Une caractérisation géotechnique des sites d'étude de l'Isle-Verte et de Notre-Dame-des-Neiges, dans le Bas-Saint-Laurent, a permis de définir les principales caractéristiques physiques, minéralogiques, mécaniques et hydrauliques des silts argileux constituant ce dépôt. Ces sites sont constitués d'une couche de consistance très raide à dure qui surmonte une couche de consistance raide, avec la présence d'une couche de transition entre celles-ci. L'unité supérieure est fortement surconsolidée et montre des teneurs en eau d'environ 20 %, associées à des indices de liquidité près de 0. L'unité inférieure présente des teneurs en eau d'environ 30 %, associées à des indices de liquidité qui augmente jusqu'à 0,8 en profondeur. Plusieurs indices indiquent que le sol de l'unité inférieure est normalement consolidé ou légèrement surconsolidé, dont un rapport SuV/'v0 de 0,20 et des rapports Bq entre 0,8 et 1,0. L'unité intermédiaire joue un rôle de transition entre les unités supérieure et inférieure, avec des caractéristiques qui varient graduellement entre les deux unités. De façon générale, l'ensemble du dépôt possède des indices des vides très faibles, notamment pour les unités supérieures et intermédiaires, qui sont associés à des indices de compression entre 0,1 et 0,25. Le mode de mise en place de ce dépôt pourrait expliquer ses caractéristiques géotechniques. Il est probable qu'une réavancée glaciaire entre 12 400 et 12 000 ans B.P. ait déplacé du matériau argileux situé à des élévations plus importantes pour ensuite le déposer sur du matériau argileux déjà présent à des élévations plus faibles. L'unité inférieure semble normalement consolidée, ce qui implique que le glacier était semi-flottant et que les sols argileux qui ont été déplacés étaient gelés et collés sous le glacier. L'hypothèse de la combinaison du gel et d'une surcharge pourrait expliquer le fort degré de surconsolidation et les IL très faibles de l'unité supérieure.

Les buts de la présente recherche étaient d’examiner certains aspects concernant l’usage du piézocône comme outil d’investigation et de dimensionnement en géotechnique dans les sols argileux. Lors de la présente étude, une banque de données a été construite à partir des mesures effectuées au piézocône sur 31 sites bien documentés, répartis sur la majeure partie du territoire du Québec. Dans un premier temps, un effort important a été fait pour raffiner les corrélations entre les mesures du piézocône et celles obtenues de divers autres essais géotechniques, notamment avec la pression de préconsolidation et le rapport de surconsolidation. On a ensuite démontré les avantages du piézocône pour évaluer les gains de résistance sous les remblais construits par étapes en comparant ces résultats avec deux autres méthodes conventionnelles. Finalement, le problème de la stabilité des pentes naturelles a été examiné à travers l’analyse d’un glissement de terrain et l’investigation d’un talus adjacent de stabilité précaire présentant des zones de sol ramolli. La présente étude a permis de démontrer le grand potentiel d’utilisation du piézocône comme outil d’investigation et de dimensionnement dans les sols argileux.

