Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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
2017-05-17 2
PROBLÉMATIQUE
2017-05-17 2
Pourlacaractérisationgéotechniquedespergélisols:
• Carottagedesolsgelés
• Essaisdeconsolidationaudégelenlaboratoire
2017-05-17 3
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.
2017-05-17 7
MÉTHODOLOGIE - CONTRAINTES
2017-05-17 8
MÉTHODOLOGIE - CONTRAINTES
2017-05-17 9
Essaideconsolidation
• Tassementdedégelsousunechargedonnée• Vitessedeconsolidation(rapidité)
MÉTHODOLOGIE - CONTRAINTES
2017-05-17 10
Equipementdeforage
• Foreuselégèreetportable• Forageàsec
Essaideconsolidation
• Tassementdedégelsousunechargedonnée• Vitessedeconsolidation(rapidité)
MÉTHODOLOGIE - CONTRAINTES
2017-05-17 11
Equipementdeforage
• Foreuselégèreetportable• Forageàsec
Essaideconsolidation
• Tassementdedégelsousunechargedonnée• Vitessedeconsolidation(rapidité)
Forages• Solsrichesenglace• Profondeurdetravail(pergélisol)atteinte
partubage(max2m)
MÉTHODOLOGIE - CONTRAINTES
2017-05-17 12
Equipementdeforage
• Foreuselégèreetportable• Forageàsec
Essaideconsolidation
• Tassementdedégelsousunechargedonnée• Vitessedeconsolidation(rapidité)
Forages• Solsrichesenglace• Profondeurdetravail(pergélisol)atteinte
partubage(max2m)
Aspectpratique • Facilitéd’entretien
PROTOTYPE
2017-05-17 13
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
2017-05-17 20
PROTOTYPE – PRINCIPE D’UTILISATION
2017-05-17 21
Tubage
PROTOTYPE – PRINCIPE D’UTILISATION
2017-05-17 22
Tubage
PROTOTYPE – PRINCIPE D’UTILISATION
2017-05-17 23
CarottageEssai
Tubage
PROTOTYPE – PRINCIPE D’UTILISATION
2017-05-17 24
CarottageEssai
Tubage
TESTS EN LABORATOIRE
2017-05-17 25
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
2017-05-17 32
CONCLUSION
Leprototypedéveloppépermetdesessaisinsitudeconsolidationaudégel:• rapidesetselondeschargementsverticauxdonnés• estimationdespropriétésdusoltelsAo,mvandCcε
Performancesducarottier:essaisdeconsolidation• Évaluationdutassementaudégelpourunchargementdonné• EstimationduCcε• Vitessedeconsolidation:envisageable
Améliorations• Gestiondufrottement• Lecturedudéplacement• Routinedenettoyage
Prochaineétape:Validationsurleterrain
2017-05-17 33
BÉNÉFICES
Lecarottieroedométrique aétéqualifiéde“percéemajeuredansl'ingénieriedupergélisol”àlaConférenceinternationalsurl’ingénieriedesrégionsfroidesen2015.
Collaborationentrel’universitéLaval(géniemécanique)etdespartenairesArquluk permettrad’apporterlesajustements finauxauprototypeetdefairedesessaissurleterrain.
Latechnologieestprotégéeparunbrevet canadienetleproduitfinaleseramanufacturé etcommercialisé.
2017-05-17 34
MERCI
ÀNOSPARTENAIRES
ETCOLLABORATEURS?