Rapport PFE Farcette PDF

Projet de Fin d’Etudes
Développement et Intégration d'une méthode de prédiction

de soulèvement de structure de chaussées en contexte
nordique dans le cadre d'une nouvelle approche
rationnelles de conception des chaussées municipales.
Auteur : FARCETTE Nicolas

INSA Strasbourg, Spécialité génie civil : GC5
Tuteur Entreprise : DORE Guy,

Professeur de la Faculté des Sciences et de Génie de l‟université Laval
Tuteur INSA : NOWAMOOZ Hossein,

Professeur de l‟Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg
Janvier/juin 2010 Page 1

Au sein du laboratoire de Géotechnique routière - Université Laval
Remerciements
La réalisation de ce projet a été pour moi une expérience enrichissante et bénéfique. Je tiens à
remercier tout le personnel de groupe de recherche. La disponibilité et l‟ouverture de chacun ont
facilité mon intégration. Je remercie également l‟ensemble des étudiants pour avoir répondu à mes
nombreuses sollicitations
Je souhaite remercier plus particulièrement :
 M. Guy Doré, professeur de Génie Civil à l‟université Laval pour m‟avoir proposé ce
sujet de fin d‟études, pour la confiance qu‟il m‟a accordée, pour son recul et son
expérience en matière de conception routière en contexte nordique.
 M. Jean Pascal Bilodeau et Jérôme Fachon, professionnels de recherche, pour m‟avoir

suivi et guidé au long de ses vingt semaines de stage.
 M.Hossein Nowamooz, professeur à l‟INSA de Strasbourg, pour son suivi et ses

conseils pendant le déroulement de l‟étude.
Janvier/Juin 2010
Page 2
Résumé
Aujourd‟hui, les méthodes de conception des chaussées ont été développées en fonction des besoins
des grandes administrations routières. Dans la plupart des cas, les approches sont fondées sur des
situations de routes à fort débit en milieu rural. Ces méthodes sont donc mal adaptées aux situations de
routes municipales à faible vitesse et/ou à faible débit de circulation. De plus, la présence de
nombreuses contraintes, comme les bordures, les regards et les tranchées de service, qui ont un fort
impact sur le comportement des chaussées municipales, sont très rarement considérées lors du
dimensionnement structural.
Le présent projet s‟inscrit dans cette problématique et vise à intégrer et à adapter une méthode de
prédiction du soulèvement admissible des structures de chaussées dans le but de compléter une
nouvelle méthode de dimensionnement des structures de chaussées municipales. Il consiste à prendre
en compte la variabilité des sols d‟infrastructures dans la conception des chaussées municipales afin
d‟étudier celle-ci en termes de comportement de structure face aux sollicitations imposées par le gel.
La première étape du projet consiste à établir une revue littéraire sur la géotechnique des régions
froides afin de définir et d‟expliquer les problèmes liés aux soulèvements différentiels.
La deuxième étape vise à intégrer les techniques de prédictions au gel dans les chaussées et d‟intégrer
des techniques d‟analyse en fonction de la variabilité des sols et des contextes de conception.
L‟objectif principale est de quantifier une valeur de soulèvement admissible au gel à partir de laquelle
il sera envisageable de dimensionner une chaussée.
Janvier/Juin 2010
Page 3
SOMMAIRE
1) INTRODUCTION ........................................................................... 7
2) PRESENTATION GENERALE DU SUJET. .............................. 8
2.1) LA MAITRISE DE LA PERFORMANCE DES CHAUSSEES .................................................................................... 8
2.2) PROJET: APPLICATION DE METHODES ET D‟OUTILS MECANISTES-EMPIRIQUES POUR LA CONCEPTION ET LA
REHABILITATION DES CHAUSSEES. ....................................................................................................................... 8
3) GEOTECHNIQUE DES REGIONS FROIDES. ......................... 9

3.1) LE CONTEXTE QUEBECOIS. ........................................................................................................................... 9
3.1.1) Contexte géologique .......................................................................................................................................... 9
3.1.2) Contexte climatique ......................................................................................................................................... 11
3.1.3) Problématique autour des chaussées ................................................................................................................ 12
3.2) L‟ACTION DU GEL ET SOULEVEMENT DIFFERENTIEL ................................................................................... 14
3.2.1) Action du gel sur la route................................................................................................................................. 14
3.2.2) Soulèvement différentiel .................................................................................................................................. 18
3.2.3) Dégradations causées par l‟action du gel. ........................................................................................................ 21
3.3) METHODE DE DIMENSIONNEMENT STRUCTURAL DES CHAUSSEES EN CONDITION DE GEL. .......................... 24
3.3.1) Les choix stratégiques ..................................................................................................................................... 24
3.3.2) les méthodes en usages. ................................................................................................................................... 25
3.3.3) Les techniques de mitigation. .......................................................................................................................... 27
4) METHODE DE PREDICTION DE SOULEVEMENT

DIFFERENTIEL DES STRUCTURES DE CHAUSSEES ........... 29
4.1) L‟UNI DES CHAUSSEES ................................................................................................................................ 30
4.2) DETERMINATION DU SOULEVEMENT DIFFERENTIEL LONGITUDINAL. .......................................................... 31
4.2.1) Analyse de la variabilité spatiale du comportement de la chaussée. ................................................................ 32
4.2.2) Base de données d‟études. .............................................................................................................................. 35
4.3) METHODE DE PREDICTION DU SOULEVEMENT ADMISSIBLE DES STRUCTURES DE CHAUSSEES. .................... 38
4.3.1) Modèle de prédiction de détérioration de l‟uni. ............................................................................................... 39
4.3.2) Etablissement de l‟abaque de conception. ....................................................................................................... 41
4.3.3) Détermination des coefficients de variation de gélivité en contexte municipal. .............................................. 46
4.3.4) Schéma récapitulatif de la méthode de prédiction du soulèvement admissible ................................................ 52
4.3.5) Détermination du soulèvement différentiel admissible .................................................................................... 54
5) DISCUSSION ET CONCLUSION .............................................. 56

5.1) LIMITE DE LA METHODE DE DETERIORATION DE L‟UNI. .............................................................................. 56
5.2) LIMITE DE LA METHODE DE PREDICTION DE SOULEVEMENT ADMISSIBLE AU GEL ....................................... 56
5.3) CONCLUSION .............................................................................................................................................. 56
6) BIBLIOGRAPHIE ........................................................................ 57
7) ANNEXES ...................................................................................... 58
Janvier/Juin 2010
Page 4
LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Carte du contexte géologique du Québec ............................................................................. 10
Figure 2 : Coupe de chaussée pouvant convenir aux deux types de structures ..................................... 12
Figure 3 : Histogramme des longueurs des travaux réalisés et des investissements annuels ................ 13
Figure 4 : Mécanisme du gel de ségrégation ......................................................................................... 16
Figure 5 : Mécanisme du soulèvement différentiel transversal ............................................................. 18
Figure 6 : Schéma montrant l‟affaissement de la chaussée au dégel..................................................... 19
Figure 7 : Profils de soulèvements différentiels (élévation hiver-élévation été) pour trois sites routiers
caractérisés par des contextes géologiques différents ........................................................................... 20
Figure 8 : Evolution de la méthode de vérification au gel utilisée par le Ministère des Transport du
Québec................................................................................................................................................... 26
Figure 9 : Schéma explicatif des déformations à grande et à courte longueur d'onde des chaussées.... 31
Figure 10 : Les paramètres considérés dans le calcul du facteur de variabilité longitudinal ................ 31
Figure 11: Illustration d'un semi-variogramme idéal ............................................................................ 33
Figure 12 : Schéma explicatif de la méthode de prédiction de soulèvement différentiel admissible ... 39
Figure 13 : Modèles de prédiction de détérioration de l‟uni ................................................................. 40
Figure 14 : Schéma explicatif de la méthode de prédiction de soulèvement des chaussées.................. 41
Figure 15 : Evolution de ΔIRILT en fonction du temps ......................................................................... 43
Figure 16 : Evolution de ΔIRIs en fonction du temps ........................................................................... 44
Figure 17 : Abaque de conception : Evolution de ΔIRILT en fonction de l'âge et de la classe de route 45
Figure 18: Schéma explicatif du modèle gaussien ................................................................................ 48
Figure 19 : Allures des semi-variogrammes pour le site de Donnacona avant la modélisation de la
tranchée. ................................................................................................................................................ 49
Figure 20 : Allure des semi-variogrammes pour le site de Donnacona après la modélisation de la
tranchée ................................................................................................................................................. 50
Figure 21 : Schéma récapitulatif de la méthode de prédiction de soulèvement admissible au gel........ 53
Figure 22 : Photo de l‟université Laval (Québec) ................................................................................. 59
Figure 23 : Organigramme du laboratoire de Géotechnique routière .................................................... 60
LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Températures moyennes quotidiennes au Québec (ministère des transports du Québec) .. 11
Tableau 2 : Tableau comparatif des contextes climatiques ................................................................... 11
Tableau 3 : Tableaux récapitulatifs des caractéristiques des sites d'observations ................................. 35
Tableau 4 : Description des différents types de sol rencontrés ............................................................. 36
Tableau 5: Données recueillies sur les différents sites d„étude ............................................................. 37
Tableau 6 : Tableau de données 𝚫IRILT pour chaque valeur de VL .................................................... 42
Tableau 7 : Classification des sols en fonction de leur variabilité (Doré G, 2000) ............................... 46
Tableau 9 : Tableaux récapitulatifs des valeurs de variogramme pour chaque point de mesure .......... 47
Tableau 8 : Tableaux récapitulatifs de l‟essai granulométrique pour le site de Donnacona ................ 47
Tableau 10 : Tableau comparatif des valeurs de γ(4) et des coefficients de variation de la gélivité des
sols......................................................................................................................................................... 51
Tableau 11 : Classification des sols en fonction de leur variabilité et du contexte de conception ........ 52
Tableau 12 : Critère du Ministère des Transports du Québec ............................................................... 54
Tableau 13 : Critère du Ministère des Transports de la Finlande .......................................................... 54
Tableau 14 : Tableau récapitulatif des soulèvements admissibles en contexte municipale .................. 55
Janvier/Juin 2010
Page 5
LISTE DES SYMBOLES ET ABREVIATIONS
- AASHTO : American Of State Highway Officials

- C0 : Effet pépite
- CVG : Coefficient de variation de la gélivité des sols
- D: Durée de soulèvement [s]
dh
- dt
: Taux de soulèvement calculé à partir de SP [mm/s]
- Δh : Variation de soulèvement différentiel [mm]
- ΔIRILT : Variation d‟IRI à long terme [m/km]
- ∆IRILT max : Variation d‟IRI maximal à long terme [m/km]
- ∆IRIs : Variation d‟IRI saisonnier [m/km]
- EL : Chaleur latente de fusion [kJ/m3]
- grad(T) : Gradient de température moyen durant la période de soulèvement [°C/mm]
- grad Tf : Gradient de température dans la frange gelée [°C/mm]
- h calculé : Soulèvement au centre de la chaussée[mm]
- h admissible : Soulèvement admissible [mm]
- I gel : Indice de gel de surface [°C.j]
- IRI : Indice de Rugosité Internationale [m/km]
- k: Conductivité thermique [J/s°Cm]
- km : Moyenne de la conductivité du sol gelé et non gelé [J/s°Cm]
- L: Distance entre le centre de la chaussée et un point considéré dans la section
transversale [mm]
- MnRoad : Projet routier du Minnesota
- MTQ : Ministère des Transports du Québec
- SMC Site expérimental de St-Martyrs-Canadiens
- SP : Potentiel de ségrégation [mm²/°C.h]
- T: Température [°C]
- Ts : Température de ségrégation à la base de la lentille de glace [K]
- Ti : Température d‟entré de glace dans les pores [273,15 K]
- v: Vitesse d‟écoulement de l‟eau vers la lentille de glace [mm/h]
- VL : Indice de variabilité longitudinal [mm]
- X: Profondeur de gel [m]
- x: Moyenne des pourcentages de particules fines [%]
- γ d : Valeur du semi-variogramme à la distance d
- γ(4) : Valeur du semi-variogramme à la distance critique de 4 m
- λ: Longueur d‟onde [m]
Janvier/Juin 2010
Page 6
1) Introduction
Le présent rapport constitue la synthèse du Projet de Fin d‟Etudes effectuée du 23 janvier au 12 juin
2010 au sein du Laboratoire de Géotechnique routière de l‟Université Laval. Ce projet concluant le
cycle d‟études d‟ingénieur en Génie Civil à l‟INSA de Strasbourg a pour objectif de confronter l‟élève
ingénieur au cœur d‟une recherche et de la mener. Il s‟agit de mettre à profit les connaissances
acquises et de montrer ses capacités décisionnelles et organisationnelles.
Au Québec, l‟effet du gel sur les chaussées y est particulièrement important en raison de la rigueur des
hivers. Au cours de la saison froide, les températures peuvent descendre jusqu‟à -40°C. De plus, la
présence de fortes quantités de précipitations annuelles et l‟abondance de sols fins sur le territoire
contribuent à augmenter les effets négatifs du gel sur les chaussées et en font un des principaux
facteurs de dégradations des chaussées.
Le sujet proposé consiste à évaluer et à déterminer une méthode de prédiction du soulèvement par le
gel des structures de chaussées afin de compléter une nouvelle méthode de dimensionnement des
structures de chaussées municipales. Ce Projet de Fin d‟Etudes s‟inscrit dans le cadre d‟une étude plus
vaste sur l‟application de méthodes et d‟outils mécanistes-empiriques pour la conception et de
réhabilitation des chaussées. La méthode de conception de chaussées municipales a pour but de
sélectionner les matériaux et de calculer les épaisseurs des couches de chaussées en fonction des
différents facteurs comme le trafic, le climat, la nature des sols et leur variabilité afin de quantifier les
déformations de la chaussée. La réponse obtenue sera alors comparée à une valeur admissible qui sera
fonction de différentes contraintes. L‟objectif principal poursuivi par la présente étude est de prendre
en compte la variabilité des sols d‟infrastructure face aux sollicitations imposées par le gel et de
déterminer une valeur de soulèvement admissible pour différentes chaussées municipales (rang, rue
résidentielle, artère..).
Il a été, dans un premier temps, nécessaire de comprendre les différents enjeux qu‟impose le contexte
québécois et de se familiariser avec les méthodes de conception utilisées. Dans un second temps, il a
fallu collecter les différentes données et établir un moyen rationnel de prédiction du soulèvement des
chaussées municipales. Afin d‟établir une valeur de soulèvement admissible, il a fallu élaborer un
modèle de prédiction prenant en compte le soulèvement différentiel longitudinal des routes et la
variation des propriétés de gélivité des différents sols d‟infrastructures.
Le mémoire s‟articule autour de trois parties. La première est une présentation générale du groupe de
recherche et du sujet du Projet de Fin d‟Etudes. La seconde expose le contexte québécois et explique
essentiellement le processus de soulèvement différentiel au gel des chaussées. On y retrouve des
notions sur le potentiel de ségrégation et sur le mécanisme à l‟origine de la formation des lentilles de
glace, responsable du soulèvement de la chaussée. Enfin, la dernière, correspond à l‟établissement de
la méthode de prédiction de soulèvement. Ce chapitre renferme l‟analyse de la variabilité des sols
d‟infrastructures des différentes sections. Pour l‟analyse de cette variabilité, un outil emprunté à la
géostatistique a été utilisé. On y retrouve également les différentes étapes permettant la détermination
du soulèvement admissible en fonction des différentes classes de routes.
Janvier/Juin 2010
Page 7
2) Présentation générale du sujet.
2.1) La maîtrise de la performance des chaussées
Le défi important que représente la mise à niveau du réseau routier oblige les administrations routières
à rechercher un maximum de rendement pour les investissements routiers. En plus de chercher à
améliorer les pratiques de construction, d‟entretien et de réhabilitation des chaussées, les
administrations routières explorent de nouvelles approches sur la base de partenariats avec l‟entreprise
privée. Plusieurs projets ont ainsi été réalisés sur un principe de partage du risque. L‟entreprise assure
ainsi la conception et la construction de l‟ouvrage tout en en garantissant la performance tandis que
l‟administration routière assume les coûts de l‟opération et reprend la responsabilité de l‟ouvrage à la
fin de la période de garantie.
Dans tous les cas, le rendement des investissements routiers passe par la maîtrise de la performance
des chaussées dans un contexte climatique rigoureux. De plus, tant au Québec que dans le reste du
Canada, la recherche d‟un rendement maximum implique de considérer la nécessaire intégration des
réseaux municipaux, privés et provinciaux sur lesquels circulent, sans distinction, les personnes et les
marchandises. Beaucoup de travaux ont été réalisés au cours des dernières années pour améliorer les
connaissances et les pratiques dans les domaines de la conception, de l‟analyse et de la gestion des
chaussées. Il reste cependant encore beaucoup à faire notamment dans les domaines de la conception
et de l‟analyse des chaussées municipales, de la prise en compte du climat et de la variabilité des sols
d‟infrastructure.
2.2) Projet: Application de méthodes et d’outils mécanistes-empiriques

pour la conception et la réhabilitation des chaussées.
La plupart des méthodes de conception des chaussées ont été développées en fonction des besoins des
grandes administrations routières. Dans la majorité des cas, les approches sont fondées sur des
situations de routes à fort débit en milieu “ rural ”. Ces méthodes sont donc généralement mal adaptées
aux situations de routes à faible vitesse et/ou à faible débit de circulation. De plus les nombreuses
contraintes, telles les bordures, les regards et les tranchées de service, qui limitent les déformations
admissibles sont très rarement considérées lors du dimensionnement structural des chaussées
municipales.
La méthode de conception projetée permettra la sélection de matériaux et le calcul des épaisseurs des
couches de la chaussée en fonction de divers facteurs. Les facteurs principaux de conception seront le
volume de trafic, l‟agressivité du climat et la nature des sols en place, ainsi que leur variabilité. Ces
paramètres serviront à quantifier les déformations de la chaussée sous sollicitation mécanique et
thermodynamique. La réponse obtenue sera alors comparée à une valeur admissible qui, elle, sera
fonction des contraintes spécifiques (bordures, regards, intersections, etc.) au site. Le projet abordera
trois problématiques spécifiques :
- Le cas des artères municipales

- Le cas des rues résidentielles, boulevards et petites artères
- Le cas des rangs municipaux
Janvier/Juin 2010
Page 8
Ce projet est le prolongement des développements entrepris dans le cadre de deux projets de maîtrise
(Fauchon et Doré, 2001; Coulombe et coll., 2007) et consiste à :
- Mettre à jour l‟état des connaissances sur les méthodes de conception en milieu municipal.
- Améliorer les critères de conception développés dans le cadre des travaux de maîtrise cités.
- Valider les critères améliorés et la méthode ébauchée (Pierre et coll., 2006).
- Développer un logiciel de conception pratique visant la mise en œuvre de la méthode.
Le projet de fin d‟études présenté dans ce rapport, représente une partie de ce projet. Il consiste à
prendre en compte la variabilité des sols d‟infrastructures dans la conception des chaussées
municipales afin d‟étudier celle-ci en termes de comportement de structure de chaussées face aux
sollicitations imposées par le gel. L‟objectif principal est d’intégrer les techniques de prédictions au
gel dans les structures de chaussées en fonction de la variabilité des sols et des contextes de
conception.
3) Géotechnique des régions froides.
3.1) Le contexte Québécois.
3.1.1) Contexte géologique
Situé au Nord-Ouest du continent américain, le Québec est la plus grande des provinces canadiennes.
Sa superficie est de 1 667 926 km² et ses frontières s‟étendent sur 10867 km. La province de Québec, à
part une lisière au sud du St Laurent, est presque entièrement comprise dans l‟immense étendue des
roches précambriennes, désignée sous le nom de Bouclier Canadien. Couvrant près de 90% du
territoire Québécois, le Bouclier Canadien est constitué de deux composantes principales soit la
province de Grenville et la province du Supérieur. Caractérisé par un relief tourmenté ainsi que par la
dominance de roches métamorphiques, intrusives et magmatiques, cette région est également
recouverte de dépôts meubles dominés par les tills glaciaires. On y retrouve également de vastes
dépôts lacustres (lacs Ojbway et Barlow) ainsi que plusieurs dépôts fluvio-glaciaires et fluviaux dont
la superficie est modeste mais dont l‟importance pour les axes routiers est majeure. Dans son modelé
actuel, la surface porte, à degré remarquable, l‟empreinte de la glaciation. La majeure partie du
territoire est donc recouverte de sédiments morainiques généralement minces. Les basses terres du St
Laurent sont essentiellement recouvertes des sédiments marins des mers de Champlain (Outaouais,
Montréal, Québec) de Laflamme (cuvette du lac St jean) et Goldthwait (Bas St Laurent et Golf St
Laurent). Ces dépôts à dominance argileuse (argiles silteuses) constituent la plateforme la plus
homogène et la plus exploitée pour la construction de routes sur le territoire de Québec. Cette
homogénéité est toutefois bien relative puisque les caractéristiques de ces dépôts varient
considérablement selon leur position et leur élévation dans le bassin de sédimentation. Ces grands
dépôts marins sont par ailleurs entrecoupés de dépôts glaciaires (tills de St Jacques, de l‟Ange
Gardien, de Gentilly …) de sédiments lacustres (varve du lac Chambly, varve du lac Chateauguay,…)
de sédiment fluviaux, éoliens et organiques.
Janvier/Juin 2010
Page 9
Ci-dessous, la carte du contexte géologique du Québec montre les zones argileuses (colorié en orange)
le long du fleuve Saint-Laurent (Ancienne mer de Champlain) où se trouve la majeure partie de la
population québécoises et du réseau routier.
Province du Supérieur
Province de Grenville Sept-Iles
Gaspé
Basse Terre du
St Laurent Québec Appalaches
Montréal
Figure 1 : Carte du contexte géologique du Québec
La chaine de Montagne des Appalaches qui s‟étend du lac Champlain jusqu‟à la Gaspésie en passant
immédiatement au sud de Québec, constitue la deuxième plate-forme géologique d‟importance de par
l‟ampleur du réseau routier qui y est construit. Constitué de roches sédimentaires et dans une moindre
mesure de roches métamorphiques et magmatiques, les Appalaches sont aussi caractérisées par la
présence d‟importants dépôts sédimentaires. Les dépôts glaciaires (tills de Lennoxville, de Thetford
Mines, de Norbestos, de Petite Matane, de Grand Volume…), les sédiments lacustres et les sédiments
fluviaux constituent l‟essentiel des formations sédimentaires des Appalaches. La plupart de ces dépôts
sont irréguliers, de compositions hétérogènes et sensibles au gel.
La construction et l‟entretien d‟axes routiers dans un tel contexte est extrêmement difficile en raison
des variations constantes des propriétés des sols et de nombreux contacts sol/roc rencontrés. La rareté
de source de matériaux de bonne qualité rend plus complexe le problème de construction et d‟entretien
des routes au sud du St Laurent et, plus spécifiquement, dans les Appalaches. La dominance de
matériaux marginaux et dégradables dans les dépôts et les carrières de cette région oblige à faire des
compromis sur la qualité des matériaux ce qui rend la chaussée vulnérable aux mécanismes de
dégradations relatifs à l‟action du gel.
La majeure partie du territoire québécois est donc caractérisée par la présence de sols dont la
gélivité varie de modérée à forte.
Janvier/Juin 2010
Page 10
3.1.2) Contexte climatique
Le Québec qui s‟étend du 45° latitude nord au-delà du 60° de latitude, subit plusieurs climats. Dans
certaines parties du Québec, l‟hiver est rigoureux. Des températures de -15°C sont courantes ; une
température aussi basse que -35°C peut se maintenir pendant quelque jours. Un aperçu des
températures moyennes quotidiennes est présenté ci-dessous pour quelques endroits du Québec.
Lieu Latitude janvier juillet Jour sans gel

Montréal 45°30‟N -8,7°C 21,8°C 177
Québec 46°48‟N -12,1°C 19,1°C 137
Blanc-Sablon 51°25‟N -10,4°C 11,1°C 106
Ivujivik 62°07‟N -23,2°C 9,4°C 48
Tableau 1 : Températures moyennes quotidiennes au Québec (ministère des transports du Québec)
Les écarts de température sont fréquents et brusques. Une amplitude de 25°C peut être relevée en
l‟espace de quelques heures. Québec est situé dans une zone de gel et dégel saisonnière et les trois
facteurs néfastes de l'action du gel sont malheureusement présents:
- Des températures sous le point de congélation.

