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

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Par conséquent, il est insuffisant de juger de l’activité d’un sol gonflant d’après les dimensions des particules argileuses et l’indice de plasticité, qui sont étroitement liés entre eux. Chen examine pour cette raison de façon plus large le problème de la classification des sols argileux d’après leur potentiel de gonflement, en y incluant d’autres paramètres caractéristiques des propriétés de gonflement du sol (Tableau 7). Tableau 7. Classification des argiles d’après leur potentiel de gonflement (Chen, 1975) Teneur en particules fines (< 76 µm) (%) Limite de liquidité N (SPT) Gonflement potentiel du sol (%) Pression de gonflement (kPa) Potentiel de gonflement < 95 > 60 > 30 > 10 > 1000 Très fort 60 – 95 40 – 60 20 – 30 3 – 10 250 – 1000 Fort 30 – 60 30 – 40 10 – 20 1 – 3 150 – 250 Moyen < 30 < 30 < 10 < 1 < 50 Faible La comparaison des tableaux 6 et 7 montre que le potentiel de gonflement du sol dans le tableau 7 est sensiblement plus faible et correspond mieux au gonflement réel des sols rencontrés dans la nature par suite de la modification de la limite des dimensions des particules argileuses (76 µm au lieu de 1 µm pour Holtz et Gibbs et de 2 µm pour Seed et al.). On trouve à peu près le même intervalle de variation du gonflement potentiel des sols dans les travaux de Jennings et Evans (1962), Sorochan (1989), El Gamali et al. (1994), Magnan et al. (1995), Al-Shamrani et Al- Mhaidib (2000), etc. On peut aussi voir sur la figure 14 combien l’influence de la pression appliquée sur la valeur du gonflement du sol argileux est grande. Lorsque cette pression augmente, l’amplitude du gonflement diminue. Cette évolution a été notée dans toutes les études consacrées à ce sujet. L’amplitude du gonflement diminue de façon plus rapide dans la partie initiale de la courbe représentant la relation ∆h = f(σa). Par exemple, dans les travaux de Sorochan (1989), l’amplitude du gonflement diminue de 70 à 80 % lorsque σa varie entre 0 et 0,1 MPa (Figure 15). On en déduit que la partie principale de la déformation totale de gonflement provient de la formation d’une couche d’eau faiblement liée autour de l’enveloppe hydratée des particules argileuses, liée par des forces électro-moléculaires aux particules élémentaires du sol. Dans ce cas, lorsque la pression interne des enveloppes hydratées est égale à la pression externe, un équilibre s’établit, pour un certain niveau de déformation de gonflement, et cette pression peut être prise comme valeur intermédiaire de la pression de gonflement sous la charge appliquée.. Dans le cas où la pression externe σa empêche l’agrandissement de la distance entre les particules du sol, c’est-à-dire qu’elle équilibre l’effet d’écartement des particules par les couches hydratées et empêche tout gonflement, cette pression σa peut être considérée comme la pression de gonflement σg. 44
σa, kPa Figure 15. Résultats d’essais de gonflement sur les argiles de Maïkop (1), Sarmat (2) et Khvalyn (3) (Sorochan, 1989) La pression externe influe non seulement sur l’amplitude du gonflement du sol argileux mais aussi sur sa vitesse d’évolution au cours du temps. En l’absence de charge externe, la déformation de gonflement se produit rapidement et se stabilise plus tôt que dans le cas où une charge est appliquée au sol. : plus la charge est élevée et plus l’amplitude du gonflement, sa vitesse et sa durée de stabilisation diminuent. La vitesse du gonflement dépend aussi de la valeur initiale de la teneur en eau au début du processus d’humidification. La figure 16 présente les résultats d’études en laboratoire effectuées par Abdullah et al. (2000), pour différentes valeurs de la teneur en eau initiale d’échantillons intacts de sol (18 %, 28 %, 38) soumis à l’œdomètre à la série de charges suivante : 1 – 5 – 10 – 25 – 50 et 100 kPa. On voit sur la figure 16 que l’augmentation de la teneur en eau initiale du sol réduit l’amplitude du gonflement à chaque étape du chargement. De plus, la différence est sensiblement plus grande quand les charges sont petites que quand elles sont grandes et que la déformation de gonflement est faible ou nulle. Il faut aussi noter que l’amplitude du gonflement du sol sur le terrain est plus faible que celle du gonflement mesuré en laboratoire. Il faut pour cette raison appliquer un coefficient réducteur lors de l’application à des ouvrages réels des résultats des essais de laboratoire (Sorochan, 1989, Magnan et al., 1995). Il découle de ce qui vient d’être exposé que la meilleure méthode de détermination du potentiel de gonflement du sol en pratique n’est pas de la déterminer de façon indirecte, comme indiqué dans les tableaux 6 et 7, mais de déterminer directement les paramètres recherchés dans les conditions du laboratoire ou du terrain, en établissant la relation expérimentale entre l’amplitude de gonflement du sol et la charge externe appliquée. 45
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2 dw k b sdL1 ⎡x L1 ⎤ = x + C1
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Exemple de calcul À titre d’exem
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ρ (m) z = 0m ρ (m) ∆ z1tanβ1 z
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1. y = 0 ; x = 0 ; ∆σzyx = ∆σ
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Cette formule donne des valeurs né
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