Transports Québec : Réseau routier - Géotechnique et géologie

Géotechnique et géologie

L'histoire géologique particulière du Québec associée à l'étendue du territoire fait en sorte que les experts du Laboratoire des chaussées sont confrontés à divers types de sol et de roc. L'aménagement d'infrastructures routières requiert leur expertise dans pratiquement tous les projets, de l'étude d'opportunité à la réalisation des travaux en passant par la conception. Que ce soit pour des problèmes de stabilité de talus, de remblais, de tassements, de tourbières, de fondations ou d'excavations dans le roc, les spécialistes du Laboratoire utilisent leur expérience et leur compétence pour analyser diverses situations et recommander les solutions à adopter. Le Laboratoire possède également une photocartothèque et une banque informatisée de données géotechniques couvrant l'ensemble du territoire québécois.

La mécanique des sols

La plus grande partie de l'espace habité du Québec est constitué de sols argileux déposés dans les anciens lacs et les mers glaciaires lors du dernier épisode de la glaciation du Wisconsinien. Le reste du territoire est majoritairement recouvert de till, dépôt géologique également associé à la dernière glaciation et souvent sensible à l'eau et au gel. La construction d'infrastructures routières sur ces argiles de faible consistance nécessite la réalisation d'études géotechniques pour vérifier la stabilité et la capacité portante des sols qui, parfois, supportent mal un remblai d'à peine deux mètres d'épaisseur. Des techniques de conception et de construction de remblai avec des matériaux légers tels que le polystyrène, la fibre de bois et les pneus usagés ont été mises au point par les ingénieurs du Laboratoire pour résoudre ce problème.

Les experts du Laboratoire participent également à la conception et à la mise en œuvre de nouvelles techniques de consolidation des sols argileux. Ainsi, des projets de recherche subventionnés par le Ministère sont réalisés en collaboration avec l'Université Laval et l'Université de Sherbrooke, et les résultats anticipés sont prometteurs.

Des études géotechniques sont nécessaires dans tous les projets de construction d'ouvrages d'arts. En plus de déterminer le type de fondation nécessaire dans un projet donné, elles servent à trouver des solutions à des problèmes de comportement des ouvrages. La présence de nombreuses tourbières sur l'ensemble du territoire du Québec est à l'origine de l'expertise qu'a acquise le ministère des Transports en matière de construction sur sols organiques. Des essais en chantier portant sur les limites de chargement ainsi que sur le type de matériel lourd (camion et bouteur) permettent d'optimiser la circulation des véhicules sur les chantiers de construction sur tourbières.

Les études de stabilité des sols réalisées à l'occasion de la phase préparatoire des projets servent à orienter le choix du tracé d'une route, à résoudre les problèmes d'instabilité des talus naturels et à réparer des terrains à la suite d'un glissement. Des projets de recherche portant sur les excavations temporaires, sur l'instabilité des talus de déblai et de remblai en till et sur la détection des cavités dans les remblais ont été réalisés en collaboration avec les universités.

L'auscultation des sols argileux a été améliorée ces dernières années par l'introduction d'un nouvel appareil de mesure in situ appelé piézocône. Cet instrument de pointe très performant permet d'établir de manière détaillée et rapide la séquence et les caractéristiques des différentes couches de sols. En raison de sa grande précision, il est utilisé pour planifier la réalisation des autres essais géotechniques et pour en évaluer la qualité des résultats. On s'en sert également pour détecter et délimiter les pentes naturelles instables, pour étudier les glissements de terrain, pour dimensionner les fondations profondes (pieux) et pour établir les gains de résistance sous les remblais. Le Laboratoire travaille avec des partenaires universitaires ou privés afin d'améliorer l'appareil et d'étendre son domaine d'utilisation.

L'expertise acquise par le Laboratoire en matière de photo-interprétation ainsi que d'évaluation de sablières et de carrières est mise à contribution dans le choix du tracé optimal d'une route ou d'une autre infrastructure de transport ainsi que dans l'évaluation qualitative et quantitative des matériaux granulaires à l'intérieur d'une emprise routière.

La mécanique des roches

Le domaine de la mécanique des roches est largement traité au Laboratoire. La réalisation d'études géologiques demeure incontournable pour concevoir la géométrie des excavations dans le roc et pour étudier la stabilité des falaises rocheuses (éboulements, glissements, coulées de débris, effondrements karstiques et érosion marine). Les experts sont en mesure de recommander les méthodes de stabilisation et les parades appropriées pour assurer la sécurité des usagers. Dans le cadre de la réalisation des coupes de roc et de l'utilisation de la technique du prédécoupage, en collaboration avec l'industrie privée, ils ont mis au point une technique de prédécoupage au moyen de trous de grand diamètre permettant l'utilisation de foreuses à marteau fond de trous, minimisant ainsi le phénomène des déviations de forage.

L'expertise du Laboratoire en matière de vibrations générées par les tirs à l'explosif, l'équipement de construction et le trafic routier est reconnue. Divers organismes gouvernementaux ainsi que l'entreprise privée consultent régulièrement les experts du Laboratoire. Finalement, une partie du réseau routier du Québec étant située en bordure de la mer, la conception de protection en enrochement contre l'érosion marine est également une activité qui relève de la mécanique des roches.

L'hydrogéologie

La protection de l'environnement est une préoccupation constante pour le Laboratoire, qui a acquis une solide expertise en hydrogéologie. Cette expertise s'avère d'une grande importance au moment de la réalisation des études d'impact sur les aquifères et sur les puits domestiques, municipaux et industriels qui s'y alimentent. À cet égard, une étude subventionnée par le Ministère pour évaluer les effets des sels déglaçants sur la qualité de l'eau de l'aquifère de Trois-Rivières-Ouest donne des résultats toujours d'actualité. Par ailleurs, de concert avec le Département de géologie de l'Université Laval, un logiciel spécialisé servant à simuler l'écoulement de l'eau souterraine a été mis au point.

Le Laboratoire a également le mandat de réaliser les études de caractérisation des terrains potentiellement contaminés et des sédiments de cours d'eau. L'expertise acquise en hydrogéologie est donc un atout essentiel à l'occasion de la réalisation de telles études.

Les risques de glissement de terrain

C'est au Laboratoire des chaussées que l'on trouve le seul groupe de spécialistes en géotechnique du gouvernement du Québec. Ceux-ci sont donc fréquemment appelés à intervenir à titre de conseillers auprès d'organismes gouvernementaux à la suite de désastres naturels tels que les effondrements, les glissements de terrain, les coulées argileuses, les érosions majeures et les éboulements de falaises rocheuses. De nombreuses cartes de zones à risque sont produites pour différentes régions du Québec; de nombreux cas différents sont analysés et résolus en vue d'améliorer la sécurité des usagers et la pérennité des ouvrages au meilleur coût possible. L'expertise unique acquise par les spécialistes du Laboratoire en matière de glissements de terrain permet d'offrir une meilleure protection de la population par une analyse plus juste du risque ainsi que de réaliser des économies pour chaque projet de construction ou de mitigation.