Le Québec est le théâtre de nombreux glissements de terrain chaque année. Ces glissements de terrain peuvent être une menace pour les vies humaines ainsi que pour les infrastructures comme l'ont démontré l'évènement de Saint-Jean-Vianney en 1971 ayant causé la mort de 31 personnes ainsi que celui de Saint-Jude en 2010 ayant causé la mort de quatre personnes. Les glissements de terrain peuvent être influencés par le climat, mais des études récentes démontrent que le lien entre climat et stabilité des pentes est encore flou et méconnu. Une meilleure compréhension entre les évènements climatiques et les glissements de terrain est donc nécessaire. L'objectif de la présente étude est d'évaluer, par modélisation numérique, les conséquences de la variation des précipitations sur l'écoulement de l'eau souterraine et la stabilité d'une pente argileuse située dans le secteur de Saint-Luc-de-Vincennes dans un contexte de changements climatiques. Ces conséquences sont la variation de la recharge en sommet de talus, la variation du niveau d'eau dans la rivière Champlain à la base de la pente ainsi que l'érosion par cette même rivière à la base de la pente. Pour ce faire, une pente du secteur a été modélisée à l'aide des logiciels SEEP/W et SLOPE/W en régimes permanent et transitoire de manière à obtenir des charges hydrauliques semblables à celles observées sur le terrain. Les données de charges hydrauliques sur le terrain ont été mesurées à partir de trois nids de piézomètres contenant chacun quatre piézomètres à différentes profondeurs. Une fois le modèle de base bien calibré, les trois conséquences à l'étude ont pu être évaluées en modifiant les conditions limites et la géométrie du modèle. La variation de la recharge a été évaluée en faisant varier la condition de recharge en sommet de talus et dans la pente, la variation du niveau d'eau dans la rivière a été testée en faisant varier la condition de charge à la base de la pente au niveau de la rivière et l'érosion a été testée via deux géométries d'érosion. Les résultats de cette étude montrent que l'augmentation de la recharge ainsi que l'érosion ont un effet négatif sur la stabilité de la pente, tandis que la variation du niveau d'eau dans la rivière a un effet qui peut être positif et négatif. C'est cette dernière variable qui a d'ailleurs le plus d'effet sur la stabilité de la pente, suivi par l'érosion et la variation de la recharge. De récentes études indiquent que les précipitations et les évènements de précipitation devraient augmenter dans les années à venir dans l'est du Canada tandis que les débits moyens des rivières du sud du Québec devraient augmenter en hiver et diminuer au printemps, en été et à l'automne. Ces changements influenceront les dynamiques de recharge, de variation du niveau d'eau dans les rivières et d'érosion. Il est donc attendu que la stabilité de la pente à l'étude en soit influencée négativement.

Des glissements de terrain rétrogressifs se produisent régulièrement dans les argiles sensibles dans l’est du Canada. Ces dépôts d’argile se sont mis en place dans les fonds marins des Mers de Champlain, de Laflamme et de Goldthwait suite à la dernière déglaciation. Lorsque ces dépôts ont progressivement émergés, les argiles ont été lessivées par l’infiltration d’eau douce en surface. La diminution de la salinité de l’eau interstitielle dans ces argiles augmente leur sensibilité et des glissements de terrain majeurs peuvent survenir sous de telles conditions. La tomographie de résistivité électrique est une méthode géophysique qui présente un bon potentiel pour identifier et délimiter les zones d’argile sensible qui sont à risque de glissement de terrain. En effet, la résistivité électrique d’une argile est directement liée à la salinité de l’eau interstitielle. Afin de vérifier ce potentiel, une campagne d’investigation géotechnique et géophysique a été effectuée sur un dépôt d’argile de plus de 50 m d’épaisseur situé dans le secteur de la rivière Chacoura, à Louiseville, Québec. Deux tomographies de résistivité électrique, sept essais de pénétration au piézocône dont six avec mesure de la résistivité électrique et quatre forages avec échantillonnage ont été réalisés. Des corrélations entre la résistivité électrique, la salinité et les propriétés géotechniques de l’argile de Louiseville ont été établies. Les résultats de la tomographie de résistivité électrique sont cohérents avec ceux des forages et des essais de pénétration au piézocône, et indiquent que cette méthode géophysique est applicable à la délimitation des zones d’argile sensible. Pour l’argile de Louiseville, une résistivité électrique de 10 Ω-m ou plus indique que l’argile est suffisamment sensible et propice aux glissements de terrain rétrogressifs. Un horizon d’épaisseur variable d’argile sensible a été identifié à Louiseville. / Sensitive clays in eastern Canada are prone to large landslides. These clays deposited on the Champlain, Laflamme and Goldthwait Sea floors following the last deglaciation. As these deposits gradually emerged, the clays were leached by the infiltration of fresh water from the surface. The decrease in salinity of the pore water in these clays increases their sensitivity and major landslides can occur in such conditions. Since the electrical resistivity of clay is directly related to the salinity of the pore water, electrical resistivity tomography is a geophysical method having a good potential for the identification and delineation of sensitive clay deposits vulnerable to landslides. With the objective to assess this potential, a geotechnical and geophysical investigation was carried out on a clay deposit of 50 m thick located in the Chacoura River area of Louiseville, Québec. Two electrical resistivity tomographies, seven cone penetration tests, six of those with electrical resistivity measurements, and four bore holes with sampling were carried out. This clay deposit is very uniform and its geotechnical properties vary progressively with depth. Correlations between electrical resistivity, salinity and geotechnical properties of this clay deposit were established. The results of electrical resistivity tomographies are consistent with those of the bore holes and cone penetration tests, and indicate that this geophysical method is applicable to the delineation of sensitive clay zones. For the Louiseville clay, a resistivity of 10 Ω-m or higher indicates that the clay is sensitive enough to be prone to large landslides. A sensitive clay horizon of variable thickness was delineated in the study site.

