Numerical modeling of the effect of moisture migration and evaporation on the temperature of internal wall surfaces in tunnels

Résumé

Les tunnels sont vulnérables aux infiltrations d'eau. L'infiltration d'eau peut causer des dommages importants à la structure des tunnels. Les revêtements des tunnels, les structures en béton et les équipements peuvent être affectés au fil du temps par l'infiltration d'eau. Les fuites d'eau sont le plus souvent causées par des joints de construction et de dilatation (Ji et al., 2012). Localiser et caractériser les infiltrations d'eau associées aux joints est une préoccupation majeure pour la sécurité et l'entretien des tunnels. La présence d’eau dans le béton influence ses propriétés d’échange thermique et sa température. L’influence des échanges thermiques peut être détectée par thermographie infrarouge, une méthode d’imagerie non destructive qui permet de déterminer à distance la température d’une surface. L’imagerie thermique permet de localiser et de caractériser les infiltrations d’eau dans différentes structures telles que les tunnels. À ce jour, aucune méthode quantitative n’a été développée pour mesurer l’infiltration dans les tunnels grâce à l’utilisation de la thermographie infrarouge (M’nasri, 2020). Dans cette étude, L'effet de la variation de l'humidité relative, de la température de l'air, de la température de l'eau, du coefficient de convection et de la perméabilité du matériau sur la température du béton a été étudié à l'aide d'un modèle numérique. Une étude paramétrique a été menée avec le modèle numérique d'un joint de dilatation. Le modèle numérique a été développé sur la base du modèle physique qui a été construit par M'nasri (2020). Le modèle numérique a été validé avec les températures mesurées avec le modèle physique. La bonne corrélation obtenue avec les cas de test respectifs montre que le modèle peut être appliqué pour évaluer le comportement thermique des parois du tunnel. Les résultats montrent l'importance de l'humidité relative et des conditions environnementales sur la température de la surface de la paroi à l'intérieur du tunnel. Les joints dans un environnement à humidité relative plus élevée auront une température plus élevée en raison du taux d'évaporation plus lent. L'anomalie de température d'un joint qui fuit varie avec la différence entre les températures de l'eau et de l'air. Pour des valeurs de perméabilité des joints comprises entre 1×10-17 m2 et 1×10-15 m², les conditions environnementales contrôlent l'anomalie de température. Pour une perméabilité supérieure à 1×10-13 m2 , l'anomalie de température est contrôlée par la température de la nappe phréatique. La diminution de température au niveau du joint augmente avec une augmentation du coefficient de convection. Avec une augmentation de la différence de température entre l'air et l'eau, l'anomalie de température associée à un joint qui fuit augmente également. Les résultats montrent qu'une augmentation de la perméabilité entraîne une chute de température plus élevée de la surface du joint. Pour une humidité relative plus élevée, il est difficile de détecter la variation de température associée aux perméabilités proches.

Date	22 mars 2023
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	François Duhaime (Directeur(-trice))