DÉVELOPPEMENT D UN CAROTTIER POUR LA … · Symposium Arquluk Québec,17mai2017 DÉVELOPPEMENT...

Symposium Arquluk Québec, 17 mai 2017

DÉVELOPPEMENT D'UN CAROTTIERPOUR LA CARACTÉRISATION IN-SITU

DU PERGÉLISOL

CÉDRIC FLÉCHEUX MSc.,INGÉNIEUR EN CONCEPTION DEPROJETS,TOYOTA BOSHOKU EUROPE NV,BELGIQUE

GUY DORÉ ing.PhD,PROFESSEUR,CEN,UNIVERSITÉ LAVAL

LOUIS GOSSELIN ing.PhD.,UNIVERSITÉ LAVAL

Collaboration

JeanRuel etsonéquipe,Atelierdudépartementde Génie mécanique,UniversitéLaval

Problèmesmajeurenrégionsdepergélisol:

• Tassementaudégel

• Comportementmécaniquedusollorsdudégel

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PROBLÉMATIQUE

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Pourlacaractérisationgéotechniquedespergélisols:

• Carottagedesolsgelés

• Essaisdeconsolidationaudégelenlaboratoire

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PROBLÉMATIQUE

2017-05-17 2

PROBLÉMATIQUE

4

Transportdeséchantillonsgelésdusiteaulaboratoire

PROBLÉMATIQUE

5

Transportdeséchantillonsgelésdusiteaulaboratoire

1)Echantillonnagedesolgelé+

2)Maintiendeséchantillonsgeléspendantletransport

PROBLÉMATIQUE

6

Transportdeséchantillonsgelésdusiteaulaboratoire

Couteux

1)Echantillonnagedesolgelé+

2)Maintiendeséchantillonsgeléspendantletransport

Complexe

Long

OBJECTIF

Améliorerlacapacitéàcaractériserlepergélisolsensibleaudégelendéveloppantuncarottiercapablederéaliserdesessaisinsitudeconsolidationdedégel.

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MÉTHODOLOGIE - CONTRAINTES

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MÉTHODOLOGIE - CONTRAINTES

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Essaideconsolidation

• Tassementdedégelsousunechargedonnée• Vitessedeconsolidation(rapidité)

MÉTHODOLOGIE - CONTRAINTES

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Equipementdeforage

• Foreuselégèreetportable• Forageàsec

Essaideconsolidation

• Tassementdedégelsousunechargedonnée• Vitessedeconsolidation(rapidité)

MÉTHODOLOGIE - CONTRAINTES

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Equipementdeforage

• Foreuselégèreetportable• Forageàsec

Essaideconsolidation

• Tassementdedégelsousunechargedonnée• Vitessedeconsolidation(rapidité)

Forages• Solsrichesenglace• Profondeurdetravail(pergélisol)atteinte

partubage(max2m)

MÉTHODOLOGIE - CONTRAINTES

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Equipementdeforage

• Foreuselégèreetportable• Forageàsec

Essaideconsolidation

• Tassementdedégelsousunechargedonnée• Vitessedeconsolidation(rapidité)

Forages• Solsrichesenglace• Profondeurdetravail(pergélisol)atteinte

partubage(max2m)

Aspectpratique • Facilitéd’entretien

PROTOTYPE

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LecturedéplacementTête Partieconsolidation Logementvérin

Vernier

Tigeduvérin

Connexionsélectriques,pneumatiqueetévacuationeaudrainée

Sciageetdécoupeparcopeaux

1,3m

Filtreeninoxporeux

Tubed’étanchéité

Elémentchauffantélectrique

1,3m

Filtreeninoxporeux

Tubed’étanchéité

Elémentchauffantélectrique

1,3m

Chargement

Filtreeninoxporeux

Tubed’étanchéité

Elémentchauffantélectrique

1,3m

Chargement

Filtreeninoxporeux

Tubed’étanchéité

ElémentchauffantélectriqueDint =30mm

Dext =76mm

1,3m

Chargement

PROTOTYPE – PRINCIPE D’UTILISATION

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PROTOTYPE – PRINCIPE D’UTILISATION

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Tubage

PROTOTYPE – PRINCIPE D’UTILISATION

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Tubage

PROTOTYPE – PRINCIPE D’UTILISATION

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CarottageEssai

Tubage

PROTOTYPE – PRINCIPE D’UTILISATION

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CarottageEssai

Tubage

TESTS EN LABORATOIRE

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ForeuseMinuteman

Silt SableEpaisseurmoyenne

lentillesglace 4,6cm 2,2cm

Epaisseur moyennecouchesdesol 7,4cm 4,3cm

%glaceenexcès 40% 33 %

Constitutiondesbarils

Plateforme

Barildesol

Testsenlaboratoiresurdessolsfins(silt)etgrossiers(sable)aveclentillesdeglacereconstituées.