- Un niveau de nappes phréatiques élevées.
- Des sols sensibles au gel.
En hiver avec des indices de gel allant de 800 à plus de 3000°C.jour, le sol gèle à une profondeur
allant de 1,2 à 3,0 m, ce qui est nettement plus que les structures de chaussées qui atteignent en
moyenne une épaisseur de 90 cm.
Le tableau ci-dessous compare le contexte québécois avec celui de l‟Ontario, de l‟État de New York et
de la France. Deux aspects importants ressortent de cette comparaison : la rigueur du climat et
l‟étendue du réseau routier québécois par rapport au nombre d‟habitants.
Québec Ontario New York France
Longueur du réseau routier [km] 29 000 20 000 30 500 37 650
Nombre d‟habitant [millions] 7,5 12,2 19 61,4
Précipitation annuelle moyenne [mm] 1000 850 750 800
Durée du gel [jour/an] 147 à 218 100 à 200 10 à 100 0 à 90
Profondeur de gel [m] 1,2 à 3 1 à 2,6 Moins de 1,4 0 à 0,5

Tableau 2 : Tableau comparatif des contextes climatiques
Le régime thermique des régions froides dont les indices de gel vont de 800 à 3000 ° C.jours génèrent
les caractéristiques suivantes:
- Une période de pénétration du gel d'environ 3 à 4 mois dans laquelle le taux de pénétration du
gel est plus élevée dans les matériaux de base granulaire et plus lent dans le sol de fondation
sensible au gel.
- Des profondeurs de gel de plus de 1,2 m (Dépend essentiellement de la teneur en eau des
matériaux et de la sensibilité au gel du sol de fondation)
Janvier/Juin 2010
Page 11
- Un dégel relativement rapide d‟une durée d'environ 2 à 3 semaines.

- Des fronts de dégel progressant du bas de la surface de la chaussée jusqu‟aux couches
supérieures.
- La présence d'un ou plusieurs cycles de dégel durant la période de gel
Par ailleurs, les précipitations importantes relevées au Québec ainsi que l‟important système de lacs et
de rivières qui draine le territoire ne laisse aucun doute sur la présence d‟eau à faible profondeur dans
les sols. Avec des indices de gel variant de 800 à 3000°C.j, il est alors impossible de mettre en doute
l‟importance de ce facteur dans la problématique du gel sur le réseau routier. Le gel affecte donc à des
degrés divers toutes les routes du Québec et fait ainsi partie du quotidien des ingénieurs chaussées.
3.1.3) Problématique autour des chaussées
La chaussée est l‟un des éléments majeurs des infrastructures de transport routier. Selon le type de
revêtement utilisé, il existe deux principales familles de chaussées :
- Les chaussées à revêtement souple en béton bitumineux (asphalte) que l‟on retrouve sur plus
de 90 % du réseau routier. Ce type de chaussée se déforme au passage du trafic pour reprendre
presque entièrement sa forme originale après le passage des véhicules.
- Les chaussées à revêtement rigide en béton de ciment qui couvrent 4 % du réseau Elles
réagissent d‟un seul bloc et se déforment peu sous la charge.
Cependant la conception d‟une chaussée reste complexe et le choix de la structure la plus appropriée
ainsi que sa conception dépendent de divers facteurs tels que l‟intensité du trafic prévue, les types de
sols, le climat, les coûts et la disponibilité locale des matériaux de construction. La pérennité de ce
type d‟ouvrage dépend entièrement de la qualité des matériaux, de la rigueur de la conception
structurale et de sa mise en œuvre.
Figure 2 : Coupe de chaussée pouvant convenir aux deux types de structures
D‟après le Ministère des Transports du Québec, entre 10% et 20% du réseau routier, selon la catégorie
de route, sont affectés par des dégradations associées à l‟action du gel. De plus, le taux de dégradation
de l‟uni sur ces routes est deux fois supérieur aux autres routes du réseau. Une enquête a permis
d‟évaluer à plusieurs millions de dollars le coût annuel d‟entretien et de réfection associé à l‟action du
Janvier/Juin 2010
Page 12
gel (Doré et Rioux 1994). Cependant ce rapport ne tient pas compte des coûts additionnels
qu‟engendre la construction de routes plus épaisses pour résister à l‟action du gel. Elle ne tient pas
compte non plus des coûts que doivent encourir les usagers qui circulent sur les routes endommagées.
Avec un rapport d‟uni d‟hiver/été de 1,8, ce qui n‟est pas inhabituel au Québec, les coûts d‟utilisation
d‟un véhicule sur cette route augmente significativement. Finalement, l‟évaluation ne tient pas compte
non plus des pertes de productivité résultant des restrictions de charge au printemps ainsi que des coûts
associés aux délais causés par les interventions plus fréquentes sur le réseau. Bien qu‟aucune donnée
ne soit disponible sur les réseaux municipaux et privés, il est probable que la proportion affectée de
ces réseaux soit beaucoup plus considérable en raison de la plus faible épaisseur des chaussées à
vocation locale.
Au Québec, le gel qui est considéré comme étant l‟un des facteurs principaux de dégradation des
chaussées engendre des enjeux économiques importants.
Figure 3 : Histogramme des longueurs des travaux réalisés et des investissements annuels
Les limitations inhérentes aux méthodes de conception des chaussées résistantes au gel ont amené le
Ministère des Transports du Québec à concevoir une nouvelle approche pour le dimensionnement
structural des chaussées en conditions de gel. L‟approche repose sur la compréhension des
phénomènes physiques susceptibles d‟initier et de propager certains types de dégradations dans le
temps en fonction de certaines variables associées.
Janvier/Juin 2010
Page 13
3.2) L’action du gel et soulèvement différentiel
3.2.1) Action du gel sur la route.
La présence combinée de températures négatives, d‟eau et de sol gélif, conditions que l‟on retrouve
sur la presque totalité du territoire Québécois et ce au moins quatre mois par année, entraine des
phénomènes préjudiciables à la chaussée. Le premier facteur de la détérioration de la chaussée est la
profondeur de pénétration au gel. En raison des coûts importants qu‟entraîne une protection totale de
la chaussée contre le gel, il est nécessaire de considérer que le gel affecte le sol d‟infrastructure sur
une épaisseur significative. L‟épaisseur de sol gelé et la gélivité du sol d‟infrastructure sont deux
éléments importants à considérer dans le dimensionnement d‟une structure de chaussée en régions
froides. Le degré de pénétration du gel dépend de plusieurs facteurs comme l‟intensité et la durée de la
période de gel.
3.2.1.1) La profondeur de gel.
La pénétration du gel dans les sols est un phénomène thermodynamique lié au transfert de chaleur
entre le revêtement de la chaussée et l‟air. Ce transfert de chaleur est influencé par différents facteurs
comme l‟humidité de condensation et d‟évaporation, la fonte de la neige et de la glace, les radiations
directes ou diffuses du soleil ou encore par la convection. Pour dimensionner une chaussée, il est
indispensable d‟évaluer la profondeur de gel car des problèmes de soulèvements différentiels peuvent
survenir si l‟infrastructure de la chaussée est gélive.
La détermination de la profondeur de gel tient compte de la conductivité thermique. La conductivité

thermique (k) d‟un matériau est égale à la vitesse d‟écoulement de chaleur (𝜕𝑄/𝜕𝑡) par unité de
surface (A) divisée par le gradient thermique (𝜕𝑇/𝜕𝑥). L‟équation est la suivante :
𝝏𝑸/𝝏𝒕 𝑱
𝒌= (𝟏)
𝑨. 𝝏𝑻/𝝏𝒙 𝒔. °𝑪. 𝒎
Chaque matériau possède une conductivité thermique qui lui est propre. De plus, il est à noter que la
conductivité thermique du sol gelé est supérieure à celle du sol non gelé.
La profondeur de gel peut être estimée par plusieurs modèles mathématiques. L‟équation de
Berggren reste cependant la plus fréquemment utilisée :
𝟒𝟖 𝒌𝒎 . 𝑰𝒈𝒆𝒍
𝑿 = 𝟔𝟎. 𝝀 (𝟐)
𝑬𝑳
Avec :
- X : profondeur de gel [m]
- km = 0,5 (k u + k f) moyenne de la conductivité du sol gelé et non gelé [J/s°Cm]
- I gel indice de gel de surface [°C.j]
- λ coefficient de correction
- E L chaleur latente de fusion [kJ/m3]
Janvier/Juin 2010
Page 14
La pénétration au gel est directement liée à l‟indice de gel de surface. Plus cet indice sera élevé, plus la
profondeur de gel sera importante.
3.2.1.2) L’indice de gel.
L‟indice de gel correspond à l‟intensité du froid pour un hiver donné. Il représente la sommation des
températures moyennes journalières inférieures à 0°C rencontrées au cours d‟une année et s‟exprime
en °C.jours.
𝒕
𝒈𝒆𝒍 = 𝑻𝒅𝒕 (𝟑)
𝟎
En conception routière, il existe une distinction entre l‟indice de gel normal et l‟indice de gel
rigoureux. L‟indice de gel normal est la moyenne de l‟indice de gel calculé sur une période de trente
ans tandis que l‟indice de gel rigoureux est la moyenne de l‟indice de gel des trois hivers les plus
froids sur la période de retour de trente ans. La pénétration du gel dans la chaussée et l‟épaisseur du
sol d‟infrastructure gelée sont fonction de l‟indice de gel et constituent une source de problèmes si le
sol support est gélif. Ainsi, il est important de bien connaître les caractéristiques du sol et les
conditions climatiques régionales afin de pouvoir optimiser la conception de chaque route.
3.2.1.3) Le potentiel de ségrégation.
Dans le contexte québécois, le sol d‟infrastructure sera en partie gelé au cours de la saison froide. Afin
d‟optimiser la structure de chaussée, il est indispensable de prédire l‟effet du gel sur la route. Le
potentiel de ségrégation est une mesure physique de la gélivité du sol et permet la prédiction du
soulèvement de la chaussée dû au gel.
Le potentiel de ségrégation est un paramètre qui exprime la susceptibilité d‟un sol à former des
lentilles de glace. Son principe réside dans le fait que dans les sols fins, lorsque le front de gel pénètre
dans la chaussée, une partie de l‟eau présente dans le sol ne gèle pas à 0°C. En réalité dans les sols fins
(Silt et argile), il y‟a toujours présence d‟eau non gelée dans la partie gelée, même lorsque la
température est sous le point de congélation. L‟eau non gelée se trouve alors sous la forme d‟eau
adsorbée et capillaire. L‟eau adsorbée constitue un mince film à la surface des grains, alors que l‟eau
capillaire existe lorsque la glace ne peut geler toute l‟eau présente dans les pores, en raison de leur
forte angularité. Plus la température diminue, plus le film est réduit, mais il demeure tout de même
présent. Les lois de la thermodynamique permettent la présence simultanée de glace et d‟eau dans le
sol, ce qui entraîne une succion de l‟eau vers le front de ségrégation. L‟eau capillaire se déplace alors
en glissant sur les films d‟eau adsorbée vers le front de gel, puis vers le front de ségrégation. Le front
de gel se trouve à l‟endroit où la température dans le sol atteint 0°C, tandis que le front de ségrégation
est l‟endroit où se forment les lentilles de glace. Le front de ségrégation se forme toujours à une
température légèrement inférieure au point de congélation soit quelques dixièmes de degrés Celsius
sous 0°C.
Janvier/Juin 2010
Page 15
La figure 8 est une illustration conceptuelle du mécanisme de gel de ségrégation. La première image
montre le profil de succion dans la frange gelée. La deuxième, quant à elle, illustre la distribution de
l‟eau non gelée dans une matrice de sol gelé.
Figure 4 : Mécanisme du gel de ségrégation
L‟épaisseur de sol comprise entre ces deux fronts est appelée la frange gelée et est caractérisée par une
teneur en eau non gelée variant près de 100% près du front de gel à presque nul au bord du front de
ségrégation. L‟eau migre jusqu‟au front de ségrégation, où elle gèle, venant ainsi augmenter
l‟épaisseur de la lentille de glace en formation. Cette dernière devient une barrière imperméable qui
empêche l‟eau capillaire de s‟écouler plus profondément dans le sol gelé. Les lentilles de glace sont
donc composées essentiellement d‟eau pure et se forment perpendiculairement à la direction de
l‟écoulement de la chaleur. Leur croissance crée une certaine pression et se poursuit aussi longtemps
que la pression du sol sus-jacent ne surpasse pas la pression que peut soutenir l‟interface glace-eau. Ce
mouvement de molécules d‟eau continue jusqu‟à ce que l‟abaissement de la température ne soit plus
suffisant pour favoriser la formation d‟une nouvelle lentille de glace, plus en profondeur dans le sol.
Lorsqu‟une nouvelle lentille de glace commence à se développer, un gradient de succion est induit
dans l‟eau interstitielle.
Janvier/Juin 2010
Page 16
Le processus de formation de lentilles de glace est fonction de la perméabilité du sol dans la frange
gelée, ainsi que de la capillarité de la partie non gelée du sol. La grosseur des grains est également un
élément important à considérer dans le concept du potentiel de ségrégation. Plus les grains sont fins,
plus la capillarité est élevée. En revanche plus les grains sont fins, plus la perméabilité du sol est
faible. Ces deux phénomènes sont contradictoires, d‟où le fait que les silts constituent les matériaux
les plus susceptibles de se soulever sous l‟effet du gel, car ils allient à la fois une bonne perméabilité et
une bonne capillarité. Les argiles quant à elles, ont un potentiel de ségrégation moins élevé que les
silts car leur perméabilité est trop faible. Les matériaux plus grossiers, comme les sables ou les
graviers, ont une capillarité à peu près nulle. Ils ne s‟y créent, par conséquent jamais de lentilles de
glace. Les sols susceptibles de former ses lentilles sont donc les silts et les argiles.
Le potentiel de ségrégation est défini par l‟équation suivante :

𝝊
𝑺𝑷 = (𝟒)
𝒈𝒓𝒂𝒅 (𝑻𝒇 )
Avec :
- SP le potentiel de ségrégation [mm²/°C.h]

- v : vitesse d‟écoulement de l‟eau vers la lentille de glace [mm/h]
- grad Tf gradient de température dans la frange gelée [°C/mm]
Si l‟on connait la durée (D) de la présence du gel dans le sol d‟infrastructure et le gradient de
température moyen pendant la période de soulèvement, il est possible de déterminer le soulèvement de
la chaussée à partir du potentiel de ségrégation SP. La formule peut s‟écrire de la manière suivante :
𝒅𝒉
𝒉𝒄𝒂𝒍𝒄𝒖𝒍é = . 𝑫 = 𝟏, 𝟎𝟗. 𝑺𝑷. 𝒈𝒓𝒂𝒅 𝑻 . 𝑫 (𝟓)
𝒅𝒕
Avec :
- h calculé : le soulèvement [mm]

𝑑ℎ
- 𝑑𝑡
: le taux de soulèvement calculé à partir de SP [mm/s]
- 𝑆𝑃 : le potentiel de ségrégation [mm²/°C.s]
- 𝑔𝑟𝑎𝑑(𝑇) : le gradient de température moyen durant la période de soulèvement [°C/mm]
- 𝐷 : durée de soulèvement [s]
Janvier/Juin 2010
Page 17
3.2.2) Soulèvement différentiel
3.2.2.1) Le phénomène
L‟accumulation de glace de ségrégation entraine un gonflement du système sol qui se traduit par un
soulèvement de la chaussée pouvant atteindre 200 mm dans le contexte Québécois. Le phénomène
étant rarement uniforme, des distorsions (soulèvements différentiels) et des fissures apparaissent et se
développent à la surface de la chaussée. Ils ont aussi pour effet de faire plier le revêtement, provoquant
l‟apparition de fissures de gel plus ou moins longitudinales. De plus, comme tout autre matériau,
l‟enrobé durcit, se fragilise et se contracte sous l‟effet du froid. En rétrécissant sur de grandes
longueurs, le revêtement est alors soumis à des efforts de tension qui vont le faire casser, produisant
ainsi des fissures transversales. La chaussée n‟est pas au bout de ses peines, car arrive ensuite le dégel
printanier qui se fait du haut vers le bas. L‟eau provenant de la fonte de la neige en surface et de la
fonte des lentilles de glace à l‟intérieur se retrouve en quantité importante dans la couche de sol
dégelé. Cette eau est alors emprisonnée dans le sol à cause de la couche gelée du dessous qui est
étanche.
Il est alors possible de classifier les soulèvements différentiels en quatre types :
- les soulèvements différentiels ordinaires qui prennent la forme de bosses,

- les soulèvements différentiels inverses qui sont des dépressions dans les surfaces soulevées,
- les ondulations qui sont des séries de bosses et de creux consécutifs
- les soulèvements différentiels transversaux.
Les 3 premiers affectent le confort de l‟usager de la route et peuvent le cas échéant causer la perte de
contrôle du véhicule.
3.2.2.2) Le soulèvement différentiel transversal
Le soulèvement différentiel transversal, illustré en figure 9, est pour sa part associé principalement à la
variation de la pénétration du front de gel qui est maximale au centre de la chaussée et relativement
faible en bordure des accotements où la couche de neige accumulée agit comme un isolant.
Tension
Moment fléchissant
Soulèvement variable
Figure 5 : Mécanisme du soulèvement différentiel transversal
Janvier/Juin 2010
Page 18
Si l‟usager de la route est peu affecté par ce phénomène, ce dernier soumet la plate forme de la
chaussée à un moment fléchissant qui est susceptible d‟induire des contraintes en tension excessives
dans le revêtement et d‟engendrer des fissures longitudinales (Saarelainen 1996). Ces fissures sont
potentiellement très dommageables puisqu‟elles interceptent l‟écoulement de l‟eau de surface qui, en
s‟infiltrant dans le corps de la chaussée, risque d‟amplifier les mécanismes de dégradation. La
dégradation ultérieure des fissures pourrait éventuellement avoir une importante contribution à la
détérioration de la qualité du roulement. Les ingénieurs et les chercheurs prennent souvent pour acquis
la stabilité au gel des matériaux constituant la structure de la chaussée, il semble toutefois que l‟action
du gel dans les matériaux de fondation joue également un rôle important dans la dégradation des
chaussées.
Les soulèvements différentiels ainsi que les phénomènes associés peuvent ne pas se résorber
complètement lors du dégel (Konrad et Morgenstern (1983)). La déformation engendrée contribue à la
dégradation à long terme de la chaussée. Les principales manifestations de cette dégradation sont la
détérioration de l‟uni de la chaussée et la fissuration longitudinale. Lors du dégel printanier, la glace
de ségrégation fondant entraine une augmentation des pressions interstitielles. Cet affaiblissement rend
la chaussée vulnérable à la sollicitation par le trafic lourd ce qui accélère les phénomènes de
dégradation par fatigue dont les manifestations principales sont le carrelage et l‟orniérage structural.
Figure 6 : Schéma montrant l’affaissement de la chaussée au dégel
3.2.2.3) Soulèvement différentiel longitudinal et d étérioration de l’uni.
L‟uni de la chaussée est un paramètre qui quantifie les variations de la chaussée par rapport à un profil
fictif parfaitement uniforme. En raison de son incidence sur le confort au roulement, sur la sécurité et
sur le coût d‟utilisation des véhicules, l‟uni est le paramètre qui affecte le plus la qualité du service
offert aux usagers de la route. L‟action du gel-dégel sur les routes est l‟un des facteurs important de
détérioration de l‟uni. Il existe trois catégories principales dans lesquelles il est possible de classer les
causes de détérioration de l‟uni de chaussée. Ce sont les défauts de construction, l‟action du trafic
lourd et les effets environnementaux. Dans la première catégorie, on retrouve les problèmes liés à la
finition, au compactage des couches de sols, à la qualité des joints.
Janvier/Juin 2010
Page 19
L‟action dynamique des véhicules lourds sur les chaussées déformées est une cause importante de
détérioration de l‟uni. Les véhicules lourds peuvent également induire des déformations par
déplacement du revêtement bitumineux dans les zones d‟accélération, de décélération ainsi que dans
les virages. Lorsqu‟ils circulent sur des chaussées qui n‟ont pas été conçues pour la circulation des
véhicules lourds, ces derniers peuvent induire des affaissements de la surface par déformation
progressive des couches de la chaussée et du sol support. Les véhicules lourds endommagent alors
particulièrement les zones de faiblesses causées par la fissuration du revêtement.
Les facteurs environnementaux regroupent les facteurs climatiques ainsi que les facteurs de sensibilité
du milieu de l‟action des agents climatiques. Ainsi, dans un contexte de précipitations, une mauvaise
capacité de drainage entraînera un affaiblissement de la chaussée qui peut alors se déformer sous
l‟action du trafic. L‟eau peut ainsi provoquer le gonflement de certains sols. A l‟inverse, l‟absence
d‟eau peut entraîner un affaissement sous l‟effet de la dessiccation du revêtement.
Dans notre étude, le paramètre qui nous intéresse est l‟action du gel et les phénomènes de soulèvement
différentiel. Le soulèvement différentiel longitudinal est généralement attribué aux variations des
caractéristiques de la sensibilité au gel des sols d‟infrastructure. Ces derniers sont influencés entre
autres par les variations de granularité, de composition minéralogique, de teneur en eau, de
perméabilité de pression interstitielle et de densité du sol support. Les cas les plus sévères de
comportement différentiel sont le cas de contacts multiples entre sols à faible gélivité et sols à forte
gélivité. Il est possible de trouver de fortes variations à l‟intérieur d‟un même dépôt. C‟est notamment
le cas des dépôts glaciaires qui sont très répandus sur le territoire québécois (voir § 3.1.1)
La figure 11 illustre bien la différence du soulèvement différentiel entre une chaussée construite sur le
till glaciaire (SA-2), une chaussée construite sur des dépôts fluviaux (SH-1) et une chaussée construite
sur des dépôts marins à proximité de l‟embouchure d‟une rivière (SP-2)
Figure 7 : Profils de soulèvements différentiels (élévation hiver-élévation été) pour trois sites routiers caractérisés par
des contextes géologiques différents
Janvier/Juin 2010
Page 20
3.2.3) Dégradations causées par l’action du gel.
On a vu précédemment que le soulèvement différentiel est un gonflement localisé de la chaussée en

