Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2002. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

The Indian Ocean represents one of the oldest exchange networks connecting South-East-Asia with India, the Arabian peninsula, as far as Africa in the West. Since the beginning of the Common Era, extensive trade between geographically distant and culturally diverse people enabled the transmission of not only new technologies, exotic goods and food items, but also diverse plant and animal species. Although archaeological remains, particularly from the 1st millennium AD, reflect an intensification of maritime connectivity across the Indian Ocean, the exact routes of travel and trade across this vast area in early times are still subject to discussion. This thesis presents different projects that aim to assess the potential of using commensal animals, such as the house mouse Mus musculus, the black rat Rattus rattus, and the Asian house gecko Hemidactylus frenatus, as proxies to infer pathways of human travel and trade. Commensal species are usually small animals, that live in close association with humans and opportunistically exploit their habitat and food sources. Utilisation of these new resources has led to a close relationship between humans and certain species, and thus favoured their global distribution due to translocations through humans. Therefore, genetic analyses from modern and museum samples of the species in question have been employed, and embedded in a phylogeographic approach. This integrative methodology connects genealogy and geography, with the aim to reconstruct evolutionary, demographic, and biogeographic processes that led to the contemporary distribution of genetic lineages of the commensal species and subsequently mirrors travel routes of the humans who carried them. The incorporation of ancient DNA analysis provides a powerful method, not only enabling the detection of source populations, but direct monitoring of their genetic change through time. Given that people have moved them around for a long time, undirected distribution pattern of populations were expected for each species. However, the results demonstrate that several unique and geographically restricted lineages have been identified, reflecting past human-mediated translocation throughout the Indian and Pacific Ocean from the 1st millennium AD onwards.

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Titre de l'écran-titre (visionné le 18 mars 2024) / Au Québec, les chaussées en béton perdent rapidement leur adhérence au fil du temps. C'est pourquoi le ministère des Transports et de la mobilité durable du Québec souhaite identifier une ou des formulation(s) de béton qui résiste(nt) bien au phénomène d'usure et de perte d'adhérence prématurée. L'objectif de ce projet est de créer un protocole expérimental permettant de reproduire en laboratoire l'usure et la perte d'adhérence des chaussées en béton, et ce de façon fiable et relativement rapide. Un tel protocole permettra en effet d'évaluer la performance, face à l'usure, de différentes formulations de béton incorporant une variété de granulats grossier et fin, de même que différentes matrices cimentaires. Ce mémoire présente une revue des différents types de chaussées en béton utilisées au Québec ainsi que les différents moyens existants pour effectuer le suivi de leur adhérence au fil du temps. Ensuite, il décrit des interventions sur le terrain visant à mesurer, à l'aide d'appareils spécifiques, l'adhérence des routes en béton. Enfin, il présente le calibrage du *Three-Wheel Polishing Device* (TWPD) permettant de conditionner en laboratoire des dalles de béton. Ce processus de conditionnement s'accompagne de la mise en place de différents moyens de mesure, de l'usure et de l'adhérence, en passant par le frottement et le profil des dallettes. Finalement, le protocole développé dans le cadre de ce projet permet d'obtenir des écarts significatifs de macro-texture entre des dalles incorporant deux gros granulats de nature très différente, soit un granulat granitique et un granulat dolomitique. Il entraîne une profondeur d'usure de 2 mm, ce qui permet d'observer des différences visuelles entre les différentes formulations de béton. Ce protocole peut être réalisé par une personne, avec un rythme d'un mélange de béton par semaine. / In Quebec, concrete pavements quickly lose their grip over time. This is why the Quebec Ministry of Transport and Sustainable Mobility wants to identify a concrete mix that does not present problems with wear and premature loss of adhesion. The objective of this project is to create an experimental protocol allowing the wear and loss of grip of concrete pavements to be reproduced in the laboratory, reliably and relatively quickly. Such a protocol will indeed make it possible to evaluate the performance, in the face of wear, of different concrete formulations incorporating a variety of coarse and fine aggregates, as well as different cement matrices. This MSc dissertation presents a review of the different types of concrete pavements used in Quebec as well as the different existing means of measuring their adhesion. Then, it describes field interventions aimed at measuring, using specific devices, the skid resistance of concrete roads in the Montreal region. Finally, it presents the calibration of the Three-Wheel Polishing Device (TWPD) for conditioning concrete slabs in the laboratory. This conditioning process is accompanied by the implementation of different means of measurement, from wear and adhesion, to friction and the profile of the slabs. Finally, the protocol developed as part of this project makes it possible to obtain significant differences in macro-texture between slabs incorporating two large aggregates of very different nature, namely a granite aggregate and a dolomitic aggregate. It results in a wear depth of 2 mm, which allows visual differences to be observed between different concrete mixes. This protocol can be carried out by one person, with a rate of one concrete mixture per week.