TESTS EN LABORATOIRE - RÉSULTATS

26

Forage

Dégel(20-40min)

168kPadechargeappliquée

Pourdrainageradial:déplacementenfonctiondutemps0,465 (McKinley,1961)

0

50

100

150

200

0 1 2 3 4 5

Déplacem

ent(mm)

t0,465(min)0,465

Chargementde168kPaaprèsfonte

(Si-2)102

(Si-3)156

(Si-4)183

(Si-5)185

TESTS EN LABORATOIRE - RÉSULTATS

27

Forage

Dégel(20-40min)

168kPadechargeappliquée

Pourdrainageradial:déplacementenfonctiondutemps0,465 (McKinley,1961)

0

50

100

150

200

0 1 2 3 4 5

Déplacem

ent(mm)

t0,465(min)0,465

Chargementde168kPaaprèsfonte

(Si-2)102

(Si-3)156

(Si-4)183

(Si-5)185

Phase1Dégeletdrainagedel’eauenexcès

TESTS EN LABORATOIRE - RÉSULTATS

28

Forage

Dégel(20-40min)

168kPadechargeappliquée

Pourdrainageradial:déplacementenfonctiondutemps0,465 (McKinley,1961)

0

50

100

150

200

0 1 2 3 4 5

Déplacem

ent(mm)

t0,465(min)0,465

Chargementde168kPaaprèsfonte

(Si-2)102

(Si-3)156

(Si-4)183

(Si-5)185

Phase1Dégeletdrainagedel’eauenexcès

Phase2Consolidation

29

20%

30%

40%

50%

60%10 100 1000

ΔH

/H

0

σ (kPa)(Sa-1) 186 (Sa-2) 185 (Sa-3) 185 (Sa-5) 188 (Sa-6) 189

(Sa-7) 187 (Sa-8) 189 (Sa-9) 189 (Sa-11) 189

00

vH A mH

sD= + D

A0

mv

=Tassementinitialaudégel(eauenexcès)

Déplacementrelatifenfonctiondelachargeappliquéesurunéchantillondesableaveclentillesdeglace.

=Moduledecompressibilitévolumique

TESTS EN LABORATOIRE - RÉSULTATS

30

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%10 100 1000

StrainΔH

/H

σ (kPa)

Chargement parpaliers – Seuils àσfrottements

(Sa-1)186

(Sa-2)185

(Sa-3)185

(Sa-5)188

(Sa-6)189

(Sa-7)187

(Sa-8)189

(Sa-9)189

(Sa-11)189

37%

TESTS EN LABORATOIRE - RÉSULTATS

31

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%10 100 1000

StrainΔH

/H

σ (kPa)

Chargement parpaliers – Seuils àσfrottements

(Sa-1)186

(Sa-2)185

(Sa-3)185

(Sa-5)188

(Sa-6)189

(Sa-7)187

(Sa-8)189

(Sa-9)189

(Sa-11)189

Δ 15%

70- 170kPa

37%

TESTS EN LABORATOIRE - SYNTHÈSE

Tassementdûaudrainagedel’eauenexcès• +/- 10%d’erreurrelative

Vitessedeconsolidation• Problèmesd’enregistrementdesdonnées(manuel)

IndicedecompressionmodifiéCcε (série2)• Semblesurestimé:validationdesrésultatsparessaisœdométriquestandard• Influencedesfrottements:limitelaplagedechargementobtenue

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CONCLUSION

Leprototypedéveloppépermetdesessaisinsitudeconsolidationaudégel:• rapidesetselondeschargementsverticauxdonnés• estimationdespropriétésdusoltelsAo,mvandCcε

Performancesducarottier:essaisdeconsolidation• Évaluationdutassementaudégelpourunchargementdonné• EstimationduCcε• Vitessedeconsolidation:envisageable

Améliorations• Gestiondufrottement• Lecturedudéplacement• Routinedenettoyage

Prochaineétape:Validationsurleterrain

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BÉNÉFICES

Lecarottieroedométrique aétéqualifiéde“percéemajeuredansl'ingénieriedupergélisol”àlaConférenceinternationalsurl’ingénieriedesrégionsfroidesen2015.

Collaborationentrel’universitéLaval(géniemécanique)etdespartenairesArquluk permettrad’apporterlesajustements finauxauprototypeetdefairedesessaissurleterrain.

Latechnologieestprotégéeparunbrevet canadienetleproduitfinaleseramanufacturé etcommercialisé.

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MERCI

ÀNOSPARTENAIRES

ETCOLLABORATEURS?