Comportement des matériaux granulaires non liés face à la ségrégation vibratoire et à la suffossion : vers de nouveaux critères de conception pour les infrastructures routières

« RÉSUMÉ : La performance et la durabilité des infrastructures routières reposent en grande partie sur la qualité des matériaux granulaires utilisés dans les différentes couches de la structure. Pourtant, ces matériaux dits « non liés », souvent considérés comme secondaires par rapport aux enrobés bitumineux, jouent un rôle fondamental dans la stabilité mécanique et hydraulique des chaussées. Au Québec, plus de 50 % du réseau routier est en mauvais état, et les causes de cette dégradation sont multiples : surcharge due au trafic lourd, sous-dimensionnement, vieillissement des infrastructures, mais aussi comportement méconnu des matériaux d’assise face aux sollicitations mécaniques (vibrations induites par le compactage ou la circulation) et hydriques (infiltration, remontée capillaire, gradients hydrauliques). Dans ce contexte, la présente thèse vise à mieux comprendre les mécanismes d’instabilité interne dans les matériaux granulaires non liés, en mettant l’accent sur deux phénomènes majeurs : la ségrégation granulaire induite par vibration et la suffossion sous gradients hydrauliques cycliques. Trois objectifs spécifiques ont été poursuivis. Le premier consistait à analyser l’effet de la forme des grains et de la distribution granulométrique sur la ségrégation en conditions sèches. Le deuxième portait sur l’effet de la teneur en eau sur la mobilité des particules et les redistributions internes. Le troisième visait à étudier l’impact combiné de la forme des grains et de l’hétérogénéité initiale sur le développement de la suffossion. Pour ce faire, deux matériaux concassés aux caractéristiques contrastées ont été sélectionnés : un calcaire à grains sub-anguleux (SA) et un matériau siliceux à grains sub-arrondis (SR). Leur composition minéralogique a été déterminée par diffraction des rayons X (XRD), et leur morphologie caractérisée à l’aide d’analyses d’images haute résolution. Des courbes granulométriques normalisées (BNQ-2560-114) ont été reconstruites en laboratoire à partir de ces matériaux, incluant des gradations continues, discontinues et uniformes.»