Cette étude se concentre sur l’étude de l’influence de la granulométrie des matériaux de protection contre le gel sur le transfert thermique dans les chaussées. Elle se base sur la modélisation d'une structure de chaussée, avec le logiciel Flexpde, en choisissant différentes régions de la Norvège. La température normale d'une période de 30 ans s’étalant de 1980 jusqu’à 2010, ainsi que l’année la plus froide (condition extrême) ont été choisies pour chaque région comme étant la température de l’air. Par l’intermédiaire d’un facteur N, cette température est liée à la température de la surface qui sera imposée par la suite comme conditions aux limites.Tout d’abord, une démarche de validation a été faite pour trois cas d’étude. Le premier cas consiste à modéliser un problème de transfert de chaleur par la conduction pure qui considère le changement de phase d’eau liquide. La solution analytique étudiée pour ce cas est le problème de Neumann. Le deuxième cas consiste à modéliser un problème de transfert de chaleur par convection naturelle en régime permanent dans une cellule adiabatique chauffée par le bas, qui génère un mouvement circulaire de l’air. La cellule adiabatique est modélisée en 2D (1m x 1m). La température imposée en haut et en bas du matériau est symétrique par rapport à la température de référence. Finalement, le troisième cas consiste à reproduire numériquement une structure de chaussée expérimentée à Røros/Norvège pour évaluer l’évolution de la profondeur de gel durant l’hiver pour l’année 2017/2018. Ensuite une étude de structure de chaussée comprenant une couche d’asphalte, une couche de base, une couche de sous-base et une couche de protection contre le gel (Frost protection layer) ainsi que le sol naturel a été modélisée en variant les conditions climatiques imposées selon les régions étudiées en Norvège.

Le présent projet vise l’étude des techniques de mise en place et du comportement mécanique en déformation permanente des matériaux de type MR5 produits par le retraitement en place des chaussées. Une revue exhaustive des guides et méthodes de mise en place a été effectuée. L’usage d’un rouleau compacteur vibrant de type pieds-de-mouton est généralement recommandé pour ces travaux et n’est toutefois pas utilisé au Québec, lors de chantier de retraitement en place. Un volet in situ du projet a permis d’étudier l’effet de ce rouleau sur le compactage d’un matériau de type MR5 et MG20, de nature granitique, par le biais de planches de référence. Ce rouleau a été comparé avec un rouleau lisse standard et un gain a été observé au niveau de l’atteinte d’une densité élevée en fond de couche. Il a aussi été observé que l’usage du rouleau en mode vibratoire procure une performance de compactage très supérieure par rapport à un compactage sans vibration. Des essais au simulateur de chargement routier de l’Université Laval ont permis d’observer la sensibilité à la déformation permanente plus élevée du matériau MR5, par rapport à un matériau usuel de fondation de type MG20. Aussi, il a été observé lors de ces essais que la présence d’un gradient vertical de densité engendre une réduction de la durée de vie d’une chaussée, principalement lorsqu’une contrainte de surface élevée est appliquée. De plus, un programme d’essais triaxiaux a permis d’observer l’effet considérable d’un faible niveau de compacité ou de la présence d’une zone sous-densifiée en fond de couche sur l’accumulation et le taux de déformation permanente d’un matériau granulaire de fondation. Ces essais ont aussi permis d’étudier la sensibilité plus élevée d’un matériau recyclé MR5, de nature granitique, par rapport à un matériau recyclé comparable, de nature calcaire.

