Synthèse de la revue de la littérature

Cette revue de la littérature a débuté par une section dédiée au phénomène de changement climatique. En effet, les principales conclusions tirées de cette section sont ;

Figure 1.24 Dégâts d'une érosion pour un sol cohésif Tirée de Clopper & Chen (1988)

• le changement de la température moyenne à la surface du globe pour la période de 2016 à 2035 sera compris entre 0,3 °C et 0,7 °C. Cette hausse des températures entrainera l’accroissement du niveau des mers de 15 à 55 %;

• le climat au Canada deviendra plus chaud, une augmentation minimale probable de 3 °C est attendue, généralement plus humide avec une probabilité plus grande de tempêtes durant les futures décennies;

• les changements climatiques produiront une augmentation des précipitations au Québec. Une augmentation sera observée sur tout le territoire québécois en hiver. En été, l’augmentation est moindre et prévue seulement au centre et au nord du Québec. L’augmentation des précipitations selon la saison et les régions peut être résumée comme suit : durant l’hiver, 20 % dans le sud et de 30 % dans le nord, durant l’été, au sud aux alentours de 6%;

• ces changements climatiques ont pour effet une augmentation des coûts relatifs à l’entretien et la réparation des véhicules d’usagers et les coûts d’entretien des infrastructures routières d’au moins 30 % (Carrera, Dawson, & Steger, 2009).

La deuxième section a porté sur la vulnérabilité des routes au Québec à la submersion et l’érosion. Les principales conclusions sont ;

• 4,5 % des routes sont exposées à la submersion. Ces routes sont essentiellement présentes dans le Bas-Saint-Laurent et aux Îles-de-la-Madeleine;

• le phénomène de submersion par franchissement de l’ouvrage s’est le plus répandu en Haute-Gaspésie en raison d’une forte présence d’infrastructures de protection;

• le risque d’érosion pour 32,5 km de routes a été classé « imminent » alors que le risque d’érosion pour 156,8 km de routes sera classé imminent d’ici 2100, soit 7 % de toutes les routes de l’Est-du-Québec. Ce résultat indique que 1,4 km additionnel de route sera exposé chaque année.

Cette section a permis de mettre en évidence l’importance de la recherche de solutions pour permettre aux chaussées québécoises de s’opposer aux problématiques liées à l’augmentation des précipitations.

Afin de comprendre l’influence des inondations sur la conception des chaussées, il est nécessaire de connaître les différentes sources et formes d’eau dans le corps de la chaussée. Ces formes sont les différentes phases d’eau présentes dans les chaussées, à savoir, les phases liquide, solide et gazeuse. Pour les formes d’eau présentes dans les chaussées, la quatrième section a traité ; la capillarité, la remontée de la nappe phréatique, l’infiltration de l’eau, l’eau adsorbée, le blocage des surfaces de drainage et le phénomène d’hystérésis.

La présence de l’eau en contact avec la chaussée affecte énormément sa performance et son fonctionnement. Cependant, il est très utile de savoir les dégâts que l’eau engendre au niveau de chaque couche constituant la structure de la chaussée et ses déformations. Ce qui permettra de trouver les mécanismes à adopter pour remédier à ces dégâts.

La présence d’eau dans la chaussée affecte essentiellement sa structure granulaire. Néanmoins, l’eau présente sur la surface de la chaussée, c’est-à-dire, au niveau du revêtement bitumineux a des effets néfastes également. L’effet direct de cette eau sur la surface de la chaussée est un endommagement résultant de la rupture des liaisons entre les granulats et l’enrobé en présence de l’eau et par conséquent une accélération du vieillissement de l’enrobé. En outre, en s’infiltrant vers les couches liées sous-jacentes à l’enrobé, cette eau affecte la liaison entre les couches et ainsi le comportement du revêtement bitumineux.

Les couches granulaires, ces dernières soumises à des contraintes externes ont un comportement non linéaire appelé aussi élastoplastique. Le matériau granulaire a une déformation totale qui se scinde en deux composantes sous l’effet d’une contrainte déviatorique. La première composante traduit la déformation plastique ou irréversible durant laquelle un réaménagement des granulats vers une nouvelle disposition définitive se produit ce qui rend le phénomène permanent. La deuxième composante est la déformation élastique ou résiliente. Cette dernière traduit une déformation réversible durant laquelle la structure granulaire se déforme tout en restant capable de reprendre sa forme initiale (Poupart, 2013).

Par ailleurs, en condition de saturation, selon Hicks & Monismith (1971) le module résilient continue à décroître en augmentant la teneur en eau au-dessus de l’optimum de saturation puisque dans ce cas une pression interstitielle en excès se développe dans le matériau granulaire sous l’effet des charges cycliques. La discontinuité de la phase gazeuse qui se produit pour des degrés de saturation allant de 80 à 90 % dans les pores du matériau augmente la probabilité que des pressions interstitielles se produisent. Cette observation explique l’affirmation de Lebeau (2006) selon laquelle le degré de saturation doit être inférieur à 85 %, car en dépassant ce seuil la conductivité pneumatique s’annulera (Bilodeau, 2009).

La section suivante a porté sur la déformation permanente. En effet, le module résilient est le paramètre le plus important dans le dimensionnement de chaussée et l’étude du comportement élastique des structures granulaires des chaussées. Néanmoins, la déformation permanente demeure un paramètre déterminant dans le comportement à long terme ou plastique des chaussées. Les études effectuées sur ce type de comportement sont moins importantes que sur le comportement élastique car l’amplitude de la déformation permanente devient très significative quand il s’agit d’un chargement répétitif sur une longue période. À l’instar du comportement réversible, le degré de saturation influe sur le comportement mécanique plastique ou à long terme. La présence modérée de l’eau, à un niveau de saturation acceptable, est bénéfique pour le comportement mécanique étant donné que cette eau crée une contrainte de succion matricielle. Quand la teneur en eau avoisine la saturation des pressions interstitielles positives se développent sous l’effet d’une charge appliquée rapidement. Ces pressions interstitielles entraînent la réduction des contraintes effectives et par conséquent la réduction de la résistance à la déformation permanente des matériaux granulaires.

La théorie et les équations émises par Kindsvater (1964) ont été exposées dans la dernière section de ce chapitre. Ces équations permettent de calculer les conditions d’écoulements au- dessus de la structure de la chaussée. Cette théorie sera utilisée avec la résistance à l’érosion des matériaux dans les méthodes de conception.

Une fois ces mécanismes identifiés, il est utile d’identifier les problématiques les plus rencontrées à l’échelle internationale et les solutions utilisées pour s’opposer à ces dégradations.

CHAPITRE 2

PROBLÉMATIQUES FRÉQUENTES ET SOLUTIONS SOMMAIRES

Ce chapitre débute par une présentation des problèmes liés à la présence excessive d’eau dans les chaussées. Ces problèmes ont été regroupés en fonction de la nature de l’écoulement. La deuxième section vient exposer des cas de routes affectées par des inondations partout dans le monde. La troisième section présente un sommaire des solutions utilisées dans le monde pour répondre aux problématiques mentionnées dans les paragraphes précédents. Ces solutions ont aussi été regroupées en fonction de la nature de l’écoulement.