Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

© Thomas Caron, 2020 Corrélation entre la résistivité électrique et certaines p

© Thomas Caron, 2020 Corrélation entre la résistivité électrique et certaines propriétés géotechniques : Caractérisation des argiles sensibles de Louiseville, Québec Mémoire Thomas Caron Maîtrise en génie civil - avec mémoire Maître ès sciences (M. Sc.) Québec, Canada Corrélation entre la résistivité électrique et certaines propriétés géotechniques Caractérisation des argiles sensibles de Louiseville, Québec Mémoire Thomas Caron Sous la direction de : Ariane Locat, directrice de recherche Richard Fortier, codirecteur de recherche iii Résumé Des glissements de terrain rétrogressifs se produisent régulièrement dans les argiles sensibles dans l’est du Canada. Ces dépôts d’argile se sont mis en place dans les fonds marins des Mers de Champlain, de Laflamme et de Goldthwait suite à la dernière déglaciation. Lorsque ces dépôts ont progressivement émergés, les argiles ont été lessivées par l’infiltration d’eau douce en surface. La diminution de la salinité de l’eau interstitielle dans ces argiles augmente leur sensibilité et des glissements de terrain majeurs peuvent survenir sous de telles conditions. La tomographie de résistivité électrique est une méthode géophysique qui présente un bon potentiel pour identifier et délimiter les zones d’argile sensible qui sont à risque de glissement de terrain. En effet, la résistivité électrique d’une argile est directement liée à la salinité de l’eau interstitielle. Afin de vérifier ce potentiel, une campagne d’investigation géotechnique et géophysique a été effectuée sur un dépôt d’argile de plus de 50 m d’épaisseur situé dans le secteur de la rivière Chacoura, à Louiseville, Québec. Deux tomographies de résistivité électrique, sept essais de pénétration au piézocône dont six avec mesure de la résistivité électrique et quatre forages avec échantillonnage ont été réalisés. Des corrélations entre la résistivité électrique, la salinité et les propriétés géotechniques de l’argile de Louiseville ont été établies. Les résultats de la tomographie de résistivité électrique sont cohérents avec ceux des forages et des essais de pénétration au piézocône, et indiquent que cette méthode géophysique est applicable à la délimitation des zones d’argile sensible. Pour l’argile de Louiseville, une résistivité électrique de 10 Ω-m ou plus indique que l’argile est suffisamment sensible et propice aux glissements de terrain rétrogressifs. Un horizon d’épaisseur variable d’argile sensible a été identifié à Louiseville. iv Abstract Sensitive clays in eastern Canada are prone to large landslides. These clays deposited on the Champlain, Laflamme and Goldthwait Sea floors following the last deglaciation. As these deposits gradually emerged, the clays were leached by the infiltration of fresh water from the surface. The decrease in salinity of the pore water in these clays increases their sensitivity and major landslides can occur in such conditions. Since the electrical resistivity of clay is directly related to the salinity of the pore water, electrical resistivity tomography is a geophysical method having a good potential for the identification and delineation of sensitive clay deposits vulnerable to landslides. With the objective to assess this potential, a geotechnical and geophysical investigation was carried out on a clay deposit of 50 m thick located in the Chacoura River area of Louiseville, Québec. Two electrical resistivity tomographies, seven cone penetration tests, six of those with electrical resistivity measurements, and four bore holes with sampling were carried out. This clay deposit is very uniform and its geotechnical properties vary progressively with depth. Correlations between electrical resistivity, salinity and geotechnical properties of this clay deposit were established. The results of electrical resistivity tomographies are consistent with those of the bore holes and cone penetration tests, and indicate that this geophysical method is applicable to the delineation of sensitive clay zones. For the Louiseville clay, a resistivity of 10 Ω-m or higher indicates that the clay is sensitive enough to be prone to large landslides. A sensitive clay horizon of variable thickness was delineated in the study site. v Table des matières Résumé ............................................................................................................ iii Abstract ............................................................................................................ iv Table des matières ................................................................................................. v Liste des tableaux ................................................................................................ vii Liste des figures .................................................................................................. viii Liste des symboles ................................................................................................ xi Liste des abréviations ........................................................................................... xii Remerciements ................................................................................................... xiii Introduction ............................................................................................................ 1 Les argiles sensibles: Origine et mécanisme ..................................................... 1 Contexte de l’étude ............................................................................................ 3 Objectifs de l’étude ............................................................................................. 4 Structure du mémoire ......................................................................................... 5 Chapitre 1 Propriétés physiques des argiles sensibles ......................................... 6 1.1 Corrélation entre la salinité de l’eau interstitielle et les propriétés géotechniques des argiles ......................................................................... 6 1.2 Corrélations entre la résistivité électrique et les propriétés géotechniques des argiles ......................................................................... 8 Chapitre 2 Description du site d’étude ................................................................ 17 2.1 Localisation .............................................................................................. 17 2.2 Historique géotechnique de Louiseville ................................................... 19 2.3 Investigation antérieure du site d’étude ................................................... 20 Chapitre 3 Méthodologie ..................................................................................... 27 3.1 Tomographies de résistivité électrique .................................................... 27 3.1.1 Localisation des levés ....................................................................... 27 3.1.2 Équipement utilisé ............................................................................. 29 3.1.3 Conditions lors des levés ................................................................... 29 3.1.4 Configuration des électrodes ............................................................. 31 3.1.5 Traitement des données .................................................................... 33 3.2 Essais géotechniques in situ ................................................................... 33 3.3 Forages et échantillonnage ..................................................................... 