Ce mémoire a pour but de déterminer sur quoi le gouvernement pourrait se baser afin de déterminer la qualité optimale des infrastructures routières qu'il doit fournir à la population pour que l'utilité de celle-ci soit maximisée. Il a également pour but de déterminer les caractéristiques d'une taxe qui serait mise en place pour financer la construction et l'entretien de ces infrastructures. Cette recherche s'inscrit dans le cadre d'un regain d'intérêt des gouvernements pour les infrastructures car la vie utile de celles-ci tire à sa fin. Il faudra tout d'abord déterminer le nombre de gens utilisant la route et le nombre de gens ne l'utilisant pas. Il sera ensuite possible en utilisant une fonction de bien-être social de type utilitarienne de maximiser le bien-être de la population et d'obtenir de la qualité optimale ainsi que la taxe optimale. Les résultats obtenus respectent la littérature que nous avons consultée.

Dans le contexte où les routes non revêtues sont susceptibles de subir des charges importantes, une méthode rigoureuse pour la conception de ces chaussées basée sur des principes mécanistes-empiriques et sur le comportement mécanique des sols support est souhaitable. La conception mécaniste combinée à des lois d’endommagement permet l’optimisation des structures de chaussées non revêtues ainsi que la réduction des coûts de construction et d’entretien. Le but de ce projet est donc la mise au point d’une méthode de conception mécaniste-empirique adaptée aux chaussées non revêtues. Il a été question tout d’abord de mettre au point un code de calcul pour la détermination des contraintes et des déformations dans la chaussée. Ensuite, des lois d’endommagement empiriques pour les chaussées non revêtues ont été développées. Enfin, les méthodes de calcul ont permis la création d’abaques de conception. Le développement du code de calcul a consisté en une modélisation de la chaussée par un système élastique multi-couches. La modélisation a été faite en utilisant la transformation d’Odemark et les équations de Boussinesq pour le calcul des déformations sous la charge. L’élaboration des fonctions de transfert empiriques adaptées aux chaussées non revêtues a également été effectuée. Le développement des fonctions de transfert s’est fait en deux étapes. Tout d’abord, l’établissement de valeurs seuil d’orniérage considérant des niveaux jugés raisonnables de conditions fonctionnelle et structurale de la chaussée. Ensuite, le développement de critères de déformation admissible en associant les déformations théoriques calculées à l’aide du code de calcul à l’endommagement observé sur plusieurs routes en service. Les essais ont eu lieu sur des chaussées typiques reconstituées en laboratoire et soumises à un chargement répété par simulateur de charge. Les chaussées ont été instrumentées pour mesurer la déformation au sommet du sol d’infrastructure et les taux d’endommagements ont été mesurés au cours des essais. / Unpaved roads generally undergo heavy loads. For this reason, a rigorous design method based on mechanistic-empirical principles and on subgrades mechanical behaviors for unpaved roads is needed. A mechanistic design approach, combined with empirical damage laws, will optimize unpaved road structures and reduce maintenance and construction costs. Therefore, the purpose of this project is to create a mechanistic-empirical method for the design of unpaved roads. First, a calculation model was developed in order to determine the level of stress and strain in the pavement structure This model consists of an elastic multilayer road, using Odemark’s transformation and Boussinesq’s equations. Then, empirical damage curves for unpaved roads were developed. Finally, this work produced design charts. A two-step approach was adopted for the development of the transfer functions. The first step established rutting threshold values according to suitable functional and structural road conditions. Then, an allowable strain criterion that combines the calculated theoretical strains with the observed strains on real roads was developed. Laboratory testing took place on typical roads samples. The tests were carried out using a vehicle load simulator. The instrumentation of the structures was designed to measure the resilient and permanent vertical deformation at the top of the subgrade. The rutting rate was also measured during the tests.