période de gel, qui peut être aussi bien parallèle que perpendiculaire à l‟axe de la chaussée. Ce
phénomène est lié directement aux infrastructures gélives et au phénomène climatique saisonnier
caractérisant la région de Québec. De plus, la présence de nappe phréatique élevée aux abords des
chaussées accentue ce phénomène.
Le soulèvement différentiel peut également être lié à l‟hétérogénéité des matériaux de chaussée mis en
œuvre ou à des transitions inadéquates dans les couches de la chaussée. En milieu urbain, les conduites
souterraines à faible profondeur peuvent accroître le soulèvement par le gel.
Niveau de sévérité : Faible
Dénivellation progressive dont la hauteur est

inférieure à 50 mm. À la vitesse maximale
permise, la sécurité n‟est pas compromise et
l‟effet sur le confort au roulement est
négligeable.
Niveau de sévérité : Moyen
Dénivellation progressive dont la hauteur se

situe entre 50 et 100 mm. À la vitesse
maximale permise, la sécurité est peu
compromise et le confort au roulement est
modérément diminué.
Niveau de sévérité : Majeur
Dénivellation progressive dont la hauteur est

supérieure à 100 mm ou dénivellation
brusque quelle que soit sa hauteur. À la
vitesse maximale permise, la sécurité est
compromise et le conducteur doit ralentir. Le
confort au roulement est fortement diminué.
Janvier/Juin 2010
Page 21
Pendant la période de gel, les soulèvements différentiels peuvent causés des ruptures du revêtement
de la chaussée générant une fissure active. Ces fissures peuvent être selon les cas rectilignes et
localisées au centre de la chaussée, ou bien d‟apparence lézardées sans localisation précise sur la
chaussée.
Niveau de sévérité : Faible
Les fissures sont simples et intermittentes

et leurs ouvertures sont inférieures à
10mm. Les bords sont en général francs
et bien définis.
Niveau de sévérité : Moyen
Les fissures sont simples ou multiples et

sont situées le long d‟une fissure
principale. Cette dernière est ouverte de
10 à 25 mm. Les bords sont parfois érodés
et un peu affaissés. Sans être
inconfortable, la fissure est perceptible
par l‟usager de la route.
Niveau de sévérité : Majeur
Les fissures sont généralement simples

multiples et sont situées le long d‟une
fissure principale. Cette dernière est
ouverte de plus de 25 mm. Les bords sont
souvent érodés et il y a affaissement ou
soulèvement au gel au voisinage de la
fissure. Le confort au roulement est
diminué par les déformations de surface.
Janvier/Juin 2010
Page 22
Les cycles de gel/dégel ont un double impact néfaste sur la chaussée autour des regards et des
puisards. Ces cycles sont à l‟origine de fissurations et de dénivellations.
Niveau de sévérité : Faible Niveau de sévérité : Faible
Les fissures sont simples et intermittentes Dénivellation de moins de 20 mm

dont les ouvertures sont inférieures à 5 mm.
Les bords sont en général francs et bien
définis.
Niveau de sévérité : Moyen Niveau de sévérité : Moyen
Les fissures sont simples ou multiples et sont Dénivellation de 20 mm à 40 mm

situées le long d‟une fissure principale. Cette
dernière est ouverte de 5 à 20 mm. Les bords
sont parfois érodés et un peu affaissés. Sans
être inconfortable, la fissure est perceptible
par l‟usager.
Janvier/Juin 2010
Page 23
Niveau de sévérité : Majeur Niveau de sévérité : Majeur
Les fissures simples ou multiples et sont Dénivellation de plus de 40 mm

situées le long d‟une fissure principale. Cette
dernière est ouverte de plus de 20 mm. Les
bords sont souvent érodés et il y a
affaissement ou soulèvement au gel au
voisinage de la fissure. Le confort au
roulement est diminué par les déformations
de surface.
3.3) Méthode de dimensionnement structural des chaussées en condition de gel.
3.3.1) Les choix stratégiques
L‟action du gel sur les routes se résume à deux phénomènes principaux à savoir, le soulèvement de la
chaussée par l‟action du gel de ségrégation et la perte de capacité portante lors de la fonte printanière
de la glace contenue dans les fondations et le sol d‟infrastructure. Les techniques de mitigation de ces
phénomènes sont nombreuses. Pour l‟ingénieur, il existe plusieurs stratégies possibles face à l‟action
du gel que l‟on peut regrouper dans deux catégories. Dans la première, le concepteur doit au préalable
établir le mécanisme de gel qu‟il considère comme ayant la plus grande incidence sur la chaussée
considérée. Dans notre cas, l‟emphase portera sur le soulèvement différentiel. La stratégie adoptée
visera le contrôle de la gélivité et de la variabilité du sol d‟infrastructure.
Le second choix stratégique consiste à déterminer le niveau d‟intervention. Le choix qui s‟offre à
l‟ingénieur est d‟adapter la structure de telle manière qu‟elle résiste ou neutralise l‟action du gel. Si le
but recherché est d‟atténuer les effets du soulèvement différentiel, l‟ingénieur peut adapter la structure
de chaussée en :
- épaississant la sous fondation

- améliorant la flexibilité du revêtement
- améliorant la résistance à la fissuration
Janvier/Juin 2010
Page 24
Au contraire, si l‟ingénieur recherche à neutraliser le mécanisme de soulèvement différentiel, il doit

mettre en place les techniques de mitigation suivante :
- Drainage
- Isolation
- Uniformisation du sol d‟infrastructure
- Remplacement des sols gélifs par des matériaux granulaires
- Neutralisation de la gélivité par traitement chimique.
Le concepteur doit toujours avoir à l‟esprit les objectifs de durée de vie de l‟ouvrage, de niveau de
service offert aux usagers et de coût.
3.3.2) les méthodes en usages.
Dans cette partie, seront traitées les méthodes de conception ou de vérification des structures de
chaussée en condition de gel, en usage en Amérique du Nord et en Europe. Et plus particulièrement
dans le cas du Québec et de la France.
3.3.2.1) Approche du Ministère des Transports du Québec.
La méthode de conception adoptée par le Ministère des Transports du Québec correspond à une
approche de dimensionnement structural basée sur la méthode AASHTO (American Of State Highway
Officials). Cette méthode prévoit une prise en compte de l‟effet des variations saisonnières des
propriétés mécaniques des matériaux par une intégration des dommages annuels basée sur des valeurs
de module de résilience du sol. Cette méthode a recours aussi à une série d‟équations dont les facteurs
sont bien adaptés au contexte québécois et qui tient compte des éléments suivants :
- L‟intensité et les caractéristiques du trafic lourd.
- Les conditions climatiques (température, humidité…).
- Les caractéristiques des sols en place.
Une fois les calculs terminés, les charges et les déformations susceptibles d‟être transmises à chaque
couche sont comparées à la capacité de chacune des couches. Des charges élevées imposées à des
couches minces ou à des matériaux peu résistants peuvent, en effet, causer des fissures aux
revêtements ou des déformations permanentes à la chaussée.
La vérification au gel de la structure se fait par le biais d‟une relation empirique qui prend la forme
d‟une courbe associant l‟épaisseur totale de la structure à l‟indice de gel (Protection contre le gel
1994). Cette courbe prescrit l‟épaisseur totale de la structure qui est par la suite corrigée en fonction de
la classe de route, de la nature du sol et des conditions de drainage. Cependant, cette relation a été
optimisée, afin de tenir compte des soulèvements différentiels admissibles, comme le montre la figure
12.
Enfin, une analyse des coûts des différentes options envisageables complète le processus.
Janvier/Juin 2010
Page 25
- Modèle valable mais basé sur l‟expérience

- Ne permet pas de traiter :
 Sols hétérogènes
 Sols argileux humides avec IL< 0,9
 Argiles varvées
 Strates de sol de gélivités différentes
- N‟offre pas d‟indicateur de performance
- L‟évaluation des soulèvements s‟ajoute à la

pratique actuelle et permet d‟adapter la
chaussée selon la gélivité des sols et le
contexte hydrique.
- Optimisation de la performance des chaussées
Figure 8 : Evolution de la méthode de vérification au gel utilisée par le Ministère des Transport du
Québec
Janvier/Juin 2010
Page 26
3.3.2.2) Méthode de la France.
La méthode française se démarque de la pratique internationale par le critère utilisé pour la

vérification de la structure au gel. La conception est établie en fonction du trafic (quatre classes : T3-
T0), de la portance de la plate forme (trois classe Pf1-Pf3), des propriétés mécaniques des sols
d‟infrastructure (quatre classes : (S0 à S4), de la gélivité des sols (trois classes déterminées par essais
de gonflement : SGn, SGp et SGt) et de l‟indice de gel de l‟air. Les classes de gélivité sont établies à
partir de l‟essai de gonflement au gel. La vérification au gel utilise un calcul de l‟indice de gel
admissible suivant la procédure suivante :
- La structure de la chaussée et la rigueur de l‟hiver étant données, on calcule l‟indice du gel sur
le sol
- On compare l‟indice de gel ainsi transmis à l‟indice de gel admissible du sol en fonction de la
gélivité. La vérification est positive si l‟indice admissible n‟est pas dépassé.
- Si l‟indice admissible est dépassé, on a recours à l‟augmentation de l‟épaisseur de la couche
non gélive
3.3.3) Les techniques de mitigation.
Dans le cadre de notre étude, le critère de vérification au gel que l‟on cherche à déterminer de manière
rationnelle est le soulèvement admissible h admissible. Si la hauteur de soulèvement calculé avec les
différentes méthodes vu précédemment est supérieure à la valeur de h admissible, alors la structure
doit être bonifiée jusqu‟à ce qu‟elle rencontre ce critère. Il existe de nombreuses mesures qui peuvent
atténuer les effets du gel et améliorer le comportement de la chaussée.
3.3.3.1) Epaississement de la sous fondation
C‟est de loin l‟approche la plus répandue pour réduire et même neutraliser les effets du soulèvement
par le gel aussi bien que de la perte de portance au dégel. Elle consiste à placer ou à épaissir un
coussin granulaire placé entre la fondation et le sol de support. Constitué de matériau granulaire, le
plus souvent un sable graveleux naturel, la sous fondation est un élément essentiel de la chaussée dans
un climat où agissent le gel et l‟humidité. En plus de jouer un rôle de drain et de filtre dans la
structure, elle réduit la pénétration du gel dans le sol d‟infrastructure, distribue la charge transmise et
atténue les mouvements différentiels.
La plupart des méthodes de conception existantes prescrivent une épaisseur totale de chaussée pour
contrer les effets du gel. L‟épaisseur des couches de revêtement et de fondation est généralement
déterminée en fonction de la sollicitation par le trafic. L‟épaisseur totale de la chaussée requise pour
contrer les effets du gel s‟obtient donc généralement en ajustant l‟épaisseur de la sous fondation qui
est généralement constituée du matériau le plus économique.
3.3.3.2) Adaptation de la structure pour résister au soulèvement différentiel
Dans certains cas particuliers comme par exemple les cas de routes existantes avec des contraintes
relatives du profil de la surface où les cas où les matériaux granulaires sont rares et couteux, on peut
envisager certaines techniques spéciales visant à rendre le revêtement moins vulnérable à la fissuration
causée par le soulèvement différentiel et le retrait thermique. Il est possible de prendre certaines
dispositions lors de la formulation de l‟enrobé. Par exemple, pour une route où le trafic est faible, des
bitumes plus mous (à pénétration élevée) donc moins sensibles à la fissuration peuvent être utilisés.
Janvier/Juin 2010
Page 27
Pour les routes à fort débit de circulation, l‟emploi d‟additifs tels que les polymères et les fibres est
susceptible de diminuer la sensibilité à la fissuration sans compromettre la stabilité du mélanger. Dans
certains cas critiques, l‟emploi de géo grille ou grilles d‟acier à la base ou entre deux couches
d‟enrobés peut être envisagé pour augmenter la résistance du revêtement.
3.3.3.3) Neutralisation des mécanismes de gel dans les sols.
L‟atténuation des mécanismes de gel préjudiciables à la chaussée permet de minimiser l‟effet du

soulèvement différentiel et de la perte de portance au dégel. Les techniques principales utilisées sont
les suivantes :
- Le drainage : Les systèmes de drainage de la chaussée peuvent agir de deux façons

différentes. Ils contribuent d‟abord à minimiser la quantité d‟eau présente dans la chaussée et
dans le sol d‟infrastructure lors du gel en rabaissant la nappe phréatique et en minimisant les
teneurs en eau dans la frange gelée, un drainage efficace contribue à réduire le potentiel de
ségrégation des sols sous la chaussée. Par ailleurs les systèmes de drainage peuvent jouer un
rôle important lors du dégel printanier en favorisant une dissipation plus rapide des pressions
interstitielles générées par la fonte de la glace de ségrégation et par l‟eau trappée dans les
couches supérieures de la chaussée. Ils peuvent ainsi favoriser un recouvrement rapide de la
portance des matériaux de chaussée et du sol d‟infrastructure.
- L‟isolation : le recours à l‟isolation thermique est une autre technique très répandue pour la
mitigation des effets du gel. La couche isolante agit essentiellement en réduisant la profondeur
de l‟isotherme 0°C, contrôlant ainsi l‟épaisseur du sol gélif affecté par le gel. On peut
regrouper les isolants en deux catégories soit, les isolants secs et les isolants humides.
 Les isolants secs tiennent leur efficacité de leur faible perméabilité à

l‟écoulement de la chaleur géothermique et de la chaleur latente résultant du
gel des matériaux sous jacents. Les principaux isolants secs utilisés sont les
polystyrènes. Le Québec et l‟Ontario notamment ont des normes détaillées
pour l‟utilisation des panneaux polystyrènes en construction routières.
Plusieurs matériaux alternatifs ont également été expérimentés en couches
isolantes comme le soufre expansé, le polyuréthane, les pneus déchiquetés, les
cendres volcaniques et le béton polystyrène.
 Les isolants humides, aussi appelés couches d‟accumulation de gel, sont
constitués de matériaux isolant ayant également la propriété d‟absorber
l‟humidité. Leur efficacité est donc le résultat de la combinaison d‟une
perméabilité relativement faible au flux géothermique ainsi que du
dégagement d‟une quantité importante de chaleur latente lors du gel de la
couche. Les principaux utilisateurs de cette technique sont les pays
scandinaves et plus particulièrement a Norvège. L‟écorce, la tourbe et le
gravier non drainés sont les principaux matériaux utilisés.
L‟isolation de la chaussée est une technique coûteuse généralement réservée à des secteurs
limités particulièrement affectés par le gel.
Janvier/Juin 2010
Page 28
- Traitement chimique des sols gélifs : La stabilisation, par traitement chimique permet de
diminuer la sensibilité au gel des sols d‟infrastructure. Son application pratique se limite au
premier 300 mm du sol d‟infrastructure. Deux techniques sont fréquemment employées :
 La stabilisation au ciment : La première technique a pour effet d‟agglomérer les

particules sans modification des propriétés minéralogiques. Il en résulte une
diminution de la perméabilité et une augmentation de la résistance mécanique au
gonflement. La technique convient davantage à des sols gélifs plutôt grossiers.
L‟action de la technique est rapide.
 La stabilisation à la chaux : La chaux a pour sa part l‟effet de modifier les
propriétés de la couche d‟eau adsorbée par les particules argileuses. Elle
agglomère ainsi les particules et réduit la plasticité du sol. Son action s‟étend sur
plusieurs mois. En raison de la bonne pénétration du soluté actif dans les sols
fins, la technique convient bien aux sols fins tels les silts argileux et les argiles. Il
est indispensable de procéder à des essais de gel pour déterminer le dosage
optimal.
- Uniformisation des sols d’infrastructure : Cette technique vise surtout à réduire les effets
préjudiciables du soulèvement différentiel. Il consiste à mélanger en place la couche
supérieure (épaisseur pouvant atteindre 900 mm) du sol d‟infrastructure pour minimiser les
risques de comportement différentiel. Elle est préconisée notamment par l‟Etat du Minnesota.
Les techniques dites d‟infrastructure améliorée qui s‟apparentent à la couche de forme
française sont des techniques qui visent des objectifs similaires, à savoir le contrôle des
propriétés d‟ingénierie des sols d‟infrastructure. Dans ces derniers cas, les sols d‟infrastructure
sont constitués de matériaux d‟emprunt sélectionnés et quelques fois modifiés pour en
contrôler les caractéristiques.
4) Méthode de prédiction de soulèvement différentiel des

structures de chaussées.
Au Québec, les infrastructures municipales sont dans un état préoccupant. Peu de données existent sur
l‟état des réseaux municipaux mais il apparait clair que la proportion de routes en mauvais état sur ces
réseaux est important. Malgré des investissements supplémentaires des dernières années, les
municipalités ont accumulé un important retard au niveau des investissements en infrastructures
municipales, dont les routes constituent une forte proportion. Sans mesures énergiques ce retard ne
cessera d‟augmenter. La solution peut passer par des investissements additionnels mais aussi par
d‟importants développements technologiques. Une approche rigoureuse de conception des chaussées
en milieu municipal permettra d‟améliorer la performance des chaussées.
La méthode de conception des chaussées développées dans un contexte municipale doit tenir compte
des effets néfastes des déplacements à basse vitesse et des arrêts fréquents. La méthode s‟articule
autour de trois problématiques spécifiques :
- Le cas des artères municipales qui sont caractérisées par un fort débit de circulation à vitesse
généralement lente, par la présence de nombreuses zones d‟arrêt (intersections) ainsi que par
la présence de corridors à utilisation spécifique (autobus, camionnage, etc.). La conception de
ce type de chaussées sera fondée sur les déformations admissibles dues à la circulation lente
Janvier/Juin 2010
Page 29
de véhicules lourds ainsi que sur les mouvements différentiels admissibles compte tenu des
contraintes associées aux bordures, regards, tranchées de service, etc.
- Le cas des rues résidentielles (Artères mineures, boulevards…) qui sont très rarement
soumises à des charges de véhicules lourds sauf lors de constructions de rues ou de maisons.
La conception sera donc essentiellement contrôlée par la limitation des mouvements
différentiels en fonction des contraintes du site ainsi que par des critères pratiques d‟épaisseur
minimale pour la mise en place des couches.
- Le cas des rangs municipaux qui desservent généralement de faibles volumes de trafic lourd
et qui présentent très peu de contraintes que l‟on retrouve en milieu urbain. Les principes de
conception traditionnels peuvent donc être utilisés à condition d‟être adaptés pour considérer
les faibles volumes de circulation et la prédominance des facteurs environnementaux. D‟autre
part, considérant la vocation des chemins municipaux, la conception doit être faite avec un
souci constant de minimiser des coûts.
Le présent projet vise à intégrer et à adapter une méthode de prédiction de soulèvement des structures
de chaussés afin de compléter la nouvelle méthode de dimensionnement des structures de chaussées
municipales (Doré et Pierre 2006). Aujourd‟hui, les mécanismes qui régissent le comportement au gel
des sols sont bien compris. Néanmoins, la connaissance sur les mécanismes favorisant le
comportement différentiel et l‟établissement d‟une relation entre la variation de comportement des sols
d‟infrastructure et le taux de détérioration de l‟uni de la chaussée restent encore à améliorer.
4.1) L’uni des chaussées
Nous avons vu précédemment (voir § 3.2.2.3), les différents facteurs contribuant à la détérioration de
l‟uni des chaussées. Il est à noter que le trafic est l‟un des facteurs important de détérioration.
Cependant, l‟agressivité du climat qui, dans les pays nordiques se manifeste surtout par le soulèvement
différentiel au gel, semble être l‟autre facteur dominant. Dans le cadre de notre étude, le modèle de
prédiction de la détérioration de l‟uni sera fonction du soulèvement différentiel associé à la variation
des caractéristiques du sol. Nous chercherons dans la mesure du possible d‟établir une représentation
simple du phénomène.
La base de la détermination de l‟uni des chaussées est le profil longitudinal de la surface. Les
différences d‟élévation entre le profil de la chaussée et le profil théorique défini par le concepteur
permettent de quantifier l‟uni en termes d‟IRI (Indice de Rugosité International). Ce dernier est un
indice d‟uni proportionnel aux déplacements verticaux cumulés de l‟axe de la roue par rapport au
châssis du véhicule. C‟est un modèle mécanique basé sur la réaction d‟un véhicule se déplaçant à 80
km/h et excité par des variations d‟élévation de profil de la chaussée. Il existe deux approches pour
mesurer l‟uni d‟une chaussée :
- Utiliser un véhicule de référence qui circule à vitesse préétablie sur la chaussée à évaluer. Les
déplacements de l‟essieu par rapport au châssis du véhicules, l‟accélération de l‟essieu ou
encore l‟accélération verticale de la carrosserie sont mesurés.
- Relever le profil réel de la surface de la chaussée à l‟aide de techniques de mesures manuelles
(nivellement et profilomètre incrémental digital) ou mécanisées (profilomètre CHLOE
(AASHTO)), puis de convertir à l‟aide d‟une fonction mathématique les données du profil en
indice d‟uni.
Janvier/Juin 2010
Page 30
Les déformations et défauts de surface peuvent être caractérisés par leur longueur d‟onde λ et leur
amplitude A égale à la demi-flèche D/2 comme le montre la figure suivante :
λ1 λ2
D2
A
D1
Figure 9 : Schéma explicatif des déformations à grande et à courte longueur d'onde des chaussées
L‟amplitude de la déformation indique l‟écart entre le profil théorique et le profil réel alors que la
flèche indique l‟écart maximal entre la crête et le creux de la déformation. Les déformations à courtes
longueurs d‟onde λ2 sont la conséquence de mécanismes agissant à faible profondeur dans la chaussée.
Ils peuvent apparaître, suite à des défauts de mise en place et des dégradations du revêtement ou à des
dégradations de la fondation de la chaussée. Les déformations à grande longueur d‟onde λ 1 sont
associées à des mécanismes agissant à des profondeurs importantes. Ils sont souvent associés aux
déformations du sol d‟infrastructure.
Le soulèvement différentiel associé aux variations des caractéristiques du sol est le paramètre clé dans
la mise en relation avec la détérioration de l‟uni en contexte de gel. Les travaux de Doré (1997, 2002)
ont permis d‟établir une variable représentant ce phénomène.
4.2) Détermination du soulèvement différentiel longitudinal.
Selon le principe développé dans les travaux de Doré (1997), les déformations des chaussées
proviennent de la différence de comportement au gel de la chaussée en deux points espacés d‟une
distance L.
λ (8m)
L= λ
/2
ΔhL
γ (L)
Figure 10 : Les paramètres considérés dans le calcul du facteur de variabilité longitudinal
Janvier/Juin 2010
Page 31
La valeur de L correspond à la moitié d‟une longueur d‟onde jugée critique pour l‟impact de l‟usager
de la route. La déformation considérée Δh correspond à la flèche de l‟onde, soit, la différence
d‟élévation entre la crête et le creux de la déformation.
Comme l‟est décrit dans les travaux de Doré (1997), la longueur d‟onde critique (2L) pour l‟évaluation
du soulèvement différentiel est de 8 m en raison de la forte incidence de ces longueurs d‟onde sur le
comportement des véhicules et le confort des usagers. Cette longueur d‟onde correspond en fait à une
fréquence de résonance pour un véhicule typique circulant sur la chaussée à une vitesse de 80 km/h.
4.2.1) Analyse de la variabilité spatiale du comportement de la chaussée.
La construction d‟une chaussée et son utilisation affectent d‟une manière ou d‟une autre, le sol sur
lequel il repose. Cependant, un déplacement vertical uniforme de la couche superficielle de la
chaussée n‟a pas d‟effet sur l‟uni. Ce sont essentiellement la variabilité et l‟amplitude des
déplacements qui altèrent l‟uni. Ces différentiels de déformations s‟expliquent entre autres par la non
homogénéité des matériaux de la chaussée, ainsi que celle liée à leur mise en place. Dans l‟étude du
comportement des chaussées routières, l‟hypothèse sur les conditions homogènes de sol et sur les
caractéristiques uniformes des couches constituant les chaussées simplifie beaucoup les calculs et
l‟analyse de comportement. En réalité, les sols d‟infrastructure sont soumis à des phénomènes
complexes lors de leur déposition et tout au long de l‟histoire géologique du dépôt qui entraînent des
variations parfois importantes de leurs propriétés. La granularité des sols, leur teneur en eau, leur
densité et leur composition minéralogique sont d‟autant de caractéristiques des sols susceptibles de
varier dans l‟espace. Ce sont également des facteurs qui affectent la susceptibilité des sols et par
conséquent leur comportement au gel. La variation spatiale du comportement des sols soumis à
l‟action du gel peut affecter considérablement le comportement d‟un ouvrage linéaire tel que la
chaussée.
La description de la variabilité spatiale des caractéristiques physiques et mécaniques des sols

