La caractérisation du comportement des sols d’infrastructure est très importante pour le dimensionnement et la longévité d’une structure de chaussée. Certaines propriétés mécaniques des sols d’infrastructure, comme la déformation et le module réversible, sont obtenues en effectuant des essais triaxiaux de laboratoire. Ces essais, bien que plus précis, sont longs et coûteux à réaliser. Une des alternatives à ces essais est l’utilisation d’équipements portatifs, utilisables sur le terrain. L’un de ces équipements est le déflectomètre portable. C’est un appareil de mesure in situ de la déflexion, qui permet également de mesurer un module de déformation dit « élastique ». En se servant des historiques de charge et de déflexion également obtenus durant les essais, certains paramètres permettant d’évaluer la viscoélasticité des sols peuvent être déterminées. Le but de ce projet est donc de caractériser le comportement des sols d’infrastructure de chaussée en se basant sur l’hypothèse d’un comportement viscoélastique. Les essais de déflexion ont été effectués sur trois sols typiques du Québec, à différents états de saturation et de contraintes. À partir des résultats obtenus, un modèle de prédiction du module de déformation du déflectomètre a été mis en place. La réponse du matériau en fonction de la fréquence de chargement a également été évaluée. Pour cela, des essais triaxiaux de mesure de la déformation en fonction de la fréquence ont été effectués sur les mêmes sols et dans les conditions physiques les plus proches possibles de celles des essais de déflexion. En combinant les résultats des essais de déflexion avec ceux des essais triaxiaux, le modèle de Burger a été utilisée, dans les cas applicables, pour modéliser la réponse des matériaux en fonction du temps d’application de charge. / The characterization of subgrade soils’ behaviour is very important for the design and longevity of a pavement structure. Some mechanical properties of subgrade soils, such as their resilient modulus and sensitivity to deformation, are obtained by performing triaxial laboratory tests. Those tests are more precise but long and expensive to perform. One of the alternative solutions to those tests is the determination of these parameters by means of portable equipment, usable in the field. One of those equipment is the Light Weight Deflectometer (LWD), an in-situ deflection measuring device, which also measures an «elastic » modulus. Using the load and deflection histories, also measured during the tests,viscoelastic parameters can be determined. The purpose of this project is to characterize the behaviour of the subgrade soils, with the assumption of viscoelasticity. Deflection tests were performed on three typical soils from the Quebec province, with different saturation and stress levels. From the results, a prediction model of the modulus was established. The material response, depending on the load frequency, was also evaluated. To do so, triaxial tests were performed on the same soils and in the closest physical conditions to the deflection tests. By combining the results from both tests, Burger’s model was used, where applicable,to model the time dependant response of the material.

Cette thèse s'inscrit en continuité avec les recherches antérieures menées pour développer l'analyse des essais du deflectometre à masse tombante (FWD) par des méthodes dynamiques où la nature transitoire de son chargement est considérée. D'une part, un programme, nommé ADCES, a été développé à l'aide de la méthode des éléments spectraux pour modéliser efficacement la propagation des ondes dans un milieu multicouche axisymétrique sollicité en surface par l'impact du FWD. Chaque couche est considérée isotrope et représentée par un élément spectral viscoélastique linéaire avec amortissement hystérétique ou visqueux. De plus, le problème inverse a été résolut avec le programme UCODE où la méthode Levenberg-Marquardt est utilisée pour minimiser la somme des moindres carrés entre les historiques de déflexion mesurés et calculés afin de déterminer les modules élastiques inconnus des couches de la chaussée. La précision et l'efficacité de la méthodologie d'inversion ADCES - UCODE a été étudiée avec des données synthétiques et expérimentales du FWD. D'autre part, il a été démontré que la méthode dynamique est opérationnelle pour l'analyse des essais FWD, en confrontant les historiques de déflexion prédits avec ceux mesurés indépendamment par six accéléromètres installés en surface dans les champs proche et éloigné. Les essais FWD ont été effectués sur deux chaussées flexibles construites sur un site expérimental près de la ville de Québec, Canada. Les meilleures coïncidences entre les déflexions prédites et mesurées ont été observées lorsque le comportement du revêtement était modélisé avec le modèle viscoélastique d'Huet-Sayegh. La capacité de prendre en compte le comportement visqueux du revêtement constitue un net avantage de la méthode dynamique. Finalement, cette recherche a montrée que les modules élastiques du sol obtenus par calcul inverse selon la méthode dynamique sont plus réalistes que ceux fournis par l'approche statique traditionnelle. / This thesis contributes to the field of research dealing with the development of dynamic methods for falling weight deflectometer (FWD) tests analysis where the transitory nature of its loading is considered. On the one hand, a program, named ADCES, was developed using the spectral element method to efficiently model the propagation of waves in an axisymmetric layered medium subjected to an impact on its surface. Each layer is considered isotropic and represented by a linear viscoelastic spectral element with hysteretic or viscous damping. Moreover, the inverse problem was solved with the program UCODE where the LevenbergMarquardt method is used to minimize the sum of least squares between the measured and computed time deflection histories in order to backcalculate unknown layer elastic moduli. Accuracy and efficiency of the ADCES - UCODE inversion methodology was studied with synthetic and experimental FWD data. On the other hand, this study demonstres that the dynamic method is operational for the analysis for FWD tests by confronting the predicted time deflection histories with those measured independently by six accelerometers installed in the near and far fields. FWD tests were carried out on two flexible pavements built in an experimental test facility near Québec City, Canada. Best agreements between computed and measured deflections were observed when the behaviour of the asphalt concrete surface is modeled with the viscoelastic Huet-Sayegh model. The capacity to take into account the viscous behaviour of the asphalt concrete surface constitutes a clear advantage of the dynamic method. Finally, this research shows that the elastic moduli of the subgrade obtained by backcalculation with the dynamic method are more realistic than those provided by the traditional static approach.