Mieux comprendre le comportement des sols pour repenser la conception des infrastructures

Dans le cadre de la nouvelle Chaire de recherche sur la dynamique et vibration des sols et des ouvrages en terre, l’ingénieur et professeur Mourad Karray et son équipe étudieront le comportement des milieux géotechniques des provinces maritimes jusqu’en Ontario, en vue d’établir un portrait plus juste de la réalité locale et d’y adapter les futures infrastructures. Les travaux visent l’optimisation des constructions grâce au développement de nouveaux outils de caractérisation et de calculs.

Accorder sécurité et optimisation des coûts

En raison du manque de données instrumentales pour les sols de l’Est du Canada, les méthodes de calcul actuelles s’appuient sur des paramètres de sols caractéristiques d’autres régions du monde, principalement de l’Ouest de l’Amérique, où des tremblements de terre sont plus souvent observés que dans l’autre partie du territoire canadien.

Si les séismes demeurent des phénomènes rares de notre côté du pays, les infrastructures, notamment les barrages miniers ou hydroélectriques, ponts ou routes sont donc tout de même conçues pour y résister. Pourquoi alors en étudier l’effet sur les constructions?

La surconception entraînée par les méthodes actuelles a un coût important pour la société. L’objectif principal de cette chaire est donc d’optimiser les coûts des infrastructures en utilisant les bonnes ressources, sans pour autant compromettre la sécurité en cas d’événements majeurs comme des tremblements de terre ou des glissements de terrain.

le professeur Mourad Karray, ingénieur civil et titulaire de la chaire de recherche

Quand l’optimisation des constructions passe par l’amélioration des outils de calcul

La composition d’un terrain joue un rôle majeur sur la réaction d’une structure lors du passage d’ondes vibratoires, qu’elles soient d’origine sismique ou provoquées par des travaux de machinerie lourde.

Le contexte du sol, soit les conditions hydrologiques (cours d’eau, nappes phréatiques), la nature (sable, roc, argile, etc.) et l’épaisseur de ses couches sont également des composantes qui influencent son comportement et qui doivent être prises en compte lors de la construction d’un ouvrage. Par exemple, l’argile fortement présent au Québec est plus sensible que dans d’autres régions, ce qui influence le potentiel de ramollissement de nos sols et les rend plus propices aux glissements de terrain.

Dans le contexte géologique et sismologique approprié, l’acquisition de nouvelles connaissances vise ainsi à mieux identifier et comprendre les facteurs qui influencent le comportement des sols, afin de planifier et concevoir des ouvrages de la façon la plus optimale qui soit.

Pour ce faire, le Pr Karray et son équipe reproduiront des conditions analogues à celles vécues durant des événements sismiques, numériquement ou dans le Laboratoire de géotechnique, géoenvironement et dynamique des sols de l’Université de Sherbrooke, le mieux équipé au Canada en matière de dynamique des sols.

Par le développement de lois de comportement adaptées aux sols de la région, ces travaux permettront de développer des outils de caractérisation et d’optimiser les calculs de design afin qu’ils soient plus cohérents avec les contextes géologiques et sismologiques de l’Est du Canada.

Le lancement de cette chaire de recherche en dynamique et vibration des sols, unique au Québec et Canada, est une excellente nouvelle pour la Faculté de génie de l’Université de Sherbrooke, car elle nous permet de consolider notre position de leaders dans le domaine du génie civil. Notre département de génie civil et de génie du bâtiment réunit des expertises de très haut calibre et c’est une grande fierté pour nous de contribuer au développement d’outils et de méthodes qui pourront profiter à la communauté scientifique de partout dans le monde.

la professeure Nathalie Roy, ing., doyenne de la Faculté de génie de l’Université de Sherbrooke

Mutualiser les expertises scientifiques et professionnelles

Puisque cet exercice aura un impact important sur la conception ou la réfection des infrastructures d’Hydro-Québec, du secteur minier, du ministère des Transports du Québec, du ministère de l’Environnement et sur l’ensemble des projets de génie civil en général, la nouvelle chaire de recherche réunit plus d’une vingtaine d’experts et expertes issus du milieu industriel, universitaire et gouvernemental, qui collaboreront afin de répondre aux besoins de l’industrie et de la société.

Cette nouvelle chaire illustre parfaitement la force de la collaboration entre le milieu universitaire, les partenaires industriels et les acteurs publics. En développant des connaissances mieux adaptées aux réalités géotechniques de l’Est du Canada, nous favorisons la conception d’infrastructures plus performantes et durables. Elle constitue un levier important pour soutenir l’innovation responsable et répondre concrètement aux défis sociétaux liés à la transition durable.

le professeur Vincent Aimez, vice-recteur à la valorisation et aux partenariats, développement durable, Université de Sherbrooke

La Chaire de recherche en caractérisation et étude du comportement dynamique et vibratoire des sols et des ouvrages de retenue en terre permettra de former un nombre important d’effectifs étudiants en géotechnique provenant de tous les cycles universitaires. En plus de développer leurs connaissances dans ce domaine de pointe, ils seront également initiés à la modélisation numérique, à l’utilisation d’instrumentation diversifiée permettant le traitement des signaux et la caractérisation de la dynamique des sols.

Les partenaires de la chaire

Hydro-Québec
Agnico Eagle Mines
WSP
Ministère de l'Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs
Englobe
AtkinsRéalis
Solmatech