d‟infrastructures, entrainant des déplacements verticaux différentiels et par conséquent la diminution
de l‟uni de la chaussée, peut être réalisée par différentes approches. L‟utilisation d‟approches
statistiques permet de distribuer l‟information disponible de plusieurs façons et à des degrés de
précisions variables. La réponse de la structure à l‟action du gel, et dans notre cas au soulèvement
différentiel, est une variable aléatoire dont on peut quantifier la distribution par une fonction
géostatistique : le semi-variogramme.
4.2.1.1) Notion de géostatistique.
La géostatistique est une science qui étudie les phénomènes qui varient dans l‟espace. Il fut à l‟origine
développé principalement pour l‟analyse de teneurs en minerais dans le domaine minier. Aujourd‟hui,
la géostatistique est de plus en plus utilisée dans le domaine de la géotechnique.
L‟outil de base de la géostatistique est le variogramme. C‟est un modèle mathématique permettant de

quantifier et de représenter la variabilité d‟un phénomène en fonction de la distance :
𝟏 𝟐
𝟐𝛄 ∗ 𝐝 = 𝐠 𝐱 − 𝐠 𝐱+𝐝 (𝟔)
𝐧
Janvier/Juin 2010
Page 32
Le terme γ d est appelé le semi-variogramme et γ ∗ d représente le semi-variogramme

expérimental. Le terme g(x) représente la valeur mesurée au point x et g(x + d), celle mesurée à une
distance d du point x. Pour notre étude, g(x) peut représenter le soulèvement en différents points de la
chaussée. Il pourrait également représenter une mesure ou un indicateur de la gélivité du sol
d‟infrastructure en différents points. Le terme n représente le nombre de paires de points considérés.
Le nombre 2 utilisé devant la fonction γ ∗ d corrige le fait que l‟on considère un nombre de paires
de points plutôt qu‟un nombre de points.
Le principe de variogramme est que lorsque deux mesures sont prises au même endroit, les valeurs
obtenues sont égales à plus ou moins l‟erreur de mesure. Si le paramètre mesuré est variable dans
l‟espace alors la différence entre deux valeurs augmente avec la distance entre les points de mesure.
Pour plusieurs phénomènes, il existe une distance limite à partir de laquelle la variation entre les
valeurs semble devenir indépendante de la distance entre les points de mesure. La figure ci-dessous
illustre la forme idéale d‟un variogramme.
Figure 11: Illustration d'un semi-variogramme idéal
Ce graphique nous indique que le semi variogramme γ d augmente avec la distance jusqu‟à un palier
corespondant à la distance (a) où la variation devient indépendante de la distance. En d‟autres termes,
la covariance entre γ d et d devient alors nulle et C correspond alors à la variance ordinaire (S²) des
mesures. La distance a est appelée la portée de l‟échantillon.
La valeur à l‟origine C0 est appelée « l‟effet de pépite » rappelant l‟origine minière de cette technique.
Elle est obtenue par extrapolation des points expérimentaux et correspond à l„erreur associée au
prélèvement, à la manipulation ainsi qu‟à la mesure de la propriété de l‟échantillon. La portion
extrapolée du modèle donne également des renseignements sur la variabilité à petite échelle du
phénomène. En somme, il existe deux sources possibles de variation dans l‟observation d‟un
phénomène. La première est associée à l‟erreur de mesure alors que la seconde est reliée au fait que les
deux observations n‟ont pas été faites aux mêmes endroits.
Janvier/Juin 2010
Page 33
4.2.1.2) Caractérisation du comportement différentiel de la chaussée.
Doré (1997,2002) a adopté une approche probabiliste à la quantification du soulèvement différentiel

longitudinal fondée à partir du semi-variogramme. Comme pour une variable à corrélation spatiale,
γ d est l‟équivalent statistique de la variance, γ d est donc l‟équivalent d‟un écart type. Cette
valeur statistique doit être pondérée de telle sorte que l‟ont ait une valeur qui exprime le pourcentage
de variation et ceci pour n‟importe quel paramètre utilisé. La valeur pondérée constitue alors un
coefficient de variation. Lorsque multipliée par le soulèvement moyen mesuré, calculé ou estimé pour
le site considéré , cette variation devient l‟équivalent d‟un Δh typique à la distance d considérée, en
l‟occurrence pour notre étude 4 m. L‟analyse de la variabilité des sols porte sur un intervalle de 4 m,
soit la demi longueur d‟onde critique associée à la fréquence de résonance du châssis des véhicules
roulant à 80 km/h. L‟indice de variabilité longitudinal VL qui correspond à la combinaison de ces deux
paramètres, se définit comme suit :
𝜸(𝟒)
𝑽𝑳 = . 𝒉 ≈ ∆𝒉𝟒 (𝟕)
𝒙
Avec :
- h le soulèvement moyen qui peut être mesuré ou calculé pour le site considéré.
- 𝑥 est la valeur moyenne de la gélivité du sol établie à partir d‟un indicateur de gélivité. En
effet cette dernière, est fonction de plusieurs paramètres dont certaines sont indépendantes des
caractéristiques intrinsèques du sol. Comme la caractérisation de la gélivité des sols à partir
d‟essais au gel n‟est pas une approche économique réaliste, Doré à déterminer différents
indicateurs de gélivité, à la fois facilement accessibles et bien corrélés avec le potentiel de
ségrégation. Parmi les indicateurs potentiels de gélivité suivants :
 Fraction granulométrique < 0.080 mm ; < 0,020 mm ; < 0.002 mm

 L‟indice de plasticité
 L‟indice de liquidité
 La hauteur capillaire
 La surface spécifique
 Le facteur de fines
La teneur en particules fines apparaît comme l‟indicateur le plus intéressant à exploiter.
- γ(4) est le semi variogramme représentant la variance de la gélivité du sol par rapport à la
moyenne à la distance critique de 4 m. Cette valeur du sol peut être déterminée par analyse
géostatistique à partir de mesures in situ de variations du soulèvement en fonction de la
distance. Il peut être également estimé à partir de l‟analyse géostatistique de la variation dans
l‟espace d‟un indicateur de gélivité des sols d‟infrastructure. Cette dernière approche est
fondée sur l‟hypothèse que tous les autres facteurs étant considérés constants à l‟intérieur de la
distance critique (4m), le soulèvement sera proportionnel à la valeur de l‟indicateur de
gélivité. C‟est la teneur en particules fines qui sera utilisée. Ce paramètre est facile à obtenir
par essai de sédimentation et selon les travaux de Saarelainen (1996) corrèle bien avec le
soulèvement différentiel observé pour un sol ayant des caractéristiques minéralogiques et une
structure inter granulaire relativement homogène.
Janvier/Juin 2010
Page 34
A partir de l‟indice de variabilité longitudinal VL, on peut définir le paramètre suivant : le coefficient
de variation de gélivité CVG. Ce coefficient de variation qu‟on utilise souvent en statistique et qui
𝜎
prend la forme de 𝐶 = 𝑥 équivaut pour notre étude à la formule suivante:
𝜸(𝟒)
𝑪𝑽𝑮 = 𝟖 𝑒𝑡 𝑙 ′ 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑉𝐿 𝑑𝑒𝑣𝑖𝑒𝑛𝑡 𝑽𝑳 = 𝑪𝑽𝑮 . 𝒉 ≈ ∆𝒉𝟒 (𝟗)
𝒙
Où :
- 𝛾 4 est la valeur du semi-variogramme des valeurs de passant à 2 µm à une distance de 4 m.
- 𝑥 est la valeur moyenne des mesures de passant à 2 µm
4.2.2) Base de données d’études.
A l‟automne 2000, plusieurs sites ont été choisis. Ces derniers font parties du programme de
recherches ou de suivi de performances des chaussées afin de maximiser l‟utilisation d‟information
déjà existante. Les sections de route doivent offrir une couverture raisonnable des conditions
d‟exploitation au Québec. Le tableau ci-dessous correspond à une identification des différents sites
utilisés pour la validation du modèle.
localité route région Numéro de section

Dannacona Autoroute 40 Est 891125
Dosquet Route 116 Chaudières-Appalaches (Ouest) 34 E 98 T11
Plessisville Route 265 Québec (Nord)
Victoriaville Route 122 Ouest
St-Martyrs-Canadiens Route 161 Mauricie-Bois-Francs 38 E 95 M17
Scott-Sainte-Marie Autoroute 73 Québec 891127
Fleurimont Autoroute 10 Est
West Dilton Route 212 La Patrie (Est) 892011
Champlain Autoroute 40 Québec (Ouest) 891021
St-Célestin Route 155 Mauricie-Centre-du-Québec (Nord) 63 E 98 D11
St-David Route 122 Est de la Montérégie 53 E93 M14
La Prairie Autoroute 30 Québec 54 V96 D11
Gélivité
Classe de route Age de la route
Faible Moyenne Elevé
Autoroute 0 - 5 ans
Principale 0 - 5 ans 1 3
Régionale 0 - 5 ans
Locale 0 - 5 ans 4
Autoroute 5 - 10 ans
Principale 5 - 10 ans 1
Régionale 5 - 10 ans
Locale 5 - 10 ans
Autoroute 10 - 20 ans 2 3
Principale 10 - 20 ans 3
Régionale 10 - 20 ans 2 3 2
Locale 10 - 20 ans
Tableau 3 : Tableaux récapitulatifs des caractéristiques des sites d'observations
Janvier/Juin 2010
Page 35
Par la suite, des échantillons de sol ont été recueillis sur chacun des sites et ont fait l‟objet d‟analyses
en laboratoires pour en déterminer la granulométrie par tamisage et sédimentation. Le tableau 4
indique le type de sol rencontré sur chaque site ainsi que les passants à 80 µm et à 2 µm moyens pour
ces sols.
Contexte
localité route Description du sol < 80µm < 2µm
géologique
Argile grise recouverte de
Dannacona Autoroute 40 Basses Terres 75,49 14,70
20 cm de sable
Dosquet Route 116 Sable argileux Appalaches 40,07 3,78
Sable fin beige avec des
Plessisville Route 265 Appalaches 8,22 ---
minéraux noirs
Victoriaville Route 122 Argile sableuse grise Appalaches 62,17 16,22
St-Martyrs- Gravier Silteux gris-brun
Route 161 Appalaches 40,73 7,78
Canadiens (Till)
Scott-Sainte- Sable fin (beige rosé)
Autoroute 73 Appalaches 36,29 10,45
Marie reposant sur du shale
Sable très fin beige-
Fleurimont Autoroute 10 Appalaches 46,91 7,70
brunâtre
West Dilton Route 212 Argile silteuse grise Appalaches 59,42 16,47
Sable fin beige avec des
Champlain Autoroute 40 Basses Terres 9,63 0,50
minéraux noirs
St-Célestin Route 155 Silt gris Basses Terres 81,47 21,55
St-David Route 122 Argile peu silteuse (grise) Basses Terres 54,83 34,49
Argile beige orangé
La Prairie Autoroute 30 Basses Terres 62,78 27,75
(présence d‟oxyde de fer)
Tableau 4 : Description des différents types de sol rencontrés
Des repères de nivellement ont été installés sur les différents sites pour permettre la mesure des
soulèvements au cours de l‟hiver 2001. Ces relevés ont permis de quantifier les mouvements de la
surface en conditions de soulèvement maximal. La prise de données de nivellement a été complétée
par une série de mesures réalisées à l‟été 2001.
Les données de nivellement effectuées sur chaque site comportent 17 mesures réalisées suivant une
section longitudinale au centre de la chaussée ainsi que trois sections transversales. Ces données de
nivellement recueillies en été et en hiver ont permis d‟obtenir les observations suivantes :
- Soulèvement moyen de la chaussée : moyenne des niveaux d‟hiver moins la moyenne des
niveaux d‟été mesurée au centre de la chaussée.
- Soulèvement différentiel longitudinal : Analyse géostatistique des différences de soulèvement
pour chaque point de mesure situé au centre de la chaussée.
- Soulèvement différentiel transversal : Moyenne des différences de soulèvements entre le point
central de la chaussée et la bordure suivant les 3 sections transversales.
Le tableau 5 fait la synthèse des données recueillies dans le cadre des différents projets (Doré, 1997 et
Flamand, 2000) auxquelles viennent s‟ajouter les données recueillies au cours de l‟année 2001.
Janvier/Juin 2010
Page 36
Synthèse des données recueillies dans le cadre des différents projets d’étude
Site section Source γ(4) *%+ x [%] h [mm] VL [mm] IRI hiver [m/km] IRI été [m/km] ΔIRI Age
SMC Route 161 Doré 1997 --- --- --- 26,60 3,38 1,90 1,48 0,50
MnRoad Doré 1997 1,01 11,20 11,80 1,06 1,35 1,15 0,20 2,00
MnRoad Doré 1997 1,22 4,60 1,20 0,23 1,10 0,76 0,34 2,00
(note 1)
MnRoad Doré 1997 0,02 4,90 12,60 0,38 1,85 1,24 0,61 2,00
MnRoad Doré 1997 0,07 9,90 16,10 0,48 1,96 1,54 0,42 2,00
St-Augustin N Route 367 Flamand 2000 28,00 13,40 40,60 15,56 4,06 1,49 2,57 2,00
St-Augustin S Route 367 Flamand 2000 18,00 20,40 38,90 7,74 6,01 2,19 3,82 20,00
Ste-Catherine Route 365 Flamand 2000 0,03 0,30 5,00 2,71 5,22 3,07 2,15 20,00
St-Prime N Route 169 Flamand 2000 5,80 30,76 80,70 6,31 2,86 1,46 1,40 20,00
St-Prime S Route 169 Flamand 2000 98,00 52,13 58,30 11,08 3,04 1,45 1,59 20,00
Dosquet Route 116 2,37 3,78 25,00 10,18 1,50 1,38 0,12 2,50
Victoriaville Route 122 5,50 16,22 37,00 5,35 3,30 2,90 0,40 15,00
SMC Route 161 (note 2) 12,00 7,80 60,00 26,65 5,30 3,02 2,28 6,00
St-Celestin Route 155 (note 2) 10,50 21,55 25,00 3,76 1,77 1,34 0,43 1,50
St-David Route 122 336,00 34,50 10,00 5,31 1,20 1,40 0,01 8,00
West Ditton Route 212 43,00 16,47 55,00 21,90 3,65 2,65 1,00 22,00
Donnacona Autoroute 40 10,70 14,70 6,00 1,34 1,90 2,00 0,01 18,00
Scott-Ste-Marie Autoroute 73 2,20 10,45 26,00 3,69 1,50 1,30 0,20 16,00
Fleurimont Autoroute 10 7,00 7,70 3,00 1,03 2,90 1,50 1,40 5,00
Champlain Autoroute 40 0,10 0,52 0,00 0,00 1,10 0,80 0,30 9,00
La Prairie Autoroute 30 56,60 100,80 2,00 0,15 1,10 1,00 0,10 0,50
St-Celestin Route 155 10,50 21,55 25,00 3,76 1,69 1,31 0,38 0,50
Plessisville Route 265 --- --- 4,00 --- 2,20 1,40 0,80 22,00
Note 1 : L'indicateur de gélivité utilisé par Doré (1997) était la teneur en fine < à 80 µm. La facteur VL calculé avec cet indicateur devrait être valable mais moins précis que celui calculé avec la teneur en fines < à 2 µm
Note 2 : Deux observations ont été réalisés à deux âges différents sur les sites expérimentaux de St-Célestin et de Sts-Martyrs-Canadiens. Ces observations ont été maintenues dans l'analyse en raison de la qualité de cette information
Tableau 5: Données recueillies sur les différents sites d‘étude

4.3) Méthode de prédiction du soulèvement admissible des structures de

chaussées.
Afin de compléter la nouvelle méthode de dimensionnement des chaussées municipales en contexte

nordique et dans l‟optique d‟améliorer la performance des chaussées face aux sollicitations imposées
par le gel, la méthode de prédiction du soulèvement différentiel admissible des structures de chaussée
peut s‟acheminer de la manière suivante :
- Etape 1 : A partir d‟un type de sol d‟infrastructure (Sol uniforme, sol à variabilité modérée,
sol à variabilité élevée) il est possible de déterminer le coefficient de variation de gélivité
CVG. Ce dernier peut également être déterminé par les caractéristiques intrinsèques du sol
(Equation 8). L‟obtention des ces caractéristiques s‟effectue par des analyses en laboratoire
(essais par tamisage et par sédimentation).
- Etape 2 : Par la suite, il suffit de multiplier la valeur du CVG par le soulèvement moyen h au
centre de la chaussée (Equation 9), que l‟on aura au préalable mesuré ou calculé en fonction,
par exemple, du potentiel de ségrégation. Cette étape permet d‟obtenir la valeur de l‟indice de
variabilité longitudinal VL correspondant au site étudié.
- Etape 3 : En utilisant les différentes données recueillies dans les étapes précédentes, un
modèle mettant en relation l‟uni des chaussées en termes d‟IRI et l‟indice de variabilité V L
devra être établi. A partir de ce point, il sera donc possible d‟obtenir plusieurs valeurs de
variation d‟uni à long terme ΔIRILT pour différentes valeurs de la variabilité longitudinale VL,
- Etape 4 : A partir des différentes valeurs de ΔIRILT obtenues précédemment, il conviendra de

créer un abaque de conception (voir § 4.3.2), et de déterminer une valeur de variation d‟uni
maximale ΔIRILT max en fonction de la classe de route municipale envisagée.
- Etape 5 : Grâce aux ΔIRILT max déterminées à l‟étape précédente et en utilisant le modèle de
détérioration de l‟uni construit à l‟étape 3, il sera possible de déterminer, pour chaque classe
de route, un indice de variabilité maximal VL max.
- Etape 6 : Finalement par l‟intermédiaire de l‟équation (9), une hauteur admissible de

soulèvement différentiel h admissible pourra être déterminée. Le coefficient de la gélivité des sols
utilisés pour obtenir le critère d‟admissibilité de soulèvement de chaussées devra tenir compte
du contexte de conception, du type de sol et de la présence ou non d‟utilités publiques.
Les différentes étapes et le processus permettant l‟obtention d‟une valeur admissible de soulèvement
par le gel en fonction des différentes chaussées municipales sont récapitulés sur le schéma ci-dessous :