Dans les régions nordiques, l'accumulation préférentielle d'un couvert neigeux isolant en bordure des infrastructures de transport linéaires limite l'extraction de la chaleur en hiver. En terrain pergélisolé, cette modification de l'équilibre thermique peut être une cause importante de la dégradation du pergélisol sous-jacent affectant grandement les propriétés structurales de la chaussée. Puisque les transferts de chaleur dans le manteau neigeux sont essentiellement gouvernés par le mécanisme de conduction, son effet isolant peut être contré en diminuant l'épaisseur de neige présente sur les pentes et aux pieds du remblai. Pour ce faire, l'adoucissement de la pente des talus favorise un écoulement laminaire du vent qui souffle plus facilement la neige loin du remblai et minimise son accumulation. Les présents travaux de recherche ont pour objectif de mettre au point une méthode de conception visant la stabilisation thermique des infrastructures de transport linéaires construites sur le pergélisol en optimisant la géométrie du remblai de façon à prendre en compte l'accumulation de neige préférentielle. L'approche générale de l'étude repose sur l'utilisation d'un modèle bidimensionnel, réalisé à l'aide du logiciel de modélisation géothermique TEMP/W, qui simule l'effet du couvert neigeux sur le sol sous-jacent. L'instrumentation d'un transect de la piste d'atterrissage de Tasiujaq, au Nunavik, a permis d'y documenter le régime thermique du sol et l'évolution du couvert neigeux. À partir de ces données, le facteur n de gel a pu être exprimé en fonction de la hauteur de neige suivant une équation logarithmique. Cette relation empirique sert de condition limite à la surface du modèle géothermique. Le modèle, calibré et validé à l'aide de températures collectées au site d'essai de Tasiujaq, permet de quantifier l'impact de la géométrie du remblai sur le gradient de température dans le sol d'infrastructure. Ce dernier est calculé à partir de la température à l'interface entre le remblai et le sol et celle à la profondeur de variation d'amplitude annuelle nulle. Un gradient de température nul ou négatif est visé afin de préserver le pergélisol. Un tel régime thermique est obtenu en corrigeant la température à l'interface. Ainsi, afin d'obtenir les températures à l'interface correspondantes, des simulations numériques sont effectuées pour six pentes de talus variant de 45 à 14% (11H : 5V à 7H : 1V), et ce, pour trois hauteurs de remblai. Ultimement, ces résultats sont présentés sous la forme d'un outil de calcul de la pente requise pour assurer la stabilité thermique d'un remblai en fonction de la hauteur du remblai pour des sites où le vent et l'orientation favorise l'accumulation de neige. / In northern regions, preferential accumulation of an insulating snowpack along linear transportation infrastructures prevents the extraction of heat in winter. In permafrost terrain, this thermal equilibrium modification can be a significant cause of the underlying permafrost degradation, which affects the structural properties of the roadway. Since heat transfers through the snowpack are essentially controlled by the mechanism of conduction, its insulating effect can be counteracted by decreasing the thickness of snow on the slopes and at the toe of the embankment. To achieve this goal, the gentle slope promotes a laminar wind flow that blows snow away easily and, therefore, minimizes its accumulation. The main objective of this research project is to develop a design method aiming for thermal stabilization of linear transportation infrastructures built on permafrost by optimizing the embankment geometry to consider the preferential accumulation of snow. The general approach of the study relies on the use of a 2D model (produced with the modeling software TEMP/W) simulating the snowpack effect on the underlying ground. The monitoring of a transect at Tasiujaq airstrip, in Nunavik, documents the thermal regime in the ground and the evolution of the snowpack. Based on those data, the freezing n-factor was expressed as a function of the snow thickness following a logarithmic equation. This empirical relation is used as an upper boundary of the geothermal model. Once calibrated and validated with the data collected at theTasiujaq test site, the model allows to quantify the impact of the embankment geometry on the temperature gradient in the natural subgrade ground. This gradient is calculated from the temperature at the interface between the embankment and the ground and the temperature at the depth of zero annual amplitude. A temperature gradient of zero or less is aimed to preserve the permafrost. This ground thermal regime is obtained by correcting the temperature at the interface. Therefore, numeric simulations are run for six slopes between 45 and 14% and for three embankment thickness. Finally, these results are presented through an engineering tool calculating the slope needed to assure the thermal stability of the infrastructure depending of the embankment height.

La conception de la structure d’une chaussée dépend en grande partie des caractéristiques du sol qui constituera l’infrastructure, telles que ses propriétés mécaniques réversibles et sa sensibilité à l’eau et au gel. Ces paramètres peuvent être mesurés en laboratoire grâce à l’exécution d’essais très fiables, mais laborieux et dispendieux comme par exemple les essais en cellule triaxiale et celui du potentiel de ségrégation en cellule de gel. L’utilisation des équipements portatifs, comme le déflectomètre LWD et le Percomètre®, permet d’effectuer une évaluation des propriétés du sol. Dix types de sols d’infrastructure ont été testés en laboratoire; les résultats ont été validés avec des essais in situ et corrélés avec les modules réversibles et les potentiels de ségrégation obtenus en laboratoire. Des modèles mathématiques ont été développés permettant une quantification adéquate du module réversible et du potentiel de ségrégation en fonction des propriétés géotechniques du sol.