La présente étude porte sur la caractérisation des particules fines des différentes fractions (< 400 um, < 160 um, < 80 um) des matériaux granulaires MG-20 de fondation routière par l'essai au bleu de méthylène. Elle se situe dans le cadre de la Chaire de Recherche en Exploitation des Infrastructures soumises au Gel (CREIG) de l'Université Laval. L'influence de la dimension des particules fines soumises à l'essai vis-à-vis du degré d'adsorption du bleu de méthylène a été évaluée à l'aide de l'essai au bleu de méthylène conventionnel, suivant la norme «LC 21-255, "détermination de la valeur au bleu de méthylène des sols et des granulats» du Ministère des Transports du Québec, MTQ », et selon l'approche développée à l'université Laval, à l'aide d'un spectrophotomètre. Les essais au bleu de méthylène ont montré que la détermination de la valeur au bleu (VB) ou de la surface spécifique (Ss) des sols à l'aide du spectrophotomètre élimine plusieurs facteurs d'erreur que l'on retrouvait avec la méthode conventionnelle (i.e. méthode du papier filtre). Ainsi, il s'est avéré que la valeur au bleu à l'aide du spectrophotomètre (VBs) est plus adéquate que la valeur au bleu avec la méthode du papier filtre (VBPF) du fait que la procédure utilisée pour l'obtention de ces valeurs est la plus objective. Il a été aussi démontré que les relations établies entre la surface spécifique (Ss) et le pourcentage des fines inférieures à 80 um (% particules fines <80 um) sont beaucoup plus valides que celles faites à partir du pourcentage de fins, puis celles représentant l'influence du type du minéral argileux et sa proportion par rapport à la masse totale dans le sol. De plus, l'approche développée par Konrad (1999) entre le potentiel de ségrégation (SP0) et les propriétés d'indice sur des sols fins a indiqué une forte corrélation entre le potentiel de ségrégation (SP0), la surface spécifique des fines < 80 um (Ss <so um) et la dimension moyenne des fines < 80 um (dso (FF)) du MG-20. Il a été montré également que la valeur au bleu (VB) ou la surface spécifique (Ss) des fines non argileuses, déterminées par la méthode d'adsorption de bleu de méthylène, sont fortement influencés par l'état de surface et la porosité intragranulaire du grain, menant ainsi à des surestimations de la capacité d'adsorption du matériau dont les grains sont altérés.

Le projet de maîtrise présenté consiste en l'étude comparative de la performance en laboratoire de matériaux granulaires (MG) stabilisés. Les travaux ont été réalisés en laboratoire à l'aide d'essais de cisaillement direct et indirect par compression non confiné sur un MG-20B. Les paramètres variés lors de l'étude sont la concentration, la teneur en eau, la proportion et le pourcentage de particules fines. Les matériaux stabilisant expérimentés proviennent de trois familles de produits : agents d'agglomération de particules (ciment type-GU), agents de cohésion chimiques (CaCb et saumure naturelle) et autres agents (polymères). Les essais ont permis de définir une matrice de produits stabilisants qui sera utilisée pour les essais à l'aide du Simulateur climatique et mécanique. Elle comprend les deux types de produits soit les produits abat-poussières (CaCh, saumure naturelle et polymère) et les produits stabilisants (ciment, polymère). Cette matrice servira lors des prochains essais en laboratoire et sur le terrain.

Cette thèse contribue au domaine de la modélisation en centrifugeuse géotechnique des barrages en enrochement. Étant donné que les essais œdométriques sont généralement utilisés pour estimer les déformations verticales de la partie centrale des barrages en enrochement, une étude comparative a été réalisée entre les déformations verticales des modèles en centrifugeuses d’assemblages de particules de roche avec des pentes non supportées (2D) et les déformations verticales observées au cours des essais œdométriques (1D). Les deux types d’essais ont été effectués sur des assemblages de particules de roche avec la même granulométrie, tout en tenant compte de l’effet de la compacité. La comparaison a montré que pour une densité relative donnée, les modèles en centrifugeuses ont subi des déformations verticales plus élevées que celles des spécimens œdométriques et que le rapport entre les déformations verticales des sommets des modèles et celles obtenues lors des essais œdométriques diminue quand la densité relative augmente. De plus, une autre série d’essais en centrifugation a été réalisée sur des modèles de barrages en enrochement avec des noyaux centraux minces pour simuler le comportement typique de ce type de barrages pendant la construction et le remplissage du réservoir, tout en explorant les effets de la granulométrie et d’échelle sur la réponse de ces modèles. Ces modèles ont différentes granulométries alors qu’ils ont la même densité relative. Tout au long des essais, la rigidité de réponse a été plus élevée quand le coefficient d’uniformité des granulométries des modèles augmente pour la même taille maximale des particules et quand la taille maximale des particules diminue pour des granulométries parallèles. La taille des particules dans les grandes structures en enrochement telles que les barrages en enrochement empêche les essais de laboratoire sur ces matériaux et par conséquent, la prédiction du comportement sur le terrain nécessite le développement d’une méthode d’analyse afin d’extrapoler les résultats des essais de laboratoire tout en prenant les effets d’échelle et de la granulométrie en compte. Une méthode d’analyse est adoptée dans ce travail afin d’extrapoler les résultats des essais en centrifugeuses menés sur les modèles, déjà mentionnés, des barrages en enrochement avec des noyaux centraux minces, ce qui a permis la prédiction des déformations verticales de différentes zones du barrage de la Romaine 2. Cette méthode d’analyse est basée sur les effets d’échelle sur l’aptitude à la fragmentation des matériaux granulaires et il tient compte des résultats expérimentaux passés relatifs à cette question. Les valeurs prédites des déformations verticales de différentes zones du barrage de la Romaine 2 étaient dans le même ordre des valeurs des mesures in situ pendant la construction et le premier remplissage. / This thesis contributes to the domain of geotechnical centrifuge modeling of rockfill dams. Given that odometer testing is usually used to estimate the vertical deformations of the central part of rockfill dams, a comparative study was performed between the vertical deformations of centrifuge models of rock particle assemblages with unsupported slopes (2D) and the vertical deformations observed during oedometer tests (1D). Both types of testing were conducted on rock particle assemblages with the same gradation while considering the effect of compactness. The comparison showed that for a given relative density, the centrifuge models experienced higher vertical deformations than those of the oedometer specimens and the ratio between the vertical deformation of the top of the models and that obtained during the oedometer tests decreases as relative density increases. Furthermore, another series of centrifuge tests was conducted on models of rockfill dams with thin central cores to simulate the typical behavior of such type of dams during construction and reservoir impoundment while exploring the effects of gradation and size scale on the response of these models. These models have different gradations while they have the same relative density. Throughout the tests, the response stiffness was higher as uniformity coefficient of the models’ gradations increases for the same maximum particle size and as maximum particle size decreases for parallel gradations. Particle size in large rockfill structures such as rockfill dams prevent laboratory testing of these materials and consequently, the prediction of field behaviour requires the development of an analysis method in order to extrapolate the laboratory testing results while taking the effects of size scale and gradation in consideration. An analysis method is adopted in this work in order to extrapolate the results of the centrifuge tests conducted on the already mentioned models of rockfill dams with central thin cores, which allowed the prediction of vertical deformations of different zones of the Romaine 2 dam. This analysis method is based on size scale effects on the crushability of granular materials and it considers past experimental findings relating to this issue. The predicted values of vertical deformations of different zones of the Romaine 2 dam were in the same order of the field measurement values during construction and reservoir impoundment.