Tableau de classification des

sols en fonction du CVG Mesure in situ
𝜸(𝟒) CVG dépend des types de sols et

(1) 𝑪𝑽𝑮 = de la présence d‟utilité publique
𝒙
La valeur de h peut être

(2) mesurée ou calculée (avec
𝑽𝑳 = 𝑪𝑽𝑮 . 𝒉
l‟indice de gel, le potentiel de
Ségrégation…)
(3) Modèle de détérioration de l‟uni
(4) Abaque de conception  Obtention d‟un ∆𝑰𝑹𝑰𝑳𝑻 𝒎𝒂𝒙
(5) Modèle de détérioration de l‟uni
𝑽𝑳 𝒎𝒂𝒙
𝒉𝒂𝒅𝒎𝒊𝒔𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆 =
(6) 𝑪𝑽𝑮
Figure 12 : Schéma explicatif de la méthode de prédiction de soulèvement différentiel admissible
4.3.1) Modèle de prédiction de détérioration de l’uni.
En utilisant les données recueillies sur les différents sites (voir § 4.2.2), il a été possible d‟établir un
modèle de prédiction de détérioration de l‟uni. Le but de ce modèle est de permettre la prédiction de la
performance des chaussées en hiver en termes d‟uni. Si la variation d‟uni prévue est importante, des
mesures correctives doivent être prise en compte au moment de la conception et de la construction afin
d‟atténuer le problème. De plus, ce phénomène de variation d‟uni a tendance à s‟amplifier à long
terme. La réduction de la variation d‟uni permettra donc d‟améliorer la performance à long terme des
chaussées soumises aux soulèvements différentiels causés par le gel. Le modèle porte sur la relation
entre l‟indice de variabilité longitudinal VL des différentes sections et la variation de l‟uni en termes
IRI.
Janvier/Juin 2010
Page 39
Les résultats obtenues sont les suivants :
Evolution de l'uni à long terme en fonction de l'indice de

variabilité
4
y = 0,0329x + 0,9815
R² = 0,4142
3
ΔIRI/Age^0,2
ΔIRI/Age^0,2
2
Linéaire (ΔIRI/Age^0,2)
1
0
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00
Variabilité VL [mm]
Evolution de l'uni saisonnier en fonction de l'indice de

variabilité
4
y = 0,0427x + 0,2141
R² = 0,4081
3
ΔIRI/Age^0,4
ΔIRI/Age^0,4
2
Linéaire
1 (ΔIRI/Age^0,4)
0
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00
Variabilité VL [mm]
Figure 13 : Modèles de prédiction de détérioration de l’uni
Janvier/Juin 2010
Page 40
Afin de maximiser la performance prédictive, la régression linéaire a été réalisée avec une
transformation de la variable âge qui a été élevée à la puissance 0,2 pour le modèle à long terme et à la
puissance 0,4 pour le modèle saisonnier. Cette valeur a été obtenue par itération de façon à maximiser
le coefficient de détermination et à minimiser les effets parasites reliés au vieillissement des chaussées.
Les relations obtenues sont la suivante :
∆𝑰𝑹𝑰𝑳𝑻 = 𝑨𝒈𝒆𝟎,𝟐 (𝟎, 𝟎𝟑𝟐𝟗 𝑽𝑳 + 𝟎, 𝟗𝟖𝟏𝟓) (10)
∆𝑰𝑹𝑰𝑺 = 𝑨𝒈𝒆𝟎,𝟒 (𝟎, 𝟎𝟒𝟐𝟕 𝑽𝑳 + 𝟎, 𝟐𝟏𝟒𝟏) (11)
Où :
- ΔIRIs est l‟écart entre l‟uni d‟été et l‟uni d‟hiver

- ΔIRILT est l‟accroissement d‟IRI entre l‟année 0 et l‟année considérée
- VL représente le soulèvement différentiel type à une distance de 4 m estimé à partir de la
variabilité des caractéristiques des sols d‟infrastructure.
Le coefficient de détermination R² de l‟équation (4) vaut 0,4142 et celle de l‟équation (5) vaut 0,4081.
Ces valeurs paraissent normales, compte tenu du fait que l‟uni des chaussées est affecté par un grand
nombre de variables. La variation saisonnière de l‟uni est également affectée par le soulèvement des
fissures qui est un phénomène complètement indépendant du sol d‟infrastructure. Ce phénomène à
tendance à s‟intensifier pour les vieilles chaussées entrainant ainsi des erreurs plus importantes dans
l‟évaluation de l‟effet du sol d‟infrastructure. De plus, il ne faut pas oublier que la détérioration à long
terme de l‟uni est fortement affectée par l‟action des charges lourdes et par la dégradation de la surface
de roulement de la chaussée et que les valeurs d‟uni d‟hiver peuvent varier considérablement d‟une
année sur l‟autre voire au cours de l‟année même. Dans ces conditions, le modèle développé peut être
considéré comme étant valable.
4.3.2) Etablissement de l’abaque de conception.
Dans l‟optique de favoriser la mise en application de la méthode de détermination d‟un soulèvement

admissible, une série d‟abaques de conception a été développée. Ces derniers utilisent des critères de
détérioration de l‟uni acceptables en fonction de différentes classes de routes (Artères, rue
résidentielles et rangs municipaux). Le premier abaque met en relation la variation de l‟uni à long
terme en fonction de la durée de vie escomptée de la chaussée. Le deuxième met en relation la
variation de l‟uni saisonnier en fonction du paramètre temps. Ce dernier abaque a pour unique objectif
de valider et de corréler les hypothèses et les résultats trouvés par le premier.
Janvier/Juin 2010
Page 41
4.3.2.1) Création du premier abaque
Cet abaque a été construit à partir de l‟équation (10) : ∆𝐼𝑅𝐼𝐿𝑇 = 𝐴𝑔𝑒 0,2 (0,0329 𝑉𝐿 + 0,9815). Pour
différentes valeurs de VL, le taux de variation d‟uni à long terme à été tracé en fonction de la durée de
vie des chaussées. Les données calculées pour chaque valeur de VL sont rassemblées dans un tableur
Excel comme le montre la figure ci-dessous.
Age [ans] VL [mm] 10 20 30 40 50 60 5

0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
1 1,311 1,640 1,969 2,298 2,627 2,956 1,146
2 1,505 1,883 2,261 2,639 3,017 3,395 1,316
3 1,633 2,042 2,452 2,862 3,272 3,682 1,428
4 1,729 2,163 2,597 3,032 3,466 3,900 1,512
5 1,808 2,262 2,716 3,170 3,624 4,078 1,581
6 1,875 2,346 2,817 3,288 3,758 4,229 1,640
7 1,934 2,420 2,905 3,391 3,876 4,362 1,691
8 1,986 2,485 2,984 3,482 3,981 4,480 1,737
9 2,034 2,544 3,055 3,565 4,076 4,586 1,778
10 ΔIRILT *m/km+ 2,077 2,598 3,120 3,641 4,163 4,684 1,816
11 2,117 2,648 3,180 3,711 4,243 4,774 1,851
12 2,154 2,695 3,236 3,777 4,317 4,858 1,884
13 2,189 2,738 3,288 3,837 4,387 4,937 1,914
14 2,222 2,779 3,337 3,895 4,452 5,010 1,943
15 2,252 2,818 3,383 3,949 4,514 5,080 1,970
16 2,282 2,855 3,427 4,000 4,573 5,146 1,995
17 2,310 2,889 3,469 4,049 4,629 5,209 2,020
18 2,336 2,923 3,509 4,096 4,682 5,268 2,043
19 2,361 2,954 3,547 4,140 4,733 5,326 2,065
20 2,386 2,985 3,584 4,183 4,782 5,381 2,086
Tableau 6 : Tableau de données 𝚫IRILT pour chaque valeur de VL
A partir de ces données, l‟évolution de la variation de l‟IRI à long terme en fonction de l‟âge des
chaussées a pu être déterminée. Pour chaque classe de chaussée municipale, des valeurs maximales de
variation de l‟IRI à long terme ont été fixées. Ces seuils de tolérance de variation d‟uni ont pour
l‟instant été choisis de manière subjective. Cependant, ils apparaissent comme convenables pour les
classes de routes étudiées.
Les seuils de tolérance de variation de l‟uni sont les suivants :
Artères Rues résidentielles Rangs municipaux

Seuil de tolérance ΔIRI LT [m/km] 0 à 3 3à4 4à5
Ces seuils de tolérance feront l‟objet d‟une amélioration par la suite lorsque le modèle sera validé.
Janvier/Juin 2010
Page 42
Rangs municipaux
4
ΔIRILT [m/km]
Rues résidentielles
ΔIRIs avec VL = 10 mm
2 ΔIRIs avec VL = 30 mm
Artères
Artère ΔIRIs avec VL = 60 mm
1
ΔIRIs avec VL = x mm
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Age [ans]
Figure 15 : Evolution de ΔIRILT en fonction du temps

4.3.2.2) Validation du première abaque.
L‟équation (11) (voir § 4.3.1) permet de déterminer l‟évolution de la variation saisonnière d‟IRI en
fonction de l‟âge de la route et pour différent indice de variabilité VL. L‟abaque obtenu est le suivant :
3,5
3,0
2,5
ΔIRIs avec VL=5 mm
ΔIRIs avec VL=10 mm
ΔIRIs [m/km]
2,0
Rangs municipaux
1,5 ΔIRIs avec VL=20 mm
1,0 ΔIRIs avec VL=30 mm
0,5 Artères
0,0
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Age [ans]
Figure 16 : Evolution de ΔIRIs en fonction du temps

Cet abaque permet de visualiser le comportement de l‟IRI en fonction de l‟indice de variabilité VL
pour une valeur de référence d‟un an. En effet, cette période de référence a été choisie car elle est la
plus représentatif pour l‟évolution saisonnière de l‟uni. Les seuils de tolérance pour les différentes
classes de route sont les suivants :

Seuil de tolérance ΔIRI S [m/km] 0à1 1 à 1,5 1,5 à 2
Ces seuils basés sur l‟expérience permettent d‟ajuster et de juxtaposer les seuils de tolérances de ΔIRI
à long terme pour les différentes classes de routes du premier abaque (Voir § 4.3.2.1). L‟abaque de
conception final ainsi obtenu a pour objectif de donner au concepteur une valeur de variation d‟uni à
long terme maximal pour une valeur de variabilité longitudinal et une classe de routes données.
L‟abaque de conception final est le suivant :

4
Rangs municipaux
ΔIRILT [m/km]
3
2
Artères ΔIRIs avec VL = 40 mm
1
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Age [ans]
Figure 17 : Abaque de conception : Evolution de ΔIRILT en fonction de l'âge et de la classe de route

Les nouveaux seuils de tolérance pour les variations d‟IRI à long terme sont les suivants :

Seuil de tolérance ΔIRI LT [m/km] 0à3 3 à 3,5 3,5 à 4
Ainsi pour une classe de routes municipales données, l‟IRI obtenue lorsque la chaussée atteint l‟âge
limite de conception de 15 ans est le suivant :

IRI LT [m/km] 1 à 4 4 à 4,5 4,5 à 5
Ces niveaux d‟IRI semblent acceptables en fonction du volume de circulation et de la vitesse permise
sur ces routes (voir Annexes B). En effet, l‟IRI s‟échelonne de 0 à 10. La valeur 0 correspond à une
route parfaitement lisse, ce qui en pratique est impossible. Le ministère des Transports du Québec a
fixé qu‟une route neuve possède un IRI qui varie entre 0,8 et 1,2. La valeur 10 correspond à une route
impraticable.
Cet abaque permet de donner une valeur maximale de variation d‟IRI pour une classe de route
municipale précise.
4.3.3) Détermination des coefficients de variation de gélivité en contexte municipal.
On a vu précédemment que le coefficient de variation de gélivité CVG dépendait de la nature des sols.
Cependant, dans un contexte de chaussée municipale, le coefficient de variation de gélivité est
influencé par la présence des utilités publiques au sein de la chaussée. En effet, la mise en œuvre
d‟utilités publiques entraîne irrémédiablement l‟apport de remblai dans le sol d‟infrastructure. Ces
remblais qui sont généralement des sables possèdent des caractéristiques différentes par rapport au sol
naturel. Il est alors indispensable d‟étudier la variabilité de sols d‟infrastructure en tenant compte de
l‟influence qu‟engendre la mise en œuvre d‟une utilité publique. Doré a préétabli, en 2000, une
classification de ces coefficients en fonction des types de sols en contexte rural. Il reste donc à établir,
une classification de ces mêmes coefficients mais cette fois-ci en contexte municipal.
Contexte Municipal /
Contexte Rural
présence de tranchée
Classification Coefficient de variation Coefficient de variation
Type de dépôt
unifiée de la gélivité CVG de la gélivité CVG
Sol uniforme :
Terrasse alluviales SP, SW GP,
Dépôt deltaïques < 0,1 ?
GW, CL
Plaine de déposition marine
Sols à variabilité modérée :
Bordures de basins de
SP-SM, GP-
déposition 0,1 et 0,3 ?
GM, CL-ML
Dépôts alluviaux
Dépôts fluvio-glaciaires
Sols à forte variabilité
Tills glaciaires GM, GC, SM,
Argiles varvées > 0,3 ?
SC, ML, CL
Sols avec interlits de silt
Tableau 7 : Classification des sols en fonction de leur variabilité (Doré G, 2000)

La méthode de détermination des coefficients de variation de la gélivité en contexte municipale

consiste à construire les semi-variogrammes avec l‟indicateur de gélivité correspondant au passant à
80 µm pour chacun des sites étudiés, d‟y modéliser une tranchée fictive et de les comparer aux semi-
variogrammes originaux. La modélisation de la tranchée fictive s‟effectue en remplaçant les
pourcentages de passant de fines à 80 µm à la distance de 10, 12 et 14 m par la valeur de 8%. Par la
suite, il conviendra de déterminer les nouvelles valeurs de γ (4) ainsi que les nouveaux coefficients de
variations de la gélivité.
4.3.3.1) Construction des semi-variogrammes : Exemple du site de Donnacona.
Pour le site de Donnacona (voir §4.2.2 pour le description du site), les essais en laboratoire ont permis
de déterminer la granulométrie pour les différents points de mesure. Les caractéristiques du remblai
utilisé pour le remblaiement de la tranchée fictive sont ensuite insérées dans ces données. Les résultats
obtenus sont récapitulés dans le tableau suivant :
Données brutes Données modifiées
Point de % fines 80 Point de % fines 80
mesure [m] µm mesure [m] µm
0 71,16 0 71,16
2 72,52 2 72,52
4 66,96 4 66,96
6 71,3 Modélisation tranchée 6 71,3
8 63,74 8 63,74
10 76,23 10 8
12 64,29 12 8
14 78,95 14 8
16 83,45 16 83,45
18 76,19 18 76,19
20 85,7 20 85,7
Tableau 8 : Tableaux récapitulatifs de l’essai granulométrique pour le site de Donnacona
En appliquant la formule de géostatistique, vu précédemment (Voir § 4.2.1.1), il est possible d‟obtenir

la valeur du variogramme pour chaque point de mesure. Ces valeurs sont synthétisées dans le tableau
suivant :
Données brutes Données modifiées
γ(d)
d [m] d [m] γ(d) mesuré
mesuré
2 37,7784125 2 382,1917792
4 20,7677682 Modélisation tranchée
4 795,75355
6 38,315105 6 1356,528595
8 55,0999 8 1523,935478
10 48,6994938 10 1753,657194
12 83,6762929 12 1358,59945
14 54,8686583 14 832,9597917
16 86,40707 16 86,40707
18 49,199175 18 49,199175
20 73,9496833 20 73,94968333
Tableau 9 : Tableaux récapitulatifs des valeurs de variogramme pour chaque point de mesure
Janvier/Juin 2010
Page 47
Les calculs permettant l‟obtention des valeurs des variogrammes pour chaque site étudié sont fournis
en annexes (Voir Annexes C).
Pour tracer l‟allure générale du semi-variogramme et déterminer le plus précisément possible la valeur
de γ(4), l‟utilisation d‟un modèle théorique a été nécessaire. Pour notre étude, le modèle gaussien a été
choisi. En effet, ce modèle avec le modèle sphérique est l‟un des modèles les plus utilisés pour
interpoler l‟allure des variogrammes.
L‟équation pour le modèle Gaussien est la suivante :
2
𝑑
𝛾 𝑑 = 𝐶0 + 𝐶 1 − exp − 𝑝𝑜𝑢𝑟 𝑑 > 0 (12)
𝐴
Avec :
- 𝐶0 représente l‟effet
pépite. La source de cette
variabilité à très petite
échelle peut être liée à
l‟erreur de mesure ou à la
variabilité naturelle du
phénomène étudié.
- 𝐶0 + 𝐶 est égale à la
valeur du palier
- 𝐴 correspond à la valeur
de la portée. C‟est la
distance à partir de
laquelle il n‟y a plus de
corrélation entre les
données.
Figure 18: Schéma explicatif du modèle gaussien
La détermination des coefficients C0, C et A et de l‟allure de la courbe s‟est effectuée par la méthode
des moindres carrés. Cette méthode consiste à comparer des données expérimentales, généralement
entachées d‟erreurs de mesure, à un modèle mathématique censé décrire ces données. Les courbes
pour les différents sites étudiés ont été dans un premier tracé avec le logiciel Excel puis avec un
logiciel de cartographie 3D : le logiciel Surfer.
Janvier/Juin 2010
Page 48
Ainsi pour le site de Donnacona les semi-variogrammes obtenus sont les suivants :
Semi-Variogramme Donnacona
(80 microns)
90
75
60
Gamma
45
30
15
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Courbe tracée avec Excel
Column C
Direction: 0.0 Tolerance: 90.0
80
70
60
50
Variogram
40
γ(4)
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Lag Distance
Courbe tracée avec Surfer
Figure 19 : Allures des semi-variogrammes pour le site de Donnacona avant la modélisation de la tranchée.
Janvier/Juin 2010
Page 49
(80 microns)
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Gamma
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
1600
1400
1200
1000
Variogram
γ(4)
800
600
400
200
0
0 5 10 15 20 25
Lag Distance
Figure 20 : Allure des semi-variogrammes pour le site de Donnacona après la modélisation de la tranchée
Janvier/Juin 2010
Page 50
4.3.3.2) Détermination des coefficients de variation de la gélivité des sols pour les différents sites étudiés
A partir des courbes des semi-variogrammes (Voir Annexes D), il est alors facile de relever les valeurs de γ(4) et de déterminer les valeurs des coefficients de
variation de la gélivité du sol CVg (Equation 8). Ces valeurs sont résumées dans le tableau ci-dessous :
Semi-variogramme Semi-variogramme modifié

Augmentation
Section γ(4) moy % fines CVG γ(4) moy % fines CVG Augmentation
Moyenne [%]
CVG %
Fleurimont 9,833 46,908 0,07 308,333 38,220 0,46 587,27
St Celestin 38,857 81,478 0,08 1136,364 66,320 0,51 564,39
Sol
Dannacona 33,913 74,495 0,08 866,667 59,459 0,50 533,36 493,92
Uniforme
Ste Marie 8,105 36,294 0,08 150,000 29,719 0,41 425,37
Dosquet 16,111 40,070 0,10 228,570 32,868 0,46 359,20
Augmentation
Moyenne [%]
CVG %
Dosquet 16,111 40,070 0,10 228,570 32,868 0,46 359,20
Champlain 2,346 9,634 0,16 2,538 9,099 0,18 10,13
Sol à
West Dilton 66,666 59,419 0,14 618,181 47,236 0,53 283,05
variabilité 232,20
modérée St Martyrs 73,684 40,736 0,21 285,714 33,616 0,50 138,62
Victoriaville 66,857 62,179 0,13 552,942 51,554 0,46 246,86
La prairie 44,400 62,780 0,11 630,303 51,945 0,48 355,37
Augmentation
Moyenne [%]
CVG %
Sol à St David 394,444 54,835 0,36 762,500 49,536 0,56 53,91
variabilité 26,36
élevée Plessiville 38,571 8,226 0,75 37,143 8,170 0,75 -1,19
Tableau 10 : Tableau comparatif des valeurs de γ(4) et des coefficients de variation de la gélivité des sols.

