R ÉSUMÉ ET ÉTUDE DE CAS

La figure 6.22 résume les résultats des études numériques et expérimentales réalisées sur le modèle réduit physique et les modèles numériques dans le but d’étudier la signature de chaque composante d’une structure routière (revêtement / sol / ponceau / cavité) afin de mieux comprendre le comportement d’un train d’ondes généré à partir de la surface du sol et ainsi établir une méthode d’inspection rapide pour évaluer l’intégrité d’un remblai routier situé au voisinage d’un ponceau. Malgré la complexité du phénomène de propagation d’onde dans le type de structures étudiées, l’approche suivie a permis d’isoler la signature de chaque composante du système. Cette approche consiste à étudier individuellement l’effet de chaque composante ainsi que les combinaisons des différentes composantes comme il est illustré à travers les différentes parties de la figure 6.22. La figure 6.23 présente les courbes de dispersions des vitesses de groupe des modes R0 identifié à la figure 6.22 alors que la figure 6.24 représente les courbes de dispersions des vitesses de phase correspondantes. À travers ces deux figures, il est clair que malgré le fait que les vitesses de phase sont affectées par les différentes composantes, les vitesses de groupe restent un paramètre plus intéressant à utiliser puisqu’il est plus facile à détecter les signatures des différentes composantes. En présence d’un pavage, qui a tendance à globalement augmenter les vitesses des ondes, la signature des autres composantes est rehaussée et semble plus facile à détecter. En effet, tout comme le ponceau, le pavage peut agir comme un guide d’ondes forçant l’énergie de ces dernières à se propager entre ces deux milieux.

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Figure 6.22. La distribution d’énergie et la vitesse de groupe des différentes modes (R0, R1 et R2) calculées à une distance de 1.6 m de la source avec le modèle physique réduit pour différentes configurations : en présence et absence de revêtement rigide, ponceau et cavité.

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109 Figure 6.23. Courbes de dispersion des vitesses de groupe du mode R0 identifié à la figure 6.23 sans/avec ponceau et cavité (a) avec revêtement rigide et (b) sans revêtement rigide.

À certaines fréquences (longueur d’onde), la signature d’un ponceau est similaire à celle d’une cavité puisque les deux agissent comme un réflecteur, mais à différents degrés et différents niveaux. Dépendamment des dimensions et de la profondeur de ces deux composantes, l’augmentation des vitesses de groupe surgit à différentes fréquences. Dans le cas d’une structure réelle, et donc en présence d’un ponceau le long du profil inspecté, il faut s’attendre à ce que la signature du ponceau apparaisse sur la totalité des signaux aux alentours des mêmes fréquences affectées par ce dernier. Les cavités et les anomalies, quant à elles, sont plus localisées et ponctuelles, donc leurs présences devraient être détectées par quelques capteurs situés en dessus d’eux. Comme elles sont situées au voisinage du ponceau, elles ne devront pas affecter la même gamme de fréquences.

Le dernier cas présenté dans ce chapitre concerne l’étude de la propagation des ondes élastiques dans un remblai routier du MTQ, situé sir l’autoroute 40 près de la ville de Trois-Rivières. Ce cas est particulièrement intéressant puisqu’il a permis la collecte de signaux sur un remblai routier existant avant et après qu’il ne soit recouvert d’un pavé. La configuration du remblai est présentée dans la Figure 6.25.

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110 Figure 6.24. Courbes de dispersion des vitesses de phase du mode R0 identifié à la figure 6.23 sans/avec ponceau et cavité (a) avec revêtement rigide et (b) sans revêtement rigide.

Les résultats présentés dans les Figures 6.26 et 6.27 ont été obtenus à l’aide de la méthode MMASW. Cette méthode a été utilisée avec succès depuis 2002 pour la détection d’anomalies de plusieurs fondations routières au Québec (Karray et al., 2016). Dans cette section, nous verrons comment la présence d’une chaussée rigide à la surface d’un remblai routier affecte les vitesses des ondes de Rayleigh calculées avec la méthode MMASW.

Quatre lignes MMASW, deux sans le pavé et deux avec le pavé, ont été réalisées sur le profil étudié. Pour étudier l'ensemble du profil de sol souhaité, il a été nécessaire de réaliser une ligne de chaque côté de la route (pour couvrir les voies de gauche et de droite) avant et après l'asphaltage, puisque les véhicules étaient autorisés à circuler sur la voie non surveillée. La distance entre la source et le premier récepteur était de 1,2 m et la distance intercapteur était de 0,2 m.

La Figure 6.26 montre la variation de la vitesse de phase du mode R0 le long du profil étudié par rapport aux points 1 et 2 de la figure 6.25. La figure 6.26a montre la vitesse calculée sans le pavé, tandis que la figure 6.26b montre la vitesse calculée après l’asphaltage. Notez que le profil de vitesse commence à une distance plus courte du point

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111 1 de la figure 6.26b, car la source devait être placée à 0,6 m derrière l'emplacement où elle était située en l'absence du pavé (figure 6.26aa).

Figure 6.25. Schéma de la configuration du remblai routier.

La source a dû être déplacée vers l’arrière, car le pavé a été ajouté sur une surface plus grande que prévu, couvrant ainsi l’emplacement initial de la source. En outre, il existe une zone comprise entre 7,2 et 9,7 m dans la Figure 6.26a où aucune vitesse n’est calculée, car il n’était pas possible de placer les récepteurs dans cet intervalle en raison du trafic routier.

Cette zone est toutefois couverte lorsque le pavé est présent (Figure 6.26b), car le trafic routier a été dévié plus loin du point 2 dans ce cas.

Dans les deux cas (figure 6.26a, b), une zone de faible vitesse à des longueurs d'onde supérieures à 3,0 m apparaît entre 5,5 et 8,8 m. Également dans les deux cas, les vitesses calculées sont maximales entre 3 et 5,5 m et entre 8,8 et 11,0 m à des longueurs d'onde supérieures à 3,0 m. La principale différence entre les contours des figures 6.28a et b est que les vitesses calculées sont plus élevées dans le cas où la chaussée est présente.

L'augmentation de la vitesse n'est cependant pas la même à toutes les longueurs d'onde.

Cette observation est conforme aux conclusions des sections précédentes, où il a été montré que l’augmentation de la vitesse provoquée par la présence du pavé n’est pas la même à toutes les fréquences. La figure 6.27 montre l'énergie et les vitesses de groupe et de phase calculées avec la méthode MMASW le long du même jeu de seize capteurs avant et après l’asphaltage de la route.

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112 Figure 6.26. Contours des vitesses de phase du mode R0 (a) avant et (b) après l’asphaltage de la route.

Comme le montrent les figures 6.27a et b, la présence de la chaussée modifie la répartition de l’énergie au sein des traces enregistrées. De plus, la figure 6.27d montre que la présence du revêtement rend plus difficile l’identification du mode R0 et que cette erreur conduirait au calcul de vitesses de phase plus élevées. Il est à noter que ces conclusions confirment celles formulées sur la base des figures 6.6, 6.8, 6.9, 6.10 et 6.11.

6.6 Conclusion : Vers une meilleure compréhension de la réponse d’un remblai routier à un