Le Québec est le théâtre de nombreux glissements de terrain chaque année. Ces glissements de terrain peuvent être une menace pour les vies humaines ainsi que pour les infrastructures comme l'ont démontré l'évènement de Saint-Jean-Vianney en 1971 ayant causé la mort de 31 personnes ainsi que celui de Saint-Jude en 2010 ayant causé la mort de quatre personnes. Les glissements de terrain peuvent être influencés par le climat, mais des études récentes démontrent que le lien entre climat et stabilité des pentes est encore flou et méconnu. Une meilleure compréhension entre les évènements climatiques et les glissements de terrain est donc nécessaire. L'objectif de la présente étude est d'évaluer, par modélisation numérique, les conséquences de la variation des précipitations sur l'écoulement de l'eau souterraine et la stabilité d'une pente argileuse située dans le secteur de Saint-Luc-de-Vincennes dans un contexte de changements climatiques. Ces conséquences sont la variation de la recharge en sommet de talus, la variation du niveau d'eau dans la rivière Champlain à la base de la pente ainsi que l'érosion par cette même rivière à la base de la pente. Pour ce faire, une pente du secteur a été modélisée à l'aide des logiciels SEEP/W et SLOPE/W en régimes permanent et transitoire de manière à obtenir des charges hydrauliques semblables à celles observées sur le terrain. Les données de charges hydrauliques sur le terrain ont été mesurées à partir de trois nids de piézomètres contenant chacun quatre piézomètres à différentes profondeurs. Une fois le modèle de base bien calibré, les trois conséquences à l'étude ont pu être évaluées en modifiant les conditions limites et la géométrie du modèle. La variation de la recharge a été évaluée en faisant varier la condition de recharge en sommet de talus et dans la pente, la variation du niveau d'eau dans la rivière a été testée en faisant varier la condition de charge à la base de la pente au niveau de la rivière et l'érosion a été testée via deux géométries d'érosion. Les résultats de cette étude montrent que l'augmentation de la recharge ainsi que l'érosion ont un effet négatif sur la stabilité de la pente, tandis que la variation du niveau d'eau dans la rivière a un effet qui peut être positif et négatif. C'est cette dernière variable qui a d'ailleurs le plus d'effet sur la stabilité de la pente, suivi par l'érosion et la variation de la recharge. De récentes études indiquent que les précipitations et les évènements de précipitation devraient augmenter dans les années à venir dans l'est du Canada tandis que les débits moyens des rivières du sud du Québec devraient augmenter en hiver et diminuer au printemps, en été et à l'automne. Ces changements influenceront les dynamiques de recharge, de variation du niveau d'eau dans les rivières et d'érosion. Il est donc attendu que la stabilité de la pente à l'étude en soit influencée négativement.