4.3.3.3) Bilan et détermination des coefficients de var iation de la gélivité en

contexte municipal.
L‟influence qu‟engendre la mise en œuvre d‟une utilité publique sur la variabilité des sols n‟est pas
sans conséquence. En effet, pour les sols uniformes, le coefficient de variation de la gélivité augmente
en moyenne de 500 %. Pour les sols à variabilité modérée, ce même coefficient augmente en moyenne
de 230%. Tandis que pour les sols à variabilité élevée, le coefficient CVg n‟augmente que de l‟ordre
de 30 %. La mise en œuvre d‟une tranchée, d‟un égout ou d‟un puisard augmente considérablement la
variabilité du sol et influe directement sur le soulèvement différentiel longitudinal.
A partir de ce bilan, il nous est alors possible de compléter le tableau de classification des sols en
fonction de leur variabilité. (Voir § 4.3.3).
Contexte Municipal /
Contexte Rural
présence de tranchée
Classification Coefficient de variation Coefficient de variation de
Type de dépôt
unifiée de la gélivité CVG la gélivité CVG
Sol uniforme :
Terrasse alluviales
SP, SW GP,
Dépôt deltaïques < 0,1 < 0,5
GW, CL
Plaine de déposition
marine ou lacustre
Sols à variabilité modérée :
Bordures de basins de
SP-SM, GP-
déposition 0,1 et 0,3 < 0,5
GM, CL-ML
Dépôts alluviaux
Dépôts fluvio-glaciaires
Tills glaciaires
GM, GC, SM,
Argiles varvées > 0,3 < 0,5
SC, ML, CL
Sols avec interlits de silt
Alternance sol roc
Tableau 11 : Classification des sols en fonction de leur variabilité et du contexte de conception
D‟après les résultats obtenus (Voir tableau 10), les valeurs du coefficient de variation de la gélivité
restent en moyenne proches de la valeur de 0,5. Il a alors été décidé de fixer cette valeur, pour
l‟ensemble des classes de chaussées municipales. Ce facteur, ainsi déterminé, va permettre de prendre
en considération l‟influence des utilités publiques lors de la détermination de la valeur de soulèvement
admissible, et plus particulièrement dans le cas d‟une artère et d‟une rue résidentielle.
4.3.4) Schéma récapitulatif de la méthode de prédiction du soulèvement admissible
Finalement, la méthode de prédiction de soulèvement admissible au gel proposée dans cette étude
s‟achemine de la manière suivante :

Contexte Municipal
Contexte Rural / présence de
tranchée
Coefficient de
Classification Coefficient de variation
Type de dépôt variation de la
unifiée de la gélivité CVG
Sol uniforme :
gélivité CVG Mesure in situ
Terrasse alluviales
SP, SW GP,
Dépôt deltaïques < 0,1 < 0,5
GW, CL
Plaine de déposition
marine ou lacustre
Sols à variabilité
modérée :
Bordures de basins de SP-SM, GP-
déposition GM, CL-ML
0,1 et 0,3 < 0,5 𝜸(𝟒) CVG dépend des types de sols et
Dépôts alluviaux (1) 𝑪𝑽𝑮 = de la présence d‟utilité publique
Dépôts fluvio-glaciaires 𝒙
Tills glaciaires GM, GC,
Argiles varvées SM, SC, ML, > 0,3 < 0,5
Sols avec interlits de silt CL La valeur de h peut être mesurée
(2)
𝑽𝑳 = 𝑪𝑽𝑮 . 𝒉
Alternance sol roc
ou calculée (avec l‟indice de gel,
le potentiel de Ségrégation…)
6
5
(3) ∆𝑰𝑹𝑰𝑳𝑻 = 𝑨𝒈𝒆𝟎,𝟐 (𝟎, 𝟎𝟑𝟐𝟗 𝑽𝑳 + 𝟎, 𝟗𝟖𝟏𝟓)
4 Rang
ΔIRILT [m/km]
Abaque de conception  Obtention d‟un ∆𝑰𝑹𝑰𝑳𝑻 𝒎𝒂𝒙 (4)

Rue
3
2 𝟏 ∆𝑰𝑹𝑰𝑳𝑻 𝒎𝒂𝒙
𝑽𝑳 𝒎𝒂𝒙 = ( − 𝟎, 𝟗𝟖𝟏𝟓) (5)
Artère
𝟎, 𝟎𝟑𝟐𝟗 𝑨𝒈𝒆𝟎,𝟐
1
0
0 5 10 15 20 𝒉𝒂𝒅𝒎𝒊𝒔𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆 =
Age [ans] 𝑪𝑽𝑮 (6)
Figure 21 : Schéma récapitulatif de la méthode de prédiction de soulèvement admissible au gel

4.3.5) Détermination du soulèvement différentiel admissible
Il est désormais possible de déterminer des valeurs de soulèvement admissibles pour les différentes
classes de chaussées municipales. Le ministère des Transports du Québec, et celui de la Finlande, ont
préétabli des seuils de critères de soulèvements admissibles. Ces derniers ont été fixés de manière
subjective et par l‟expérience acquise au cours du développement des méthodes de conception de
chaussées.
Soulèvement Soulèvement
Classe de route Classe de route
admissible [mm] admissible [mm]
Autoroutes < 50 Autoroutes 40-70
Nationales < 55 Principales 50-100
Régionales et Collectrices < 60 Régionales et Collectrices 80-200
Routes municipales 60-120 Locales 1 150-300
Tableau 12 : Critère du Ministère des Transports du Québec Tableau 13 : Critère du Ministère des Transports de la Finlande
4.3.5.1) Cas des Artères municipales
Dans le cas des artères municipales et quelque soit la variabilité du sol, le coefficient de variation de la
gélivité vaut 0,5. L‟abaque de conception fixe la valeur de ∆𝑰𝑹𝑰𝑳𝑻 𝒎𝒂𝒙 à 3 m/km. En utilisant
l‟équation (10), il est alors possible de déterminer VL max :
𝟏 ∆𝑰𝑹𝑰𝑳𝑻 𝒎𝒂𝒙
- 𝑽𝑳 𝒎𝒂𝒙 = ( − 𝟎, 𝟗𝟖𝟏𝟓)
𝟎,𝟎𝟑𝟐𝟗 𝑨𝒈𝒆𝟎,𝟐
𝟏 𝟑
- 𝑽𝑳 𝒎𝒂𝒙 = (
𝟎,𝟎𝟑𝟐𝟗 𝟏𝟓𝟎,𝟐
− 𝟎, 𝟗𝟖𝟏𝟓)
D’où 𝑽𝑳 𝒎𝒂𝒙 = 𝟐𝟑, 𝟐𝟐 𝒎𝒎
La valeur du soulèvement différentiel admissible h admissible vaut donc :

- 𝒉𝒂𝒅𝒎𝒊𝒔𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆 = 𝑪𝑽𝑮
𝟐𝟑,𝟐𝟐
- 𝒉𝒂𝒅𝒎𝒊𝒔𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆 = 𝟎,𝟓
𝒉𝒂𝒅𝒎𝒊𝒔𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆 = 𝟒𝟔, 𝟒𝟒 𝒎𝒎
Cette valeur peut sembler restrictive par rapport à ce que l‟on retrouve dans la littérature. Une valeur
seuil à 50 mm sera fixée.
𝒉𝒂𝒅𝒎𝒊𝒔𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆 = 𝟓𝟎 𝒎𝒎
4.3.5.2) Cas des rues résidentielles, artères mineures et boulevards
En appliquant le même principe que précédemment, la valeur du soulèvement différentiel admissible

dans les cas des rues résidentielles et ce, quelque soit la variabilité du sol est la suivante :
𝒉𝒂𝒅𝒎𝒊𝒔𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆 = 𝟔𝟓 𝒎𝒎

Cette valeur est conforme à ce que l‟on trouve dans la littérature (Critères du Ministère des Transports
du Québec et celui de la Finlande).
4.3.5.3) Cas des rangs municipaux
Les rangs municipaux peuvent être dimensionnés en considérant le contexte rural uniquement, puisque
il n‟y‟a pas présence d‟utilités publiques pour cette classe de route. La valeur du coefficient de
variation de la gélivité diffère en fonction du type de sol.
- Dans le cas d‟un sol uniforme, la valeur de soulèvement trouvée est de :

 h admissible = 409 mm
Cette valeur de soulèvement est excessive. Cependant, comme notre étude est basée sur la variabilité
du sol et les déformations différentiels, cette valeur est justifiable. En effet, comme le sol est uniforme
le soulèvement de la chaussée sera lui aussi uniforme. Ainsi du point de vue différentiel, il n‟y aura
pas de préjudice pour l‟uni de la chaussée. Une valeur de 120 mm sera néanmoins fixée afin d‟être
cohérent avec les critères donnés par le Ministère des Transports du Québec.
- Dans le cas d‟un sol à variabilité modérée, le soulèvement admissible vaut :

 h admissible = 136 mm.
Cette valeur sera elle aussi fixée à 120 mm.
Dans le cas d‟un sol uniforme et d‟un sol à variabilité modérée, la valeur de soulèvement admissible
vaut :
𝒉𝒂𝒅𝒎𝒊𝒔𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆 = 𝟏𝟐𝟎 𝒎𝒎
- Dans le cas d‟un sol à variabilité élevée, le soulèvement admissible vaut :
𝒉𝒂𝒅𝒎𝒊𝒔𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆 = 𝟏𝟎𝟎 𝒎𝒎
Cette hauteur a été déterminée avec une valeur de CVg égale à 0,4. En effet, ce coefficient apparaît
comme le plus représentatif pour les sols à variabilité élevée.
4.3.5.4) Tableau récapitulatif des soulèvements admissible s en fonction des

classes de routes
Soulèvement différentiel admissible [mm]
Type de sol Artères municipales Rues résidentielles Rangs municipaux

Sol uniforme 50 65 120
Sol à variabilité modérée 50 65 120
Sol à variabilité élevée 50 65 100
Tableau 14 : Tableau récapitulatif des soulèvements admissibles en contexte municipale
Le modèle de prédiction de soulèvement admissible semble pertinent puisqu‟il fournit des valeurs
cohérentes avec ce que l‟on peut trouver dans la littérature, et notamment avec celles que fixent le
Ministère des Transports du Québec.
Janvier/Juin 2010
Page 55
5) Discussion et conclusion
5.1) Limite de la méthode de détérioration de l’uni.
Plusieurs limites sont responsables de la détérioration de l‟uni des chaussées. Dans cette étude, seul
l‟effet du gel dans le sol d‟infrastructure et le vieillissement des chaussées ont été pris en considération
dans la dégradation saisonnière et à long terme de l‟uni. Ces modèles peuvent être utilisés pour la
prédiction en considérant le fait qu‟une forte proportion de la variation n‟est pas expliquée. Les
modèles de détérioration de l‟uni pourraient être enrichis par l‟ajout de nouvelles observations en
contexte municipal. Pour bonifier, l‟abaque de conception, il faudra peut être ajouter d‟autres variables
explicatives comme l‟action du trafic par exemple. En effet, ce dernier a tendance à accélérer le
processus de dégradation de l‟uni des chaussées.
5.2) Limite de la méthode de prédiction de soulèvement admissible au gel

Seulement douze sites d‟observation sur le réseau routier québécois ont été utilisés, pour la réalisation
de cette méthode de prédiction. Même si cette étude a permis de développer un modèle de prédiction
de performance des chaussées en conditions de gel, d‟autres analyses de sections expérimentales
devront être réalisées afin de confirmer les tendances des courbes observées et d‟augmenter de ce fait
la précision et la fiabilité du modèle.
5.3) Conclusion
De nos jours, la performance des chaussées est un enjeu primordial en conception routière. Elle est la
priorité des grandes administrations routières, puisqu‟elle influe directement sur la durabilité de
l‟ouvrage et les coûts que peuvent engendrer la construction et/ou l‟entretien des chaussées. Le
soulèvement différentiel longitudinal des routes est un phénomène très répandu au Québec. Puisque le
soulèvement au gel impacte directement l‟usager de la route, les problèmes qu‟il engendre ne sont pas
sans conséquence. Il est donc, du devoir de l‟ingénieur et des concepteurs de minimiser ce phénomène
en concevant des chaussées adaptées.
Cette étude a permis d‟établir un modèle de prédiction de soulèvement admissible au gel en fonction
de la variabilité longitudinale des sols d‟infrastructure. Les bénéfices de cette recherche sont
importants puisqu‟elles permettent d‟optimiser les caractéristiques structurales d‟une chaussée en
fonction de son comportement sous l‟action de soulèvements différentiels. Le modèle proposé s‟avère
utile lors de la construction d‟une nouvelle route municipale sur une infrastructure gélive. Deux
conditions essentielles doivent coexister pour qu‟une route soit sensible au soulèvement différentiel.
L‟infrastructure doit être gélive et la pénétration du gel dans la chaussée doit atteindre le sol support.
Plus l‟épaisseur de sol d‟infrastructure sera gelée, plus le soulèvement de la chaussée sera important.
L‟effet différentiel du soulèvement, dépend entièrement des propriétés de gélivité des sols
d‟infrastructure. Ces derniers doivent être variables dans l‟espace.
En appliquant le modèle de prédiction, dans un avant-projet de construction routière, il sera possible

de déterminer quelle proportion de la chaussée est affectée par le soulèvement. Les valeurs
admissibles de soulèvement déterminées pour chaque classe de routes municipales sont cohérentes
avec celles proposées par le Ministère des Transport du Québec. Elles permettront alors d‟ajuster le
design de la chaussée et de limiter les dégradations futures en appliquant des techniques de mitigations
appropriées (Réduction du soulèvement, uniformisation du sol…).
Janvier/Juin 2010
Page 56
6) Bibliographie
[1] DORE G, Détérioration des chaussées en conditions de Gel ; une nouvelle approche
prévisionnelle, Thèse présentée à la Faculté des études supérieures de l‟Université Laval, 1997, 301 p
[2] FLAMAND M, Prédiction de la détérioration hivernale de l’uni à partir de la variabilité d’un sol
d’infrastructure, Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures de l‟Université Laval, 2000,
110 p
[3] DORE G, Validation des modèles de détérioration de la chaussée soumise au soulèvement par le
gel, Avril 2002, 29 p
[4] DORE G, PIERRE P, Développement d’une méthode de conception de chaussées en contexte

municipal et en région nordique, rapport final d‟études, Octobre 2008, 169 p
[5] DORE G, ZUBECK H, Cold Regions Pavement Engineering, ASCE PRESS, Novembre 2008,
416 p
[6] VAILLANCOURT M, Méthodologie de modélisation de l’uni des chaussées souples et impact des
sols d’infrastructure, Thèse présentée à l‟Ecole de Technologie Supérieure de l‟Université du Québec,
Novembre 2004, 321 p
[7] DORE G, FLAMAND M, TIGHE S, Prediction of Winter Roughness Based on Analysis of

Subgrade Soil Variability, Transportation Research Record, 6 p
[8] KONRAD J M, ROY M, Flexible pavements in cold regions: a geotechnical perspective, Canada
Geotech, 11 p
[9] SAARELAINEN S, Pavement Design Applying Allowable Frost Heave, Cold Regions
Engineering, 11 p
[10] Association Québécoise du transport et des routes, Normes canadiennes de conception

géométriques des routes, Juin 1987, 430 p
Janvier/Juin 2010
Page 57
7) Annexes
Sommaire des Annexes
ANNEXE A : PRESENTATION DE L’UNIVERSITE LAVAL ET DE LA CHAIR I3C ........... 59
ANNEXE B : CARACTERISTIQUES DES ROUTES URBAINES. ............................................. 62
ANNEXE C : CALCUL DES SEMI VARIOGRAMMES POUR CHAQUE SITE ETUDIE. .... 63
ANNEXE D : SEMI-VARIOGRAMMES DES DIFFERENTS SITES ETUDIES ....................... 87
Janvier/Juin 2010
Page 58
Annexe A : Présentation de l’université Laval et de la chair i3c

L'université Laval a été la toute première université francophone à voir le jour en Amérique. En 1663,
le premier évêque de la colonie, M François de Montmorency-Laval, fonde à Québec le premier
établissement d'enseignement de la Nouvelle-France: le Séminaire de Québec. Près de 200 ans plus
tard, en 1852, cet établissement crée l'Université Laval. L'histoire de l'université se mêle intimement à
celle de la province du Québec. Cet établissement d'enseignement supérieur a longtemps formé l'élite
intellectuelle québécoise francophone et son influence est toujours marquante. Encore aujourd'hui, on
considère l'université Laval comme un des principaux porte-étendards de la conservation du fait
français en Amérique.
Forte de son expérience, l‟université Laval est un lieu de recherche unique. Elle comprend plus de 230
regroupements de chercheurs et chaires dont le laboratoire de Géotechnique routière fait partie
intégrante. Classée parmi les dix plus grandes universités de recherche au Canada, l‟université Laval a
un budget annuel global de l‟ordre de 700 millions de dollars, dont 270 millions sont consacré à la
recherche.
Figure 22 : Photo de l’université Laval (Québec)
L‟université Laval accueille près de 1300 chercheurs et développe actuellement une centaine de
chaires de recherche. Le laboratoire de Géotechnique routière est dirigé par le professeur titulaire au
département de génie civil de la Faculté des sciences et de génie de l'université Laval M. Guy Doré.
Elle est composée d‟une équipe de professionnels de recherches, d‟étudiants gradués (maîtrise et
doctorants) et de stagiaires. Son budget est de 600 000 dollars canadien (soit 428 000 euro), dont
500 000 $Ca pour la Chaire de recherche.
Janvier/Juin 2010
Page 59
Professeur titulaire
M. Guy Doré ing. Ph.D
Professionnels de recherche Coordonnateur de Chaire
J.P. Bilodeau (ing.jr. Ph.D) Jérôme Fachon (ing.) Pierre Perron (ing.)
Étudiants Gradués (maitrise ou doctorants) Stagiaires
Alejandro Quijano Murillas Sébastien Wurckler

Claudia-Andrea Mellizo Vincent Drouot
Damien Grellet Fabrice Dalmasso
Alban Ficheur Nicolas Farcette
Catherine Savoie
Joannie Poupart
Figure 23 : Organigramme du laboratoire de Géotechnique routière
Le laboratoire de Géotechnique Routière est inclus dans une chaire de recherche, la chaire I3C : la
Chaire de recherche industrielle CRSNG sur l‟interaction charges lourdes/climat/chaussée.
La Chaire de recherche industrielle CRSNG sur l‟interaction charges lourdes/climat/chaussées est un

programme de recherche, initié à l‟été 2008 par Guy Doré. Compte tenu de son implication et de son
rayonnement à l‟échelle internationale, notamment dans ses travaux dans le domaine de l‟ingénierie
des chaussées en régions froides, ce programme de recherche bénéficie d‟appuis considérables.
La Chaire travaille au développement de connaissances et d‟outils permettant de prendre en compte

l‟interaction entre les charges lourdes des véhicules commerciaux et la performance structurale et
fonctionnelle des chaussées dans le contexte climatique canadien. Elle s‟implique donc dans le
développement des solutions aux problèmes de l‟industrie du transport routier et des infrastructures
qui s‟y rattachent. La chaire est en collaboration avec des partenaires, tant du secteur privé que public
provenant du milieu des transports, des différentes municipalités et des différents gouvernements.
Elle s‟intéresse à de nombreux domaines tels que :
- Les effets du climat sur les propriétés des matériaux de la chaussée.

- Les effets du climat sur les caractéristiques structurales et fonctionnelles de la chaussée.
- Les effets des charges lourdes sur la chaussée dans le contexte climatique canadien.
- Les effets de la condition de la chaussée sur l‟efficacité du transport.
- La formulation de matériaux de chaussées durables.
- Les méthodes de conception et de réhabilitation des chaussées.
Janvier/Juin 2010
Page 60
- L‟identification de solutions pour réduire l‟agressivité des véhicules lourds sur la chaussée.
- Le développement de seuils d‟intervention pour faciliter le confort et la sécurité des usagers de
la route ainsi que la productivité du transport commercial.
Les trois principaux objectifs spécifiques de la Chaire sont de :
- Développer des connaissances sur l‟interaction entre les charges lourdes, le climat et les
chaussées.
- Développer des technologies de pointes et des solutions concrètes aux problèmes que
rencontrent actuellement les différentes entreprises du transport et municipalités.
- Développer des compétences pour améliorer les performances.
Ce programme de recherche permettra donc, à long terme, d'identifier les différentes solutions afin de
réduire les dommages aux chaussées résultant de l'action combinée des charges lourdes et du climat.
De ce fait, elle améliorera la productivité de l'industrie du transport qui repose en bonne partie sur la
qualité de l'infrastructure routière et sur les politiques de gestion du transport lourd.
Actuellement, le programme de recherche tourne essentiellement autour de trois grands thèmes :
- Le comportement des matériaux et des structures de chaussées

- La maîtrise de la performance des chaussées
- Le comportement et la performance des véhicules sur les chaussées.
Le projet de fin d‟études s‟inscrit pleinement dans le thème de la maitrise de la performance des
chaussées.
Janvier/Juin 2010
Page 61
Annexe B : Caractéristiques des routes urbaines.
Janvier/Juin 2010
Page 62
Annexe C : Calcul des semi variogrammes pour chaque site étudié.

Données brutes : Champlain
Point de % fines {g(x) - {g(x) - {g(x) - {g(x) - {g(x) - {g(x) - {g(x) - {g(x) - {g(x) - {g(x) - {g(x) - {g(x) -
mesure (g(x)) g(x+d)}² g(x+d)}² g(x+d)}² g(x+d)}² g(x+d)}² g(x+d)}² g(x+d)}² g(x+d)}² g(x+d)}² g(x+d)}² g(x+d)}² g(x+d)}²
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 7,88
2 8,47 0,3481
4 8,42 0,0025 0,2916
6 12,6 17,4724 17,0569 22,2784
8 11,77 0,6889 11,2225 10,89 15,1321
10 9,72 4,2025 8,2944 1,69 1,5625 3,3856
12 10,53 0,6561 1,5376 4,2849 4,4521 4,2436 7,0225
14 10,7 0,0289 0,9604 1,1449 3,61 5,1984 4,9729 7,9524
16 10,88 0,0324 0,1225 1,3456 0,7921 2,9584 6,0516 5,8081 9
18 8,92 3,8416 3,1684 2,5921 0,64 8,1225 13,5424 0,25 0,2025 1,0816
20 8,13 0,6241 7,5625 6,6049 5,76 2,5281 13,2496 19,9809 0,0841 0,1156 0,0625
22 8,77 0,4096 0,0225 4,4521 3,7249 3,0976 0,9025 9 14,6689 0,1225 0,09 0,7921 0,16777216
24 8,45 0,1024 0,1024 0,2209 5,9049 5,0625 4,3264 1,6129 11,0224 17,2225 0,0009 0,0004 0,06036849
28,4095 50,3417 55,5038 41,5786 34,5967 50,0679 44,6043 34,9779 18,5422 0,1534 0,7925 0,22814065
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré
2 1,183729167
4 2,288259091
6 2,77519
Écart-type(%) 1,518884121
8 2,309922222
Variance 2,307008974
10 2,16229375
Écart-type(Vari) 1,265395314
12 3,576278571
Variance 1,6012253
14 3,717025
Moyenne 9,633846154
16 3,49779
18 2,317775
20 0,025566667
22 0,198125

Données brutes : Donnacona
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 71,16
2 72,52 1,8496
4 66,96 30,9136 17,64
6 71,3 18,8356 1,4884 0,0196
8 63,74 57,1536 10,3684 77,0884 55,0564
10 76,23 156,0001 24,3049 85,9329 13,7641 25,7049
12 64,29 142,5636 0,3025 49,1401 7,1289 67,7329 47,1969
14 78,95 214,9156 7,3984 231,3441 58,5225 143,7601 41,3449 60,6841
16 83,45 20,25 367,1056 52,1284 388,4841 147,6225 271,9201 119,4649 151,0441
18 76,19 52,7076 7,6176 141,61 0,0016 155,0025 23,9121 85,1929 13,4689 25,3009
20 85,7 90,4401 5,0625 45,5625 458,3881 89,6809 482,2416 207,36 351,1876 173,7124 211,4116
22 76,2 90,25 0,0001 52,5625 7,5625 141,8481 0,0009 155,2516 24,01 85,3776 13,5424 25,4016 8145,0625
24 81,75 30,8025 15,6025 30,9136 2,89 7,84 304,8516 30,4704 324,3601 109,2025 218,7441 85,1929 838,270418
906,6819 456,8909 766,3021 991,7982 779,1919 1171,4681 658,4239 864,0707 393,5934 443,6981 110,5945 8983,33292
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 37,7784125
4 20,7677682
6 38,315105
Écart-type(%) 7,00497159
8 55,0999
Variance 49,0696269
10 48,6994938
12 83,6762929
Variance 466,180265
14 54,8686583
Moyenne 74,4953846
16 86,40707
18 49,199175
20 73,9496833
22 27,648625

