Influence de la compacité sur la structure des pores et le transport du chlorure dans les terreaux d’infrastructures vertes

Riahi, Slim (2024). Influence de la compacité sur la structure des pores et le transport du chlorure dans les terreaux d’infrastructures vertes. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le débordement des égouts après des précipitations importantes représente un défi pour les villes canadiennes. Pour remédier à cette situation, plusieurs villes privilégient l'acheminement des eaux de ruissellement vers des infrastructures d'infiltration plutôt que de les diriger directement vers les égouts pluviaux ou sanitaires. Cette approche permet de réduire les débits de pointe et la quantité d'eau qui aboutit dans les égouts.

Les caractéristiques hydrauliques des terreaux utilisés dans les infrastructures vertes de Montréal influent considérablement sur les mécanismes d'infiltration des eaux pluviales. L'objectif principal de cette étude est d'analyser la réaction de différents types de terreaux aux écoulements d'eaux de ruissellement dans les bassins d'infiltration. Cette analyse se concentre notamment sur la structure et la porosité des terreaux à différentes compacités relatives, permettant ainsi d'observer les types d'écoulement qui se produisent dans ces matériaux et leur influence sur les écoulements d'eau.

Pour atteindre cet objectif, des essais d'infiltration en colonne saturée et des analyses par tomographie aux rayons X (CT scan) ont été réalisés sur deux types de terreaux (mélanges 1 et 2 de la ville de Montréal) à deux compacités relatives (75% et 85% du Proctor standard). Les résultats des essais d’infiltration ont été comparés à des résultats de modélisation numérique obtenus avec deux modèles de transport.

Les résultats des essais d'infiltration en colonne réalisés avec du chlorure ont révélé des différences significatives entre les courbes de traçage des mélanges 1 et 2 par rapport au sol de référence, le sable Bomix. Avec les deux mélanges de terreaux, le chlorure traverse plus rapidement la colonne en termes du rapport entre le volume d’eau récupéré en aval et le volume total des vides. Les résultats numériques montrent que le modèle d'écoulement mobile-immobile (MIM), un modèle adapté aux sols à double porosité présentant des écoulements préférentiels, reproduit mieux les courbes de traçage que le modèle convectifdispersif (CD). L'augmentation de la compacité relative de 75% à 85% n'influence pas cette observation. Les tomographies aux rayons X confirment visuellement l'existence de la double porosité et la variabilité de la taille des pores dans les terreaux.

Les résultats montrent que le compactage impacte significativement la conductivité hydraulique saturée en réduisant le volume de macropores entre les agrégats.

Titre traduit

Influence of compaction on pore structure and chloride transport in green infrastructure soils

Résumé traduit

The overflow of sewers after heavy rainfall represents a challenge for Canadian cities. To address this situation, many cities prioritize directing stormwater towards infiltration infrastructures rather than directly into storm or sanitary sewers. This approach helps reduce peak flows and the amount of water ending up in the sewers.

The hydraulic characteristics of the soil used in Montreal's green infrastructures significantly influence the mechanisms of infiltration of rainwater. The main objective of this study is to analyze the response of different types of soils to stormwater runoff in infiltration basins. This analysis focuses on the structure and porosity of soils at different relative compactions, allowing for observation of the types of flow that occur in these materials and their influence on water flow.

To achieve this objective, infiltration tests in saturated columns and analyses using X-ray tomography (CT scan) were conducted on two types of soils (mixes 1 and 2 from the city of Montreal) at two relative compactions (75% and 85% of the standard Proctor). The infiltration test results were compared to numerical modeling results obtained with two transport models.

The results of the infiltration tests conducted with chloride revealed significant differences in the breakthrough curves of mixes 1 and 2 compared to the reference soil, Bomix sand. With both soil mixes, chloride passed through the column more quickly in terms of the ratio between the volume of water recovered downstream and the total void volume. The numerical results show that the mobile-immobile flow model (MIM), a model suitable for soils with dual porosity and preferential flow paths, better replicates the breakthrough curves than the convective-dispersive model (CD). Increasing the relative compaction from 75% to 85% does not affect this observation. X-ray tomographies visually confirm the existence of dual porosity and the variability of pore size in the soils.

The results demonstrate that compaction significantly impacts saturated hydraulic conductivity by reducing the volume of macropores between aggregates.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de la construction". Comprend des références bibliographiques (pages 95-100).
Mots-clés libres:	infrastructures vertes, terreaux, compacité relative, écoulements préférentiels, double porosité, essai d’infiltration en colonne, modèle d’écoulement mobile-immobile,tomographie aux rayons X
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Duhaime, François
Codirecteur:	Codirecteur Dubé, Jean-Sébastien
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt:	16 déc. 2024 20:35
Dernière modification:	16 déc. 2024 20:35
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3510

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