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

5.8 Modifications des propriétés physiques et mécaniques des sols
gonflants lors de leur humidification
Lors de l’humidification des argiles gonflantes et du développement des couches
diffuses autour des particules minérales d’argile, il se produit une rupture des liaisons
structurelles entre les particules, ce qui détériore les caractéristiques de déformabilité
et de résistance du sol.
Cela a été noté par de nombreux auteurs et a même conduit à la création d’indices
qualitatifs exprimés en pourcentage des propriétés du sol avant humidification. Ces
indices diffèrent sensiblement, en fonction des types d’argile, de leur roche mère, de
leurs conditions de formation et de leur état.
Les argiles gonflantes naturelles possèdent une forte résistance au cisaillement.
L’interaction de ces sols avec l’eau provoque une réduction de leurs caractéristiques
de résistance, qui est due à l’augmentation de l’épaisseur des couches diffuses et à
la rupture des liaisons structurelles. L’augmentation de l’épaisseur des enveloppes
diffuses autour des particules argileuses conduit à ce que, lors du cisaillement, les
particules d’argile ne sont pas en contact direct et la surface de glissement passe
dans les enveloppes diffuses. Plus l’épaisseur de l’enveloppe diffuse est importante
et plus la surface de cisaillement est éloignée de la surface des particules, dans des
couches d’eau faiblement liée et la résistance du sol aux efforts de cisaillement est
faible.
Nous avons réalisé une étude des variations des caractéristiques de résistance (c’,
ϕ’) et de déformabilité (E) et perméabilité (k) de l’argile d’Ouarzazate au cours du
processus d’humidification et en fonction de la pression appliquée, sur les sols
prélevés dans le puits p1 à la profondeur de 1,1 à 1,3 m.
L’étude de la résistance au cisaillement a été effectuée dans des boîtes de
cisaillement classiques, sous trois pressions normales σ1 = 100 kPa, σ2 = 200 kPa et
σ3 = 300 kPa. Chaque essai a été répété trois fois (sur trois éprouvettes différentes).
Les charges étaient toujours maintenues jusqu’à la stabilisation complète de la
déformation du sol.
Cinq séries d’essais ont été réalisées.
- la première série d’essais avait pour objectif de déterminer la résistance au
cisaillement du sol à l’état naturel par la méthode du cisaillement lent ;
- la deuxième série d’essais avait pour objectif de déterminer les valeurs de c et
ϕ sur des éprouvettes de sol humidifiées pendant 2h (sous chacune des
charges imposées). L’évolution du gonflement du sol pendant l’humidification
a été mesurée au cours du temps ;
- la troisième, la quatrième et la cinquième série d’essais ont été réalisées de la
même façon, mais avec une durée d’humidification du sol de 4 heures, 6
heures et 10 heures.
Après la fin de chaque essai, on a déterminé la teneur en eau de l’éprouvette.
On a aussi tenu compte des résultats des essais de cisaillement réalisés
antérieurement sur le sol naturel à l’état intact initial et sur le sol saturé (après une
humidification de 20 heures).
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