Données brutes : Dosquet
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 29,58
2 40,18 112,36
4 42,94 7,6176 178,4896
6 40,76 4,7524 0,3364 124,9924
8 41,65 0,7921 1,6641 2,1609 145,6849
10 40 2,7225 0,5776 8,6436 0,0324 108,5764
12 40,07 0,0049 2,4964 0,4761 8,2369 0,0121 110,0401
14 37,53 6,4516 6,1009 16,9744 10,4329 29,2681 7,0225 63,2025
16 39,51 3,9204 0,3136 0,2401 4,5796 1,5625 11,7649 0,4489 98,6049
18 46,63 50,6944 82,81 43,0336 43,9569 24,8004 34,4569 13,6161 41,6025 290,7025
20 37,65 80,6404 3,4596 0,0144 5,8564 5,5225 16 9,6721 27,9841 6,4009 65,1249
22 45,03 54,4644 2,56 30,4704 56,25 24,6016 25,3009 11,4244 18,2329 4,3681 23,5225 238,7025 2966,37087
24 39,35 32,2624 2,89 52,9984 0,0256 3,3124 0,5184 0,4225 5,29 1,9881 12,8881 0,6889 6415,62553
356,6831 281,6982 280,0043 275,0556 197,656 205,1037 98,7865 191,7144 303,4596 101,5355 239,3914 9381,99639
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 14,8617958
Écart-type(%) 4,1032673 4 12,8044636
Variance 16,8368026 6 14,000215
Écart-type(Vari) 8,02472567 8 15,2808667
Variance 64,3962222 10 12,3535
Moyenne 40,0676923 12 14,6502643
14 8,23220833
16 19,17144
18 37,93245
20 16,9225833
Janvier/Juin 2010
Page 65
Données brutes : Fleurimont
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 48,87
2 50,342 2,166784
4 43,733 43,678881 26,388769
6 44,197 0,215296 37,761025 21,836929
8 49,82 31,618129 37,051569 0,272484 0,9025
10 45,852 15,745024 2,739025 4,490161 20,1601 9,108324
12 42,333 12,383361 56,055169 3,474496 1,96 64,144081 42,732369
14 48,77 41,434969 8,514724 1,1025 20,912329 25,371369 2,471184 0,01
16 46,151 6,859161 14,577124 0,089401 13,461561 3,818116 5,846724 17,564481 7,392961
18 44,039 4,460544 22,382361 2,910436 3,286969 33,419961 0,024964 0,093636 39,727809 23,338561
20 52,126 65,399569 35,700625 11,262736 95,902849 39,363076 5,317636 62,869041 70,442449 3,182656 10,601536
22 49,303 7,969329 27,709696 9,935104 0,284089 48,5809 11,909401 0,267289 26,071236 31,0249 1,079521 0,187489 63,5102047
24 44,274 25,290841 61,653904 0,055225 3,523129 20,214016 3,767481 2,490084 30,758116 0,005929 0,292681 36,820624 534,722012
257,221888 330,533991 55,429472 160,393526 244,019843 72,069759 83,294531 174,392571 57,552046 11,973738 37,008113 598,232216
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 10,71757867
Écart-type(%) 3,106045278 4 15,02427232
Variance 9,647517269 6 2,7714736
Écart-type(Vari) 5,035465378 8 8,910751444
Variance 25,35591158 10 15,25124019
Moyenne 46,90846154 12 5,147839929
14 6,941210917
16 17,4392571
18 7,19400575
Janvier/Juin 2010
Page 66
Données brutes : La Prairie
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 64,545
2 65,701 1,336336
4 69,036 11,122225 20,169081
6 66,064 8,832784 0,131769 2,307361
8 66,599 0,286225 5,938969 0,806404 4,218916
10 56,152 109,139809 98,247744 165,997456 91,183401 70,442449
12 58,658 6,280036 63,059481 54,848836 107,702884 49,603849 34,656769
14 50,045 74,183769 37,295449 274,034916 256,608361 360,658081 245,110336 210,25
16 53,94 15,171025 22,259524 4,892944 160,250281 146,991376 227,889216 138,321121 112,466025
18 67,686 188,952516 311,204881 81,504784 133,033156 1,181569 2,630884 1,8225 3,940225 9,865881
20 56,521 124,657225 6,661561 41,938576 4,566769 0,136161 101,566084 91,068849 156,625225 84,2724 64,384576
22 64,607 65,383396 9,480241 113,784889 212,051844 35,390601 71,487025 3,968064 2,122849 19,616041 1,196836 0,003844 4274,98847
24 76,586 143,496441 402,604225 79,21 512,841316 704,424681 321,413184 417,548356 99,740169 110,712484 57,0025 118,483225 20209,4954
748,841787 977,052925 819,326166 1482,45692 1368,82876 1004,75349 862,97889 374,894493 224,466806 122,583912 118,487069 24484,4839
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 31,20174113
4 44,41149659
Écart-type(%) 7,272029714
6 40,9663083
8 82,35871822
10 85,55179794
Variance 519,612927
12 71,768107
Moyenne 62,78
14 71,9149075
16 37,4894493
18 28,05835075
Janvier/Juin 2010
Page 67
Données brutes : Plessiville
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 2,02
2 8,32 39,69
4 1,67 44,2225 0,1225
6 3,94 5,1529 19,1844 3,6864
8 3,14 0,64 2,1609 26,8324 1,2544
10 5,68 6,4516 3,0276 16,0801 6,9696 13,3956
12 11,72 36,4816 73,6164 60,5284 101,0025 11,56 94,09
14 7,33 19,2721 2,7225 17,5561 11,4921 32,0356 0,9801 28,1961
16 21,14 190,7161 88,7364 239,0116 324 295,84 379,0809 164,3524 365,5744
18 3,24 320,41 16,7281 71,9104 5,9536 0,01 0,49 2,4649 25,8064 1,4884
20 19,6 267,6496 2,3716 150,5529 62,0944 193,7664 270,9316 245,2356 321,4849 127,2384 309,0564
22 9,17 108,7849 35,1649 143,2809 3,3856 6,5025 12,1801 36,3609 27,3529 56,25 0,7225 51,1225 11834,1544
24 9,97 0,64 92,7369 45,2929 124,7689 6,9696 3,0625 18,4041 46,6489 36,3609 68,89 2,7225 1524,9025
1040,1113 336,5722 774,7321 640,9211 560,0797 760,8152 495,014 786,8675 221,3377 378,6689 53,845 13359,0569
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 43,33797083
4 15,29873636
Écart-type(%) 6,259437592 6 38,736605
Variance 39,18055897 8 35,60672778
Écart-type(Vari) 19,38508451 10 35,00498125
Variance 375,7815015 12 54,34394286
Moyenne 8,226153846 14 41,25116667
16 78,68675
18 27,6672125
20 63,11148333
22 13,46125
Janvier/Juin 2010
Page 68
Données brutes : St-David
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 25,22
2 70,69 2067,5209
4 61,94 76,5625 1348,3584
6 55,1 46,7856 243,0481 892,8144
8 40,22 221,4144 471,7584 928,4209 225
10 27,1 172,1344 784 1213,8256 1900,0881 3,5344
12 27,22 0,0144 169 777,2944 1205,4784 1889,6409 4
14 38,57 128,8225 131,5609 2,7225 273,2409 546,1569 1031,6944 178,2225
16 79,96 1713,1321 2781,5076 2794,1796 1579,2676 618,0196 324,7204 85,9329 2996,4676
18 76,97 8,9401 1474,56 2475,0625 2487,0169 1350,5625 478,2969 225,9009 39,4384 2678,0625
20 61,07 252,81 356,8321 506,25 1145,8225 1153,9609 434,7225 35,6409 0,7569 92,5444 1285,2225
22 71,89 117,0724 25,8064 65,1249 1110,2224 1995,4089 2006,1441 1002,9889 281,9041 99,0025 1,44 2178,0889 13705,9468
24 76,91 25,2004 250,9056 0,0036 9,3025 1469,9556 2469,0961 2481,0361 1346,1561 475,6761 224,1009 38,6884 4171073,02
4830,4097 8037,3375 9655,6984 9935,4393 9027,2397 6748,6744 4009,7222 4664,7231 3345,2855 1510,7634 2216,7773 4184778,97
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 201,2670708
4 365,3335227
Écart-type(%) 20,67048041 6 482,78492
Variance 427,2687603 8 551,96885
Écart-type(Vari) 123,4589201 10 564,2024813
Variance 15242,10496 12 482,0481714
Moyenne 54,83538462 14 334,1435167
16 466,47231
18 418,1606875
20 251,7939
22 554,194325
Janvier/Juin 2010
Page 69
Données brutes : Ste-Marie
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 39,484
2 42,5 9,096256
4 39,384 9,709456 0,01
6 34,038 28,579716 71,605444 29,658916
8 36,19 4,631104 10,201636 39,8161 10,850436
10 37,332 1,304164 10,850436 4,210704 26,708224 4,631104
12 35,55 3,175524 0,4096 2,286144 14,699556 48,3025 15,476356
14 36,59 1,0816 0,550564 0,16 6,512704 7,806436 34,9281 8,375236
16 33,079 12,327121 6,105841 18,088009 9,678321 0,919681 39,753025 88,755241 41,024025
18 32,998 0,006561 12,902464 6,512704 18,783556 10,188864 1,0816 40,780996 90,288004 42,068196
20 32,047 0,904401 1,065024 20,638849 12,271009 27,931225 17,164449 3,964081 53,831569 109,265209 55,308969
22 32,392 0,119025 0,367236 0,471969 17,623204 9,972964 24,4036 14,424804 2,709316 48,888064 102,171664 50,296464 0,01416695
24 40,232 61,4656 66,994225 52,330756 51,165409 13,264164 21,921124 8,41 16,337764 38,365636 0,719104 5,143824 2742,54819
132,400528 181,06247 174,174151 168,292419 123,016938 154,728254 164,710358 204,190678 238,587105 158,199737 55,440288 2742,56235
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 5,516688667
4 8,230112273
Écart-type(%) 3,354448281 6 8,70870755
Variance 11,25232327 8 9,349578833
Écart-type(Vari) 7,749255774 10 7,688558625
Variance 60,05096506 12 11,05201814
Moyenne 36,29353846 14 13,72586317
16 20,4190678
18 29,82338813
Janvier/Juin 2010
Page 70
Données brutes : St-Celestin
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 77,87
2 84,17 39,69
4 86 3,3489 66,0969
6 90,35 18,9225 38,1924 155,7504
8 91,26 0,8281 27,6676 50,2681 179,2921
10 73,69 308,7049 277,5556 151,5361 109,8304 17,4724
12 76,77 9,4864 209,9601 184,4164 85,1929 54,76 1,21
14 70,599 38,081241 9,554281 426,876921 390,102001 237,190801 184,172041 52,867441
16 83,86 175,854121 50,2681 103,4289 54,76 42,1201 4,5796 0,0961 35,8801
18 84,94 1,1664 205,664281 66,7489 126,5625 39,9424 29,2681 1,1236 0,5929 49,9849
20 78,82 37,4544 25,4016 67,584841 4,2025 26,3169 154,7536 132,9409 51,5524 28,6225 0,9025
22 79,02 0,04 35,0464 23,4256 70,913241 5,0625 28,4089 149,8176 128,3689 48,7204 26,5225 1,3225 0,0016
24 81,87 8,1225 9,3025 9,4249 3,9601 127,035441 26,01 66,9124 88,1721 71,9104 17,0569 5,29 996,507056
641,699462 954,709762 1239,46106 1024,81574 549,900542 428,402241 403,758041 304,5664 199,2382 44,4819 6,6125 996,508656
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 26,73747758
4 43,39589827
6 61,9730531
Écart-type(%) 6,104667115
8 56,93420789
10 34,36878388
12 30,60016007
14 33,64650342
Moyenne 81,47838462
16 30,45664
18 24,904775
20 7,41365
22 1,653125
Janvier/Juin 2010
Page 71
Données brutes : St-Martyrs
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 44,2
2 42,1 4,41
4 41,2 0,81 9
6 43,6 5,76 2,25 0,36
8 55,46 140,6596 203,3476 178,4896 126,7876
10 34,26 449,44 87,2356 48,1636 61,4656 98,8036
12 37,1 8,0656 337,0896 42,25 16,81 25 50,41
14 45,2 65,61 119,6836 105,2676 2,56 16 9,61 1
16 52,8 57,76 246,49 343,7316 7,0756 84,64 134,56 114,49 73,96
18 29,35 549,9025 251,2225 60,0625 24,1081 681,7321 203,0625 140,4225 162,5625 220,5225
20 32 7,0225 432,64 174,24 26,01 5,1076 550,3716 134,56 84,64 102,01 148,84
22 45,3 176,89 254,4025 56,25 0,01 67,24 121,8816 103,2256 2,89 16,81 10,24 1,21 31290,0721
24 27 334,89 25 5,5225 665,64 331,24 102,01 52,7076 809,9716 275,56 201,64 228,01 109217,030
1801,2202 1968,3614 1014,3374 930,4669 1309,7633 1171,9057 546,4057 1134,0241 614,9025 360,72 229,22 140507,102
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 75,05084167
4 89,47097273
6 50,71687
8 51,69260556
Écart-type(%) 8,53993905 10 81,86020625
Variance 72,93055897 12 83,70755
Écart-type(Vari) 21,0462681 14 45,53380833
Variance 442,9454008 16 113,40241
Moyenne 40,73615385 18 76,8628125
20 60,12
Janvier/Juin 2010
Page 72
Données brutes : Victoriaville
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 70,31
2 74,26 15,6025
4 64,36 98,01 35,4025
6 70,26 34,81 16 0,0025
8 52,78 305,5504 134,0964 461,3904 307,3009
10 67,85 227,1049 5,8081 12,1801 41,0881 6,0516
12 44,84 529,4601 63,0436 646,1764 381,0304 865,5364 648,7209
14 49,44 21,16 338,9281 11,1556 433,4724 222,6064 616,0324 435,5569
16 58,94 90,25 198,81 79,3881 37,9456 128,1424 29,3764 234,7024 129,2769
18 65,03 37,0881 243,0481 407,6361 7,9524 150,0625 27,3529 0,4489 85,1929 27,8784
20 65,22 0,0361 39,4384 249,0084 415,3444 6,9169 154,7536 25,4016 0,7396 81,7216 25,9081
22 62,61 6,8121 5,8564 13,4689 173,4489 315,7729 27,4576 96,6289 58,5225 3,0625 135,7225 59,29 46,4047064
24 62,43 0,0324 7,7841 6,76 12,1801 168,7401 309,4081 29,3764 93,1225 61,3089 3,7249 139,9489 242,428014
1365,9166 1088,2157 1887,1665 1809,7632 1863,8292 1813,1019 822,1151 366,8544 173,9714 165,3555 199,2389 288,832720
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 56,91319167
4 49,46435
Écart-type(%) 8,629712685 6 94,358325
Variance 74,47194103 8 100,5424
Écart-type(Vari) 36,66066424 10 116,489325
Variance 1344,004303 12 129,5072786
Moyenne 62,17923077 14 68,50959167
16 36,68544
18 21,746425
20 27,55925
22 49,809725
Janvier/Juin 2010
Page 73
Données brutes : West-Dilton
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 51,19
2 37,11 198,2464
4 64,97 776,1796 189,8884
6 67,04 4,2849 895,8049 251,2225
8 65,35 2,8561 0,1444 797,4976 200,5056
10 62,41 8,6436 21,4369 6,5536 640,09 125,8884
12 60,28 4,5369 25,7049 45,6976 21,9961 536,8489 82,6281
14 59,69 0,3481 7,3984 32,0356 54,0225 27,8784 509,8564 72,25
16 59,54 0,0225 0,5476 8,2369 33,7561 56,25 29,4849 503,1049 69,7225
18 66,86 53,5824 51,4089 43,2964 19,8025 2,2801 0,0324 3,5721 885,0625 245,5489
20 52,12 217,2676 55,0564 57,3049 66,5856 105,8841 175,0329 222,6064 165,1225 225,3001 0,8649
10447,3133
22 62,23 102,2121 21,4369 7,2361 6,4516 3,8025 0,0324 9,7344 23,1361 7,5076 631,0144 121,8816
9
24 63,66 2,0449 133,1716 10,24 16,9744 15,7609 11,4244 1,5625 2,8561 11,4244 1,7161 704,9025 38495,0286
48942,3419
1370,2251 1401,9993 1259,3212 1060,1844 874,5933 808,4915 812,8303 1145,8997 489,781 633,5954 826,7841
9
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 57,0927125
Écart-type(%) 8,335591822 4 63,72724091
Variance 69,48209103 6 62,96606
Écart-type(Vari) 18,45662995 8 58,89913333
Variance 340,647189 10 54,66208125
Moyenne 59,41923077 12 57,74939286