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Ce mémoire présente les résultats d’une étude du comportement sous sollicitations monotones et cycliques de l’argile sensible de Beauharnois. Cette étude entre dans le cadre d’un projet de recherche qui vise à faire une caractérisation dynamique des argiles sensibles de la mer Champlain. Une campagne d’investigations géotechniques a été effectuée sur le site de Beauharnois qui a permis de faire le prélèvement de plusieurs échantillons de très haute qualité à l’aide de l’échantillonneur Laval (Qualitas, 2014) et la réalisation d’une caractérisation géotechnique détaillée du dépôt tant in situ qu’au laboratoire. Le comportement mécanique a été étudié par des essais oedométriques, des essais triaxiaux et des essais de cisaillement simple à volume constant. Les essais sous sollicitations monotones ont permis de déterminer l’état limite de l’argile ainsi que les paramètres des Mohr-Coulomb à la rupture initiale et aux grandes déformations. L’étude du comportement de l’argile sous sollicitations cycliques a permis de déterminer la résistance cyclique du sol et aussi de mieux comprendre les mécanismes de dégradation de la résistance et de rupture sous ces sollicitations. Les résultats montrent que le sol peut subir un ramollissement cyclique avec de grandes déformations lors d’une sollicitation cyclique. La comparaison des résultats de cette étude avec d’autres études sur des argiles de la mer Champlain a permis de mettre en évidence la similitude du comportement de ces argiles sensibles. / This M.Sc thesis presents the results of a study of the behaviour of the sensitive Beauharnois clay under monotonic and cyclic loading. This study is a part of a research project for the dynamic characterizations of sea Champlain clay. A geotechnical investigation was carried out at Beauharnois site with performing several in situ tests and sampling clay by using high quality sampler. A laboratory testing program was carried out in order to do a geotechnical characterization of the soil and to study the behaviour under monotonic and cyclic loading. The mechanical behaviour was studied by triaxial tests and simple shear tests. The limit state curve and critical state line of the clay were determined by undrained triaxial tests. The cyclic tests were used to determine the cyclic résistance of the soil and also to understand the degradation process of strength of the soil and the mechanisms of failure under these loading. The results show that the soil can perform a cyclic softening with large déformations during a cyclic stress. The comparison of the results of this study with other studies on sea Champlain Sea clay show that there is the same behaviour under cyclic loading.

La vallée du Saint-Laurent est caractérisée par la présence d’argiles marines post-glaciaires susceptibles aux glissements de terrain. Un des facteurs responsables pour le développement des glissements de terrain est l’augmentation des pressions interstitielles dû à l’infiltration importante de l’eau dans le sol, ce qui réduit la contrainte effective du sol. Cette étude vise à comprendre la réponse des pressions interstitielles aux événements climatiques dans les dépôts argileux, ce qui permettra une meilleure compréhension des mécanismes qui entrainent les glissements de terrain et permettra d’aider à réduire leur impact. Le site d’étude est un terrain plat situé à Sainte-Anne-de-la-Pérade. La stratigraphie est caractérisée par la présence de deux couches argileuses, en alternance avec des couches de sable et de silt. Le site a été instrumenté à haute résolution spatiale et temporelle afin d’obtenir les données des conditions climatiques et les conditions hydrogéologiques et géotechniques du sol. Des essais ont aussi été réalisés en laboratoire et sur le terrain afin d’obtenir les propriétés géotechniques et hydrodynamiques des différentes couches de sol. Puis, une compensation barométrique par régression linéaire été appliquée pour les données de pressions interstitielles. Les résultats obtenus ont permis de réaliser des simulations afin de tenter de reproduire les données du site d’étude. L’interprétation des résultats a permis d’établir en premier lieu l’effet du climat sur l’infiltration de l’eau, qui dépend des précipitations, de la température et du gel du sol. Puis, les mécanismes responsables des variations de pressions interstitielles ont été identifiés, soit le climat, les propriétés des couches de sol ainsi que la rivière Sainte-Anne à proximité. L’interprétation des données et des simulations a permis de produire un modèle conceptuel représentant l’écoulement de l’eau souterraine. Finalement, le potentiel de glissement de terrain a été évalué pour le site et a été jugé faible dans les conditions actuelles. / The St-Lawrence Valley is characterized by thick and extensive post-glacial marine clay deposits that are susceptible to landslides. One important factor responsible for landslide development is the important pore water pressure increase due to the significant infiltration of water into the soil, which reduces the effective strength in the soil. This study aims at understanding pore pressure response to climatic events in clay deposits which will lead to a better knowledge of the mechanisms that trigger landslides and could help to reduce their impact. The study site is a flat terrain located in Ste-Anne-de-la-Pérade. The stratigraphy is characterized by two clay layers, alternating with sand and silt layers. The study relies on high resolution spatial and temporal meteorological, geotechnical and hydrogeological observations. Laboratory tests on samples from the site and field investigations were done in order to measure the geotechnical and hydraulic properties of the soils. Barometric compensation by linear regression was also applied on pore pressure data. The results obtained allowed us to realise simulation in order to try to reproduce the study site data. The interpretation of the results firstly established the effect of the climate on the infiltration of water, which depends on precipitation, temperature and freezing of the soil. Then, the mechanisms responsible for variations in pore pressures were identified, which are the climate, the properties of the soil layers and the nearby Ste-Anne River. Interpreting data and simulations led to a conceptual model representing the flow of groundwater. Finally, landslide potential was assessed for the site and was considered low under current conditions.