35 3.4 Caractérisation géotechnique en laboratoire ........................................... 36 3.4.1 Essais de base .................................................................................. 36 3.4.2 Extraction de l’eau interstitielle .......................................................... 37 3.4.3 Conductivité électrique ...................................................................... 37 Chapitre 4 Résultats ........................................................................................... 39 4.1 Tomographies de résistivité électrique .................................................... 39 4.1.1 Modèle ERT-A ................................................................................... 39 4.1.2 Modèle ERT-B ................................................................................... 44 4.2 Essais de pénétration au piézocône ........................................................ 47 4.2.1 Essais de pénétration au piézocône C30063 et CR30063 ................ 47 4.2.2 Essais de pénétration au piézocône CR30064 à CR30066 .............. 53 4.2.3 Essais de pénétration au piézocône CR30067 et CR30068 ............. 58 4.3 Caractérisation géotechnique en laboratoire ........................................... 62 vi 4.3.1 Forage F30063 .................................................................................. 62 4.3.2 Forage F30064 .................................................................................. 64 4.3.3 Forage F30066 .................................................................................. 65 4.3.4 Forage F30067 .................................................................................. 66 4.4 Tomodensitométries ................................................................................ 73 Chapitre 5 Analyse des résultats ........................................................................ 76 5.1 Résistivité électrique de l’argile de Louiseville ......................................... 76 5.2 Relations entre les données géotechniques ............................................ 82 5.2.1 Abaque de plasticité de Casagrande ................................................. 82 5.2.2 Relation entre l’indice de liquidité et la résistance au cisaillement du sol à l’état remanié ....................................................................... 83 5.3 Relations avec la salinité de l’eau interstitielle ......................................... 85 5.4 Relations avec la résistivité électrique ..................................................... 87 5.4.1 Relation entre la résistivité électrique et la salinité de l’eau interstitielle ........................................................................................ 87 5.4.2 Relation entre la résistivité électrique et les propriétés géotechniques ................................................................................... 92 5.5 Coupe stratigraphique interprétative ........................................................ 99 5.6 Comparaison avec d’autres études ....................................................... 103 Conclusions ........................................................................................................ 105 Recommandations ............................................................................................. 110 Liste des références ........................................................................................... 112 Annexe 1. Étalonnage du conductimètre portable en laboratoire ..................... 117 Annexe 2. Pseudo-sections et modèle de résistivité électrique de la tomographie électrique ERT-A ........................................................ 119 Annexe 3. Pseudo-sections et modèle de résistivité électrique de la tomographie électrique ERT-B ........................................................ 121 Annexe 4. Comparaison de la résistivité électrique de l’eau saline mesurée avec le pénétromètre de l’Université Laval et un conductimètre portable en laboratoire .................................................................... 123 vii Liste des tableaux Tableau 1.1: Synthèse des limites de salinité et de résistivité électrique pour déterminer la sensibilité de l’argile trouvées dans la littérature. ....... 16 viii Liste des figures Figure 1.1: Corrélation entre la salinité et la résistivité électrique. Tirée de Long et coll. (2017). ......................................................................... 13 Figure 1.2: Corrélation entre la résistance au cisaillement à l’état remanié et la résistivité électrique pour des données à plus de 7.5 m de profondeur, sans échantillons silteux. Tirée de Long et coll. (2017). ............................................................................................. 13 Figure 2.1: Carte de localisation du site d’étude dans la municipalité de Louiseville, Québec. ........................................................................ 17 Figure 2.2: Vue vers le sud du glissement de terrain entre la rivière Chacoura et la route 349. ................................................................ 18 Figure 2.3: Rivière Chacoura en période automnale. ........................................ 18 Figure 2.4: Propriétés géotechniques du dépôt d’argile de Louiseville. (Leroueil et coll., 2003). ................................................................... 20 Figure 2.5: Modèle numérique d’élévation obtenu d’un levé LiDAR aéroporté. Localisation du site d’étude et des essais géotechniques CR30051, CR30052, F30052 et S30052. Les cicatrices de grands glissements sont identifiées par des lignes en mauve. ....................................................................................... 21 Figure 2.6: Résultats de l’essai de pénétration au piézocône CR30052. .......... 23 Figure 2.7: Résultats de l’essai de pénétration au piézocône CR30051. .......... 24 Figure 2.8: Profil géotechnique du forage F30052 avec résultats des essais au scissomètre S30052 et de l’essai de pénétration au piézocône CR30052. ....................................................................... 26 Figure 3.1: Carte de localisation des tomographies de résistivité électrique, des forages, des essais de pénétration au piézocône et des essais au scissomètre réalisés dans le cadre de la présente étude. .............................................................................................. 28 Figure 3.2: État du champ à la partie ouest de la tomographie de résistivité électrique ERT-A. ............................................................................ 30 Figure 3.3: État du champ lors de la tomographie de résistivité électrique ERT-B. ............................................................................................ 31 Figure 3.4: Prise de mesure en deux dimensions pour la configuration d’électrodes de Wenner. Modifiée de Loke et Barker (1996). ......... 32 Figure 3.5: Pénétromètre VERTEK (Laval 2226.002) avec un module de résistivité électrique utilisé pour effectuer les essais de pénétration au cône à Louiseville. ................................................... 34 Figure 3.6: Système d’extraction d’eau interstitielle par compression du laboratoire de géotechnique du département de génie civil de l’Université Laval. ............................................................................ 38 Figure 4.1: Modèle de résistivité électrique obtenu de la tomographie de résistivité électrique ERT-A. La profondeur atteinte par les forages est tracée en noir alors que celle atteinte par uploads/Geographie/correlation-entre-la-resistivite-electrique-et-certaines.pdf