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

Notons que toutes les solutions de poutres sur appui élastique, que l’on utilise le modèle
de Winkler ou celui du demi-espace à déformations linéaires, sont fondées sur l’hypothèse
du contact entre la poutre et le sol de fondation, qui doit être impérativement respectée.
3.3 Modèles de comportement des sols gonflants lors de la saturation
Dans les travaux consacrés au gonflement et au retrait des sols argileux, la prévision du
gonflement et du retrait s’appuie sur les variations de leur teneur en eau. Cependant, la
déformation volumique du sol dépend non seulement des variations du volume d’eau qu’il
contient mais aussi de la pression appliquée au sol et de sa teneur en eau initiale.
Pendant le processus de modification de son état de contrainte, le sol passe par plusieurs
phases de déformation (Gromko, 1974 ; Sorochan, 1989 ; Mustafaev, 1989 ; etc.) :
- pendant la construction de la fondation, le sol peut subir un tassement ;
- pendant l’humidification des sols gonflants, lorsque la pression de gonflement
dépasse la pression appliquée par l’ouvrage, le massif de sol peut subir un
gonflement ;
- si l’humification continue, les propriétés mécaniques du sol (par exemple E, c et ϕ)
sont moins bonnes et la charge appliquée à la fondation par l’ouvrage peut
dépasser la pression de gonflement et provoquer un tassement supérieur à celui de
la fondation pendant la construction de l’ouvrage.
Ainsi, lors de la modification de l’état des contraintes dans le massif de sol, il se produit
deux déformations opposées, de densification et de gonflement du sol.
Cependant, dans tous les cas, il faut d’abord déterminer la valeur attendue du gonflement
libre du sol. Pour cela, des formules empiriques fondées sur les résultats d’essais simples
sur le sol en laboratoire ont été proposées.
Holtz et Gibbs (1956) ont indiqué que les résultats de leurs études en laboratoire
montraient que l’indice de plasticité IP et la limite de liquidité wL peuvent être utilisés pour
déterminer l’amplitude du gonflement potentiel des sols.
Seed et al. (1962) ont proposé une méthode empirique de prévision du gonflement du sol:
s = M K I
(3.15)
2,
44
P
où s est l’amplitude potentielle du gonflement du sol, K est un coefficient constant égal à
3,6.10-5, M est un paramètre constant, égal à 60 pour les sols naturels et à 100 pour les
argiles reconstituées, et IP est l’indice de plasticité.
La valeur du gonflement potentiel peut être déduite également de l’équation :
2, 44 3,
44
s = K A C
(3.16)
où C est la teneur (en pourcentage) du sol en particules argileuses de dimensions
inférieures à 2µm, A est l’activité de l’argile déduite de l’équation A=IP/(C-10) pour les
argiles reconstituées et A=IP/(C-5) pour les sols naturels.
Sur la base d’un grand nombre de données expérimentales, Holtz (1959) a proposé la
formule empirique suivante pour la détermination du gonflement potentiel des sols :
( P AI
B s exp = ) (3.17)
avec A = 0,0838 et B = 0,2558.
Ranganatham et Satyanaryana (1965) ont proposé une formule pour la détermination de
l’amplitude potentielle du gonflement en utilisant l’indice de retrait du sol IS sous la forme :
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