14 67,73585833
16 114,58997
18 61,222625
Janvier/Juin 2010
Page 74
Données modifiées : Champlain
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 7,88
2 8,47 0,3481
4 8,42 0,0025 0,2916
6 12,6 17,4724 17,0569 22,2784
8 11,77 0,6889 11,2225 10,89 15,1321
10 8 14,2129 21,16 0,1764 0,2209 0,0144
12 8 0 14,2129 21,16 0,1764 0,2209 0,0144
14 8 0 0 14,2129 21,16 0,1764 0,2209 0,0144
16 10,88 8,2944 8,2944 8,2944 0,7921 2,9584 6,0516 5,8081 9
18 8,92 3,8416 0,8464 0,8464 0,8464 8,1225 13,5424 0,25 0,2025 1,0816
20 8,13 0,6241 7,5625 0,0169 0,0169 0,0169 13,2496 19,9809 0,0841 0,1156 0,0625
22 8,77 0,4096 0,0225 4,4521 0,5929 0,5929 0,5929 9 14,6689 0,1225 0,09 0,7921 0,16777216
24 8,45 0,1024 0,1024 0,2209 5,9049 0,2025 0,2025 0,2025 11,0224 17,2225 0,0009 0,0004 0,06036849
45,9969 80,7721 82,5484 44,8426 12,3049 33,8743 35,2559 34,9779 18,5422 0,1534 0,7925 0,22814065
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 1,9165375
4 3,671459091
6 4,12742
Écart-type(%) 1,581921098 8 2,491255556
Variance 2,502474359 10 0,76905625
Écart-type(Vari) 1,382637321 12 2,419592857
Variance 1,911685961 14 2,937991667
Moyenne 9,099230769 16 3,49779
18 2,317775
20 0,025566667
22 0,198125
Janvier/Juin 2010
Page 75
Données modifiées : Donnacona
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 71,16
2 72,52 1,8496
4 66,96 30,9136 17,64
6 71,3 18,8356 1,4884 0,0196
8 63,74 57,1536 10,3684 77,0884 55,0564
10 8 3106,9476 4006,89 3476,2816 4162,8304 3989,1856
12 8 0 3106,9476 4006,89 3476,2816 4162,8304 3989,1856
14 8 0 0 3106,9476 4006,89 3476,2816 4162,8304 3989,1856
16 83,45 5692,7025 5692,7025 5692,7025 388,4841 147,6225 271,9201 119,4649 151,0441
18 76,19 52,7076 4649,8761 4649,8761 4649,8761 155,0025 23,9121 85,1929 13,4689 25,3009
20 85,7 90,4401 5,0625 6037,29 6037,29 6037,29 482,2416 207,36 351,1876 173,7124 211,4116
22 76,2 90,25 0,0001 52,5625 4651,24 4651,24 4651,24 155,2516 24,01 85,3776 13,5424 25,4016 8145,0625
24 81,75 30,8025 15,6025 30,9136 2,89 5439,0625 5439,0625 5439,0625 324,3601 109,2025 218,7441 85,1929 838,270418
9172,6027 17506,5781 27130,5719 27430,8386 28058,5151 19020,3923 9995,5175 864,0707 393,5934 443,6981 110,5945 8983,33291
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 382,1917792
4 795,75355
6 1356,528595
Écart-type(%) 29,98280715
8 1523,935478
10 1753,657194
12 1358,59945
14 832,9597917
Moyenne 59,45923077
16 86,40707
18 49,199175
20 73,94968333
22 27,648625
Janvier/Juin 2010
Page 76
Données modifiées : Dosquet
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 29,58
2 40,18 112,36
4 42,94 7,6176 178,4896
6 40,76 4,7524 0,3364 124,9924
8 41,65 0,7921 1,6641 2,1609 145,6849
10 8 1132,3225 1073,2176 1220,8036 1035,5524 465,6964
12 8 0 1132,3225 1073,2176 1220,8036 1035,5524 465,6964
14 8 0 0 1132,3225 1073,2176 1220,8036 1035,5524 465,6964
16 39,51 992,8801 992,8801 992,8801 4,5796 1,5625 11,7649 0,4489 98,6049
18 46,63 50,6944 1492,2769 1492,2769 1492,2769 24,8004 34,4569 13,6161 41,6025 290,7025
20 37,65 80,6404 3,4596 879,1225 879,1225 879,1225 16 9,6721 27,9841 6,4009 65,1249
22 45,03 54,4644 2,56 30,4704 1371,2209 1371,2209 1371,2209 11,4244 18,2329 4,3681 23,5225 238,7025 2966,37086
24 39,35 32,2624 2,89 52,9984 0,0256 982,8225 982,8225 982,8225 5,29 1,9881 12,8881 0,6889 6415,62552
2468,7863 4880,0968 7001,2453 7222,484 5981,5812 3917,514 1483,6804 191,7144 303,4596 101,5355 239,3914 9381,99639
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 102,8660958
4 221,8225818
Écart-type(%) 14,73852048 6 350,062265
Variance 217,2239859 8 401,2491111
Écart-type(Vari) 151,7714682 10 373,848825
Variance 23034,57857 12 279,8224286
Moyenne 32,86769231 14 123,6400333
16 19,17144
18 37,93245
20 16,92258333
Janvier/Juin 2010
Page 77
Données modifiées : Fleurimont
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 48,87
2 50,342 2,166784
4 43,733 43,678881 26,388769
6 44,197 0,215296 37,761025 21,836929
8 49,82 31,618129 37,051569 0,272484 0,9025
10 8 1748,9124 1310,22281 1276,84729 1792,84496 1670,3569
12 8 0 1748,9124 1310,22281 1276,84729 1792,84496 1670,3569
14 8 0 0 1748,9124 1310,22281 1276,84729 1792,84496 1670,3569
16 46,151 1455,4988 1455,4988 1455,4988 13,461561 3,818116 5,846724 17,564481 7,392961
18 44,039 4,460544 1298,80952 1298,80952 1298,80952 33,419961 0,024964 0,093636 39,727809 23,338561
20 52,126 65,399569 35,700625 1947,10388 1947,10388 1947,10388 5,317636 62,869041 70,442449 3,182656 10,601536
22 49,303 7,969329 27,709696 9,935104 1705,93781 1705,93781 1705,93781 0,267289 26,071236 31,0249 1,079521 0,187489 63,5102047
24 44,274 25,290841 61,653904 0,055225 3,523129 1315,80308 1315,80308 1315,80308 30,758116 0,005929 0,292681 36,820624 534,722012
3385,21057 6039,70912 9069,49444 9349,65346 9746,13199 6496,13207 3066,95442 174,392571 57,552046 11,973738 37,008113 598,232217
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 141,050441
4 274,532233
Écart-type(%) 17,44135517
6 453,474722
8 519,425192
10 609,133249
12 464,009434
Moyenne 38,21961538
14 255,579535
16 17,4392571
18 7,19400575
Janvier/Juin 2010
Page 78
Données modifiées : La Prairie
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 64,545
2 65,701 1,336336
4 69,036 11,122225 20,169081
6 66,064 8,832784 0,131769 2,307361
8 66,599 0,286225 5,938969 0,806404 4,218916
10 8 3433,84201 3371,42809 3725,39329 3329,40540 3197,33702
12 8 0 3433,84280 3371,42809 3725,39329 3329,40540 3197,33702
14 8 0 0 3433,84280 3371,42809 3725,39329 3329,40540 3197,33702
16 53,94 2110,4836 2110,4836 2110,4836 160,250281 146,991376 227,889216 138,321121 112,466025
18 67,686 188,952516 3562,41859 3562,41859 3562,41859 1,181569 2,630884 1,8225 3,940225 9,865881
20 56,521 124,657225 6,661561 2354,28744 2354,28744 2354,28744 101,566084 91,068849 156,625225 84,2724 64,384576
22 64,607 65,383396 9,480241 113,784889 3204,35244 3204,35244 3204,35244 3,968064 2,122849 19,616041 1,196836 0,003844 4274,98847
24 76,586 143,496441 402,604225 79,21 512,841316 4704,03939 4704,03396 4704,09396 99,740169 110,712484 57,0025 118,483225 20209,4954
6088,39354 12923,1589 18753,9624 20224,5957 20662,9879 14767,2204 8136,55695 374,894493 224,466806 122,583912 118,487069 24484,4839
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 253,6830645
4 587,4163154
Écart-type(%) 25,63829944
6 937,6981242
Variance 657,322398
8 1123,588655
10 1291,436747
12 1054,801461
Moyenne 51,945
14 678,0464129
16 37,4894493
18 28,05835075
Janvier/Juin 2010
Page 79
Données modifiées : Plessiville
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 2,02
2 8,32 39,69
4 1,67 44,2225 0,1225
6 3,94 5,1529 19,1844 3,6864
8 3,14 0,64 2,1609 26,8324 1,2544
10 8 23,6196 16,4836 40,0689 0,1024 35,7604
12 8 0 23,6196 16,4836 40,0689 0,1024 35,7604
14 8 0 0 23,6196 16,4836 40,0689 0,1024 35,7604
16 21,14 172,6596 172,6596 172,6596 324 295,84 379,0809 164,3524 365,5744
18 3,24 320,41 22,6576 22,6576 22,6576 0,01 0,49 2,4649 25,8064 1,4884
20 19,6 267,6496 2,3716 134,56 134,56 134,56 270,9316 245,2356 321,4849 127,2384 309,0564
22 9,17 108,7849 35,1649 143,2809 1,3689 1,3689 1,3689 36,3609 27,3529 56,25 0,7225 51,1225 11834,1544
24 9,97 0,64 92,7369 45,2929 124,7689 3,8809 3,8809 3,8809 46,6489 36,3609 68,89 2,7225 1524,9025
983,4691 387,1616 629,1419 665,2647 511,5915 691,6151 488,0551 786,8675 221,3377 378,6689 53,845 13359,0569
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 40,97787917
4 17,59825455
6 31,457095
Écart-type(%) 6,129071436
8 36,95915
10 31,97446875
12 49,40107857
Variance 361,960273
14 40,67125833
Moyenne 8,17
16 78,68675
18 27,6672125
20 63,11148333
22 13,46125
Janvier/Juin 2010
Page 80
Données modifiées : St-David
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 25,22
2 70,69 2067,5209
4 61,94 76,5625 1348,3584
6 55,1 46,7856 243,0481 892,8144
8 40,22 221,4144 471,7584 928,4209 225
10 8 1038,1284 2218,41 2909,5236 3930,0361 296,5284
12 8 0 1038,1284 2218,41 2909,5236 3930,0361 296,5284
14 8 0 0 1038,1284 2218,41 2909,5236 3930,0361 296,5284
16 79,96 5178,2416 5178,2416 5178,2416 1579,2676 618,0196 324,7204 85,9329 2996,4676
18 76,97 8,9401 4756,8609 4756,8609 4756,8609 1350,5625 478,2969 225,9009 39,4384 2678,0625
20 61,07 252,81 356,8321 2816,4249 2816,4249 2816,4249 434,7225 35,6409 0,7569 92,5444 1285,2225
22 71,89 117,0724 25,8064 65,1249 4081,9321 4081,9321 4081,9321 1002,9889 281,9041 99,0025 1,44 2178,0889 13705,9468
24 76,91 25,2004 250,9056 0,0036 9,3025 4748,5881 4748,5881 4748,5881 1346,1561 475,6761 224,1009 38,6884 4171073,02
9032,6763 15888,3499 20803,9532 22526,7577 20751,6153 14294,8245 6395,5801 4664,7231 3345,2855 1510,7634 2216,7773 4184778,97
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 376,3615125
4 722,1977227
6 1040,19766
Écart-type(%) 28,20519619
8 1251,486539
10 1296,975956
12 1021,058893
14 532,9650083
Moyenne 49,53615385
16 466,47231
18 418,1606875
20 251,7939
22 554,194325
Janvier/Juin 2010
Page 81
Données modifiées : Ste-Marie
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 39,484
2 42,5 9,096256
4 39,384 9,709456 0,01
6 34,038 28,579716 71,605444 29,658916
8 36,19 4,631104 10,201636 39,8161 10,850436
10 8 794,6761 677,977444 984,955456 1190,25 991,242256
12 8 0 794,6761 677,977444 984,955456 1190,25 991,242256
14 8 0 0 794,6761 677,977444 984,955456 1190,25 991,242256
16 33,079 628,956241 628,956241 628,956241 9,678321 0,919681 39,753025 88,755241 41,024025
18 32,998 0,006561 624,900004 624,900004 624,900004 10,188864 1,0816 40,780996 90,288004 42,068196
20 32,047 0,904401 1,065024 578,258209 578,258209 578,258209 17,164449 3,964081 53,831569 109,265209 55,308969
22 32,392 0,119025 0,367236 0,471969 594,969664 594,969664 594,969664 14,424804 2,709316 48,888064 102,171664 50,296464 0,01416695
24 40,232 61,4656 66,994225 52,330756 51,165409 1038,90182 1038,90182 1038,90182 16,337764 38,365636 0,719104 5,143824 2742,54819
1538,14446 2876,75335 4412,00119 4723,04943 5389,68595 3873,36281 2178,06920 204,190678 238,587105 158,199737 55,440288 2742,56235
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 64,0893525
Écart-type(%) 12,8222561 4 130,7615161
Variance 164,4102515 6 220,6000598
Écart-type(Vari) 114,6858967 8 262,3891635
Variance 13152,85491 10 336,8553721
Moyenne 29,71876923 12 276,6687727
14 181,5057668
16 20,4190678
18 29,82338813
Janvier/Juin 2010
Page 82
Données modifiées : St-Celestin
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 77,87
2 84,17 39,69
4 86 3,3489 66,0969
6 90,35 18,9225 38,1924 155,7504
8 91,26 0,8281 27,6676 50,2681 179,2921
10 8 6932,2276 6781,5225 6084 5801,8689 4881,8169
12 8 0 6932,2276 6781,5225 6084 5801,8689 4881,8169
14 8 0 0 6932,2276 6781,5225 6084 5801,8689 4881,8169
16 83,86 5754,7396 5754,7396 5754,7396 54,76 42,1201 4,5796 0,0961 35,8801
18 84,94 1,1664 5919,7636 5919,7636 5919,7636 39,9424 29,2681 1,1236 0,5929 49,9849
20 78,82 37,4544 25,4016 5015,4724 5015,4724 5015,4724 154,7536 132,9409 51,5524 28,6225 0,9025
22 79,02 0,04 35,0464 23,4256 5043,8404 5043,8404 5043,8404 149,8176 128,3689 48,7204 26,5225 1,3225 0,0016
24 81,87 8,1225 9,3025 9,4249 3,9601 5456,7769 5456,7769 5456,7769 88,1721 71,9104 17,0569 5,29 996,507056
12796,54 25589,9607 36726,5947 34884,48 32365,838 21372,9044 10622,572 304,5664 199,2382 44,4819 6,6125 996,508656
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 533,1891667
4 1163,180032
Écart-type(%) 33,48648683 6 1836,329735
Variance 1121,3448 8 1938,026667
Écart-type(Vari) 832,8826162 10 2022,864875
Variance 693693,4524 12 1526,636029
Moyenne 66,32 14 885,2143333
16 30,45664
18 24,904775
20 7,41365
22 1,653125
Janvier/Juin 2010
Page 83
Données modifiées : St-Martyrs
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 44,2
2 42,1 4,41
4 41,2 0,81 9
6 43,6 5,76 2,25 0,36
8 55,46 140,6596 203,3476 178,4896 126,7876
10 8 2252,4516 1267,36 1102,24 1162,81 1310,44
12 8 0 2252,4516 1267,36 1102,24 1162,81 1310,44
14 8 0 0 2252,4516 1267,36 1102,24 1162,81 1310,44
16 52,8 2007,04 2007,04 2007,04 7,0756 84,64 134,56 114,49 73,96
18 29,35 549,9025 455,8225 455,8225 455,8225 681,7321 203,0625 140,4225 162,5625 220,5225
20 32 7,0225 432,64 576 576 576 550,3716 134,56 84,64 102,01 148,84
22 45,3 176,89 254,4025 56,25 1391,29 1391,29 1391,29 103,2256 2,89 16,81 10,24 1,21 31290,0721
24 27 334,89 25 5,5225 665,64 361 361 361 809,9716 275,56 201,64 228,01 109217,030
5479,8362 6909,3142 7901,5362 6755,0257 6670,1521 5113,5341 2164,1381 1134,0241 614,9025 360,72 229,22 140507,102
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 228,3265083
4 314,0597364
Écart-type(%) 16,72328394 6 395,07681
Variance 279,6682256 8 375,2792056
Écart-type(Vari) 138,212868 10 416,8845063
Variance 19102,79688 12 365,2524357
Moyenne 33,61615385 14 180,3448417
16 113,40241
18 76,8628125
20 60,12
Janvier/Juin 2010
Page 84
Données modifiées : Victoriaville
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 70,31
2 74,26 15,6025
4 64,36 98,01 35,4025
6 70,26 34,81 16 0,0025
8 52,78 305,5504 134,0964 461,3904 307,3009
10 8 2005,2484 3876,3076 3176,4496 4390,3876 3882,5361
12 8 0 2005,2484 3876,3076 3176,4496 4390,3876 3882,5361
14 8 0 0 2005,2484 3876,3076 3176,4496 4390,3876 3882,5361
16 58,94 2594,8836 2594,8836 2594,8836 37,9456 128,1424 29,3764 234,7024 129,2769
18 65,03 37,0881 3252,4209 3252,4209 3252,4209 150,0625 27,3529 0,4489 85,1929 27,8784
20 65,22 0,0361 39,4384 3274,1284 3274,1284 3274,1284 154,7536 25,4016 0,7396 81,7216 25,9081
22 62,61 6,8121 5,8564 13,4689 2982,2521 2982,2521 2982,2521 96,6289 58,5225 3,0625 135,7225 59,29 46,4047064
24 62,43 0,0324 7,7841 6,76 12,1801 2962,6249 2962,6249 2962,6249 93,1225 61,3089 3,7249 139,9489 242,428014
5098,0736 11967,4383 18661,0603 21309,3728 20946,5836 14429,2836 7202,3428 366,8544 173,9714 165,3555 199,2389 288,827204
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 212,4197333
4 543,9744682
Écart-type(%) 25,39201237 6 933,053015
Variance 644,7542923 8 1183,854044
Écart-type(Vari) 503,6996368 10 1309,161475
Variance 253713,3241 12 1030,663114
Moyenne 51,55384615 14 600,1952333
16 36,68544
18 21,746425
20 27,55925
22 49,809725
Janvier/Juin 2010
Page 85
Données modifiées : West Dilton
(2m) (4m) (6m) (8m) (10m) (12m) (14m) (16m) (18m) (20m) (22m) (24m)
0 51,19
2 37,11 198,2464
4 64,97 776,1796 189,8884
6 67,04 4,2849 895,8049 251,2225
8 65,35 2,8561 0,1444 797,4976 200,5056
10 8 3289,0225 3485,7216 3245,5809 847,3921 1865,3761
12 8 0 3289,0225 3485,7216 3245,5809 847,3921 1865,3761
14 8 0 0 3289,0225 3485,7216 3245,5809 847,3921 1865,3761
16 59,54 2656,3716 2656,3716 2656,3716 33,7561 56,25 29,4849 503,1049 69,7225
18 66,86 53,5824 3464,4996 3464,4996 3464,4996 2,2801 0,0324 3,5721 885,0625 245,5489
20 52,12 217,2676 55,0564 1946,5744 1946,5744 1946,5744 175,0329 222,6064 165,1225 225,3001 0,8649
22 62,23 102,2121 21,4369 7,2361 2940,8929 2940,8929 2940,8929 9,7344 23,1361 7,5076 631,0144 121,8816 10447,3133
24 63,66 2,0449 133,1716 10,24 16,9744 3098,0356 3098,0356 3098,0356 2,8561 11,4244 1,7161 704,9025 38495,0286
7302,0681 14191,1179 19153,9668 16181,8976 14002,3821 8956,2469 5702,4295 1145,8997 489,781 633,5954 826,7841 48942,3419
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
h [m] γ(h) mesuré

2 304,2528375
4 645,0508136
Écart-type(%) 23,8507203
6 957,69834
Variance 568,856859
8 898,9943111
10 875,1488813
12 639,7319214
Moyenne 47,23615385
14 475,2024583
16 114,58997
18 61,222625
Janvier/Juin 2010
Page 86
Annexe D : Semi-variogrammes des différents sites étudiés

Données brutes : Champlain
Semi-Variogramme Champlain
(80 microns)
4
3
Gamma
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
4
3.5
2.5
Variogram
1.5
0.5
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Lag Distance

Données brutes : Donnacona
(80 microns)
90
75
60
Gamma
45
30
15
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
80
70
60
50
Variogram
40
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 88
Données brutes : Dosquet
Semi-Variogramme Dosquet
(80 microns)
40
30
Gamma
20
10
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
55
50
45
40
35
Variogram
30
25
20
15
10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 89
Données brutes : Fleurimont
Semi-Variogramme Fleurimont (80 microns)
20
16
12
Gamma
0
0 5 10 15 20
Distance (m)
Column C
16
14
12
10
Variogram
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 90
Données brutes : La Prairie
Semi-Variogramme La Prairie (80 microns)
100
80
60
Gamma
40
20
0
0 5 10 15 20
Distance (m)
Column C
80
70
60
50
Variogram
40
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 91
Données brutes : Plessiville
Semi-Variogramme Plessiville
(80 microns)
80
60
Gamma
40
20
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
70
60
50
Variogram
40
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 92
Données brutes : St David
semi-variogramme St-David
(80 microns)
600
500
400
Gamma
300
200
100
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
550
500
450
400
350
Variogram
300
250
200
150
100
50
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 93
Données brutes : Ste Marie
Semi-Variogramme Sainte-Marie (80 microns)
35
30
25
Gamma
20
15
10
5
0
0 5 10 15 20
Distance (m)
Column C
11
10
7
Variogram
0
0 2 4 6 8 10 12 14
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 94
Données brutes : St Celestin
Semi-Variogramme St-Celestin
(80 microns)
80
60
Gamma
40
20
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
60
50
40
Variogram
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 95
Données brutes : St Martyrs les Canadiens
Semi-Variogramme St-Martyrs
(80 microns)
120
100
80
Gamma
60
40
20
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
110
100
90
80
70
Variogram
60
50
40
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 96
Données brutes : Victoriaville
Semi-Variogramme Victoriaville
(80 microns)
160
120
Gamma
80
40
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
120
100
80
Variogram
60
40
20
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 97
Données brutes : West Dilton
Semi-Variogramme West-Dilton (80 microns)
120
100
80
Gamma
60
40
20
0
0 5 10 15 20
Distance (m)
Column C
110
100
90
80
70
Variogram
60
50
40
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 98
Données avec modélisation tranchée: Champlain
Semi-Variogramme Champlain
(80 microns)
3
Gamma
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
4
3.5
2.5
Variogram
1.5
0.5
0
0 5 10 15 20 25
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 99
Données avec modélisation tranchée: Donnacona
(80 microns)
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Gamma
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
1600
1400
1200
1000
Variogram
800
600
400
200
0
0 5 10 15 20 25
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 100
Données avec modélisation tranchée: Dosquet
Semi-Variogramme Dosquet
(80 microns)
450
400
350
300
Gamma
250
200
150
100
50
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
400
350
300
250
Variogram
200
150
100
50
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 101
Données avec modélisation tranchée: Fleurimont
Semi-Variogramme Fleurimont (80 microns)
700
600
500
400
Gamma
300
200
100
0
0 5 10 15 20
Distance (m)
Column C
600
500
400
Variogram
300
200
100
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 102
Données avec modélisation tranchée: La Prairie
Semi-Variogramme La Prairie (80 microns)
1400
1200
1000
Gamma
800
600
400
200
0
0 5 10 15 20
Distance (m)
Column C
1200
1000
800
Variogram
600
400
200
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 103
Données avec modélisation tranchée: Plessiville
Semi-Variogramme Plessiville
(80 microns)
80
60
Gamma
40
20
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
70
60
50
Variogram
40
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 104
Données avec modélisation tranchée: St David
semi-variogramme St-David
(80 microns)
1400
1300
1200
1100
1000
900
Gamma
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
1200
1000
800
Variogram
600
400
200
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 105
Données avec modélisation tranchée: Ste Marie
Semi-Variogramme Sainte-Marie (80 microns)
400
350
300
250
Gamma
200
150
100
50
0
0 5 10 15 20
Distance (m)
Column C
300
250
200
Variogram
150
100
50
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 106
Données avec modélisation tranchée: St Celestin
Semi-Variogramme St-Celestin
(80 microns)
2500
2000
1500
1000
500
Gamma
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
2000
1800
1600
1400
1200
Variogram
1000
800
600
400
200
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 107
Données avec modélisation tranchée: St Martyrs les Canadiens
Semi-Variogramme St-Martyrs
(80 microns)
450
400
350
300
Gamma
250
200
150
100
50
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
400
350
300
250
Variogram
200
150
100
50
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 108
Données avec modélisation tranchée: Victoriaville
Semi-Variogramme Victoriaville
(80 microns)
1400
1200
1000
Gamma
800
600
400
200
0
0 5 10 15 20 25
Distance (m)
Column C
1200
1000
800
Variogram
600
400
200
0
0 5 10 15 20 25
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 109
Données avec modélisation tranchée : West Dilton
Semi-Variogramme West-Dilton (80 microns)
1200
1000
800
Gamma
600
400
200
0
0 5 10 15 20
Distance (m)
Column C
900
800
700
600
Variogram
500
400
300
200
100
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Lag Distance
Janvier/Juin 2010
Page 110

Rapport PFE Farcette PDF

Transféré par

Droits d'auteur :

Formats disponibles

Rapport PFE Farcette PDF

Transféré par

Informations du document

Titre original

Copyright

Formats disponibles

Partager ce document

Partager ou intégrer le document

Options de partage

Avez-vous trouvé ce document utile ?

Ce contenu est-il inapproprié ?

Droits d'auteur :

Formats disponibles

Rapport PFE Farcette PDF

Transféré par

Droits d'auteur :

Formats disponibles

Projet de Fin d’Etudes

Développement et Intégration d'une méthode de prédiction

Auteur : FARCETTE Nicolas

Tuteur Entreprise : DORE Guy,

Tuteur INSA : NOWAMOOZ Hossein,

Janvier/juin 2010 Page 1

Je souhaite remercier plus particulièrement :

 M. Jean Pascal Bilodeau et Jérôme Fachon, professionnels de recherche, pour m‟avoir

 M.Hossein Nowamooz, professeur à l‟INSA de Strasbourg, pour son suivi et ses

3) GEOTECHNIQUE DES REGIONS FROIDES. ......................... 9

4) METHODE DE PREDICTION DE SOULEVEMENT

5) DISCUSSION ET CONCLUSION .............................................. 56

LISTE DES FIGURES

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES SYMBOLES ET ABREVIATIONS

- AASHTO : American Of State Highway Officials

2) Présentation générale du sujet.

2.1) La maîtrise de la performance des chaussées

2.2) Projet: Application de méthodes et d’outils mécanistes-empiriques

- Le cas des artères municipales

- Valider les critères améliorés et la méthode ébauchée (Pierre et coll., 2006).

- Développer un logiciel de conception pratique visant la mise en œuvre de la méthode.

3) Géotechnique des régions froides.

3.1) Le contexte Québécois.

3.1.1) Contexte géologique

Province de Grenville Sept-Iles

Figure 1 : Carte du contexte géologique du Québec

3.1.2) Contexte climatique

Lieu Latitude janvier juillet Jour sans gel

- Des températures sous le point de congélation.

Québec Ontario New York France

Longueur du réseau routier [km] 29 000 20 000 30 500 37 650

Nombre d‟habitant [millions] 7,5 12,2 19 61,4

Précipitation annuelle moyenne [mm] 1000 850 750 800

Durée du gel [jour/an] 147 à 218 100 à 200 10 à 100 0 à 90

Profondeur de gel [m] 1,2 à 3 1 à 2,6 Moins de 1,4 0 à 0,5

- Un dégel relativement rapide d‟une durée d'environ 2 à 3 semaines.

3.1.3) Problématique autour des chaussées

Figure 2 : Coupe de chaussée pouvant convenir aux deux types de structures

3.2) L’action du gel et soulèvement différentiel

3.2.1) Action du gel sur la route.

3.2.1.1) La profondeur de gel.

La détermination de la profondeur de gel tient compte de la conductivité thermique. La conductivité

3.2.1.2) L’indice de gel.

3.2.1.3) Le potentiel de ségrégation.

Figure 4 : Mécanisme du gel de ségrégation

Le potentiel de ségrégation est défini par l‟équation suivante :

- SP le potentiel de ségrégation [mm²/°C.h]

- h calculé : le soulèvement [mm]

3.2.2) Soulèvement différentiel

- les soulèvements différentiels ordinaires qui prennent la forme de bosses,

3.2.2.2) Le soulèvement différentiel transversal

Figure 5 : Mécanisme du soulèvement différentiel transversal

Figure 6 : Schéma montrant l’affaissement de la chaussée au dégel

3.2.2.3) Soulèvement différentiel longitudinal et d étérioration de l’uni.

3.2.3) Dégradations causées par l’action du gel.

On a vu précédemment que le soulèvement différentiel est un gonflement localisé de la chaussée en

Niveau de sévérité : Faible

Dénivellation progressive dont la hauteur est