Ce projet de maîtrise présente le modèle stratigraphique et géomorphologique du glissement de Saint-Barnabé-Nord, survenu le 10 décembre 2005, et la caractérisation géotechnique des matériaux y étant impliqués. Il s’agit d’un étalement latéral survenu dans des argiles silteuses surconsolidées (OCR entre 1.5 et 3.2) de la mer de Champlain dont la résistance au cisaillement non drainée est plus élevée que 100kPa. L’étude de cet étalement latéral a démontré la nécessité de l’utilisation du concept de rupture progressive afin d’éclaircir la compréhension des étalements latéraux. La vérification de l’applicabilité du modèle de Bernander et al. (1988 et 1989) et Bernander (2000), utilisant la rupture progressive, sur un étalement latéral a donc été réalisée avec le cas du glissement de Saint-Barnabé-Nord. Cette modélisation a permis d’analyser le risque d’une rupture locale causée par une force d’extension ou par un déplacement, pouvant être induit par le fluage ou l’érosion, qui expliquerait la formation des premiers horsts et grabens, typiques aux étalements latéraux. / This study presents the stratigraphic and geomorphologic model of the Saint-Barnabé-Nord slide, which occurred on December 10th 2005, and the geotechnical characterization of the material involved in this slide. This lateral spread occurred in a Champlain sea silty clay deposit that is over consolidated (OCR varies between 1.5 and 3.2) and has a shear strength over 100kPa. The study of this slide demonstrates the necessity of the use of a progressive failure concept to get a better understanding of lateral spreads. The applicability of Bernander et al. (1988 and 1989) and Bernander (2000) progressive failure analysis was shown for a lateral spread with the case of the Saint-Barnabé-Nord slide. The modelisation enabled to analyze de risk of a local failure induced by an extension force or by a deformation, caused by creep or erosion, which could explain the formation of the first horsts and grabens typical of lateral spreads.

Le phénomène des glissements de terrain superficiels est jusqu'à maintenant malcompris. Cependant, les pluies diluviennes du Saguenay en juillet 1996 qui déclenchèrent plus d'un millier de glissements de ce type-là et provoquèrent de lourds dégâts ont attiré l'attention sur ce phénomène. Le ministère des transports du Québec et le département de génie géologique de l'Université Laval ont déjà mené plusieurs études sur ce sujet. Afin d'améliorer les connaissances déjà acquises, cette étude a pour but de réaliser la caractérisation mécanique de la croûte argileuse de Maskinongé et de déterminer l'influence du degré de fissuration sur la résistance de cette argile. Pour cela un programme en laboratoire a été défini sur des échantillons provenant de ce site permettant de déterminer les différents paramètres d'états et d'observer le comportement de ce matériau dans une cellule soumis à différents états de contraintes. L'analyse des données acquises a permis de mettre en évidence un certain nombre de remarques concernant l'enveloppe de rupture de l'argile de Maskinongé selon qu'il soit dans un état intact ou fissuré. De plus, des essais de cisaillement à contrainte déviatorique constante ont permis d'observer l'influence du cheminement de contrainte sur l'enveloppe de rupture.