau A.3: Modules de déformation obtenus avec l’analyse statique de la planche 1 ............................................................................................................. 161 Tableau A.4: Modules de déformation obtenus avec l’analyse statique de la planche 2 ............................................................................................................. 161 Tableau A.5 : Modules de déformation obtenus avec l’analyse statique de la planche 3 ............................................................................................................. 162 Tableau A.6 : Modules de déformation obtenus avec l’analyse statique de la planche 4 ............................................................................................................. 162 Tableau A.7 : Modules de déformation obtenus avec l’analyse statique de la planche 5 ............................................................................................................. 163 Tableau A.8 : Modules de déformation obtenus avec l’analyse statique de la planche 6 ............................................................................................................. 163 Tableau A.9 : Modules de déformation obtenus avec l’analyse statique de la planche 7 ............................................................................................................. 164 Tableau A.10 : Modules de déformation obtenus avec l’analyse statique de la planche 8 ............................................................................................................. 164 ix Tableau A.11 : Modules de déformation obtenus avec l’analyse statique de la planche 9 ............................................................................................................. 165 Tableau A.12 : Modules de déformation obtenus avec l’analyse statique de la planche 10 ........................................................................................................... 165 Tableau B.1 : Paramètres de rotation et de translation en x et y pour le changement de système d’axe de chaque planche ............................................. 176 Tableau B.2 : Description des étapes du triage par passe ................................. 181 Tableau B.3 : Statistiques des paramètres de vitesse et de temps d’acquisition du compacteur pour chaque levée de la planche 1 .................................................. 204 xi Liste des figures Figure 1: Coupe verticale du barrage Romaine 2 (modifié de Longtin et al., 2012) ................................................................................................................................ 2 Figure 1.1 : Relation non-linéaire contrainte-déformation d’un sol granulaire (Briaud, 2000) ........................................................................................................ 11 Figure 1.2 : Essai de chargement de plaque (PLT) ............................................... 14 Figure 1.3 : Essai au déflectomètre à masse tombante (FWD) ............................. 16 Figure 1.4 : Essai d’analyse multi-modale des ondes de surface (MMASW) ........ 17 Figure 1.5 : Méthode simplificatrice de Flitzpatrick pour l’évaluation du module de déformation pendant la construction (Hunter & Fell, 2003) ................................... 18 Figure 1.6 : Schéma d’un compacteur muni de la technologie CCC (White & Vennapusa, 2010) ................................................................................................. 22 Figure 1.7 : Vibration d’un rouleau compacteur induite par la rotation d’une masse excentrique (modifié uploads/Management/ analyse-amine.pdf