interactions des fondations et des sols gonflants : pathologie ... - Pastel

3.8 Conclusions
Le gonflement et le retrait des sols argileux dépendent des variations de la quantité d’eau
qui se trouve dans le massif de sol. Deux hypothèses ont été avancées pour expliquer la
pénétration de l’eau entre les particules des sols :
- la première hypothèse s’appuie sur la théorie de la capillarité, telle que décrite par
Terzaghi (1951), selon laquelle les forces d’attraction de surface qui agissent entre
les parois capillaires des pores et l’eau forment des ménisques d’eau dont la
concavité est dirigée vers les capillaires et qui serrent les particules du sol les unes
contre les autres. La forme des ménisques correspond à des pressions capillaires
négatives, qui attirent l’eau vers les capillaires ;
- la seconde hypothèse considère que le gonflement des sols provient de la capacité
des particules d’argiles à absorber de l’eau, non seulement dans l’espace entre les
particules minérales mais aussi dans le réseau cristallin du minéral.
Les premières méthodes empiriques de calcul des fondations sur sols gonflants furent
publiées en 1959 par le Building Research Advisory Board (BRAB) aux Etats-Unis
d’Amérique. Ces méthodes traitent la fondation comme une poutre sur deux appuis
lorsque le gonflement des sols se produit sous les extrémités de la fondation, et comme
une poutre en console lorsque le sol gonfle sous le centre de la fondation.
Le gonflement uniforme du sol et le soulèvement uniforme des fondations ne créent pas
d’efforts supplémentaires dans les structures des ouvrages. Par contre, le gonflement non
uniforme du sol, qui provoque un soulèvement non uniforme de la fondation, est une
source de danger sérieuse pour les fondations car il induit dans la structure des efforts et
déformations non uniforme supplémentaires dans les fondations et dans la structure de
l’ouvrage. La prévision de la forme de la surface libre des massifs de sols gonflants a pour
cette raison été l’objet de recherches spéciales.
Les méthodes de prévision des efforts internes supplémentaires dans les structures des
fondations et de leurs déformations sont fondées sur la description de la forme de la bosse
ou du dôme de gonflement du sol et sur l’équation différentielle de la poutre sur appui
élastique. Le gonflement local du sol crée dans la poutre des déformations non uniformes
et des efforts internes supplémentaires. Dans toutes les méthodes de calcul que nous
connaissons, on admet la séparation de la surface du sol et de la poutre sur une certaine
longueur. Ces méthodes sont très simples et contiennent de nombreux coefficients
empiriques, qui n’ont pas toujours de signification physique et ont souvent des dimensions
inexplicables.
Il est établi que le processus de gonflement des sols évolue au cours du temps. Le
gonflement du sol dépend des déplacements de l’eau dans le sol et de son adsorption sur
les particules d’argile. Ces deux processus sont de nature différente et évoluent avec des
vitesses différentes (vitesse d’écoulement de l’eau libre dans les pores et vitesse
d’adsorption). Ces deux processus déterminent les vitesses horizontale et verticale de
déplacement du front de gonflement dans le sol, c’est à dire l’évolution des dimensions de
la zone active.
Nous pensons qu’il n’y a pas de raisons pour que la poutre se sépare du sol lors du
gonflement et avons donc admis la continuité des déplacements de la poutre et du massif
de sol gonflant.
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