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

argileuses. Suivant le type du sol et sa courbe granulométrique, l’un ou l’autre mode
d’aspiration de l’eau peut dominer et il faut par conséquent différencier les
phénomènes d’absorption d’eau de type osmotique, capillaire ou par hydratation.
Le processus d’imbibition et le déplacement du front d’humidification dans les sols
dépendent de la porosité et de la proportion des particules minérales et organiques
qui entourent les pores.
En présence de matières organiques, lorsque la surface des particules s’humidifie
faiblement, l’infiltration de l’eau peut être sensiblement ralentie. Et, inversement, si la
surface des particules s’humidifie facilement, la vitesse de déplacement de l’eau
dépendra sensiblement de la seule dimension des pores et de la distribution de ces
dimensions dans le cas d’un sol hétérogène (Mustafaev, 1989). Ce faisant, on admet
que les forces de pesanteur exercent leur effet à long terme et que l’on peut les
négliger pendant les premiers stades de l’infiltration.
On peut distinguer dans les sols deux zones caractéristiques : la zone superficielle
non saturée, appelée zone d'aération, qui a des échanges relativement libres avec
l'atmosphère et la zone profonde, plus épaisse, qui contient des gaz dissous dans
l’eau ou bien sous forme de bulles isolées de l’atmosphère. Il peut exister parfois du
gaz et de la vapeur d'eau occlus dans la zone d'aération, dans les plus petits pores
dont l'air ne réussit pas à sortir en cas d'inondation rapide du sol.
On distingue généralement dans les sols trois types de gaz : l'air, les gaz d'origine
biochimique (méthane, hydrogène sulfuré) et les gaz formés par suite de diverses
réactions chimiques.
Dans la zone d'aération, on trouve de façon typique de l'air et de la vapeur d'eau
saturante. L'air occlus dans les pores du sol diminue la surface spécifique du sol et
par conséquent l'énergie de succion capillaire de l'eau dans le sol. Il augmente
l'élasticité et la compressibilité du sol.
Partant d’une idée d’Aitchison (1969, 1973), qui a représenté graphiquement la
forme qualitative du volume de l'eau absorbée à différentes distances de la surface
d'un minéral argileux, Mustafaev (1989) présente des données expérimentales sur
les lois d'infiltration de l'eau pour différentes valeurs de la pression de compression.
Il observe que la forme de la loi d'infiltration de l'eau par succion dans le sol dépend
de l'intensité de la déformation de gonflement ou de retrait du sol, de la valeur de la
pression appliquée au sol et aussi du cycle d'humidification et de séchage du sol
argileux.
La figure 11 présente des courbes de variation de la vitesse de pénétration de l'eau
dans le sol argileux lors de son gonflement pour le premier cycle d'humidification et
de séchage. Comme on le voit sur cette figure, la vitesse de pénétration de l'eau
dans l'éprouvette de sol argileux atteint sa valeur maximale au cours des premières
heures de gonflement. Ensuite, au bout d'un certain temps, la vitesse de pénétration
de l'eau diminue sensiblement et tend asymptotiquement vers zéro au bout de
quelques jours.
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