Un montage expérimental a· été développé afin de mesur~r la conductivité thermique et la perméabilité intrinsèque d'assemblages de. cailloux. Le montage est composé d'une boîte de 1 m3 , isolée de 0.15 m de polystyrène. Deux plaques amovibles, composées d'un tuyau de cuivre en serpentin, permettent la cIrculation de fluide à température contrôlée au sommet et à la base de l'échantillon. La plaque du haut contient 4 fluxmètres qui permettent de mesurer le flux au sornrriet de l'échantillon pour des essais avec écoulement de chaleur vers le haut ou vers le bas. Des thermistances, installées sur plusieurs niveaux à l '.intérieur de l'échantillon permettent d'établir les profils de températures au centre et de chaque côté de la boîte. Les résultats obtenus de différents essais ont permis de développer et de valider une méthode d'analyse des donnés. Les essais avec écoulement de chaleur vers le haut et vers le bas ont été effectués sur 3 matériaux différents, soient des échantillons dont les diamètres passés par 50% des particules (d50) sont 169.3 (matériau 1), 140.0 (matériau 2) et 107.6 mm (matériau 3). Pour chacun de ces échantillons, les essais avec écoulement de. chaleur vers le bas ont permis de mesurer les coefficients de conductivité thermique effective qui sont, respectivement, de 1.03, 0.95 et 0.71 W/m~C. Les essais avec écoulement de chaleur vers le haut ont permis d'obtenir le nombre de Nusselt et, à partir de la relation Nu-Ra, le nombre de Rayleigh correspondant. Connaissant la conductivité thermique effective des matériaux et les propriétés de l'air à 20oe, la perméabilité intrinsèque des matériaux a pu être rétro-calculée à partir du nombre de Rayleigh. Les valeurs obtenues sont de 3.9,2.0 et 1.5 x10-6 m2 pour les matériaux 1,2 et 3 respectivement. Les résultats de la présente étude, couplés aux résultats d'études antérieures ont permis de valider un modèle de prédiction de la conductivité thermique effective, de même qu'un modèle de prédiction de la perméabilité intrinsèque car, pour une très grande plage de valeur du diamètre des particules (0.1-200 mm), les modèles de prédiction représentent bien les données.

La présente étude a consisté à analyser les caractéristiques hydrauliques de matériaux concassés d'origine granitique. La conductivité hydraulique et la courbe caractéristique de rétention d'eau (CCRE) ont été déterminées pour neuf matériaux granulaires reconstitués. Les matériaux ont été reconstitués à partir du matériau MG-20 de la carrière PEB de Lac-Saint-Charles et à l'aide du fuseau granulométrique pour des matériaux de fondations routières MG-20 recommandé par le ministère des Transports du Québec (MTQ). Les granulométries des matériaux reconstitués ont été divisées en deux groupes caractérisés, d'une part, par la variation du coefficient d'uniformité et, d'autre part, par la variation du pourcentage des particules fines. À partir de la définition des paramètres hydriques des matériaux - la pression d'entrée d'air ([Psi]a) et la conductivité hydraulique saturée (ksat) -, on a établi des relations empiriques entre la porosité de la fraction fine (nf) et les paramètres hydrauliques. Les résultats obtenus dans le cadre de cette étude montrent l'influence des conditions initiales de compactage sur les paramètres hydrauliques des matériaux granulaires. L'énergie de compactage ainsi que la teneur en eau à laquelle les matériaux ont été compactés jouent un rôle important sur la structure de la fraction fine des matériaux granulaires reconstitués, ce qui a un impact important sur les paramètres hydrauliques de ces matériaux. Lorsque les matériaux granulaires MG-20 sont compactés à une teneur en eau inférieure à la teneur en eau optimale, ces matériaux présentent une macroporosité qui rend la valeur de la pression d'entrée d'air ([Psi]a) plus faible et la valeur de la conductivité hydraulique saturées (ksat) plus élevée. Cette étude, basée sur le modèle de porosité des matériaux granulaires avec fines de Côté et Konrad (2003), a permis d'établir que la valeur de nf est une caractéristique qui définit bien le comportement d'un matériau MG-20. Les relations empiriques obtenues dans le cadre de ce travail [Psi]a - nf et ksat - nf ont été établies à partir des paramètres hydrauliques et des propriétés de structure du matériau. Ces relations permettent de caractériser d'une manière satisfaisante les matériaux MG-20 et permettent d'obtenir les caractéristiques hydriques du matériau à partir des propriétés de sa structure.

La compressibilité à court terne et à long terme d’assemblages de particules de roche granitique a été étudiée lors d’essais de compression uniaxiale à l’intérieur d’une nouvelle cellule oedométrique de grand diamètre. Il a été démontré que la compressibilité à court terme est plus importante pour des assemblages de particules d’étalement granulométrique plus étalé, de faible masse volumique et pour des assemblages préalablement saturés ou humidifiés. De plus, la taille des particules de l’assemblage testé ne semble pas influencer de façon significative la compressibilité à court terme. Il a également été démontré que le ratio entre l’indice de fluage et l’indice de compressibilité, Cε, t/Cε, σ, est de 0,02 ± 0,01 pour les échantillons secs et de 0,03 ± 0,01 pour les échantillons humides. L’analyse des distributions granulométriques des échantillons testés a confirmé la relation entre le broyage et la compressibilité. / Short term and long term compressibility of assemblages of rock particles was studied through one-dimensional compression tests in a large oedometer cell. It was found that short term compressibility tends to be more important for samples with a wide grain size distribution curve, a low density and when the sample was wetted prior to the oedometer test. Additional tests on samples of different rock size reveals that the grain size effect on compressibility is negligible for the samples tested. Furthermore, the compressibility was successfully related to the breakage factor, Bg, highlighting the importance of breakage in such tests. As for long term compressibility, it appears that the ratio between the time-dependent index and the compressibility index, Cε, t/Cε, σ, tends to be a constant of about 0.02 for dry samples and 0.035 for saturated samples.