Ãtude d'un sol gonflant en pÃ©rimÃ¨tre urbain

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Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur JNGG2012–Bordeaux 4-6 juillet 2012 than 1 cm in width. Since the shrinkage-swelling phenomenon is long lasting and occurs over long periods of time, the cracks reappear even after the damage has been repaired. The granulometric analysis and the determination of the Atterberg limits show that the argillaceous fraction of these siltstones does not allow explain this expansive character. Diffractometry with X-rays and the examination of some samples under scanning electron microscope show that this character mainly finds its origin in the existence of sulphated minerals (gypsum and anhydrite) in these formations. In-situ tests with rigid plate using respectively 3, 5 and 7 bars as pressures of loading for each studied locality made it possible to determine the swelling pressure of these siltstones. The measured values vary between 2,5 and 6 bars and can be exploited for better dimensioning the foundations in Smara city. 1. Introduction La stabilité des ouvrages construits sur des sols gonflants, ou traversant de telles formations, peut être compromise sous l’effet d’une variation de leur teneur en eau. Cette variation provoque souvent un retrait-gonflement de ces sols qui se manifeste par des désordres au niveau des structures construites (fondation, bâtiment, canalisation, ouvrage de soutènement, structures de chaussées, remblai, tunnel, etc.). Les exemples de désordres liés à la présence de sols expansifs sous les fondations sont nombreux et variés. Dans le périmètre urbain de la ville de Smara au sud du Maroc (Figure 1a), les désordres observés au niveau du bâti sont liés à la présence de pélites altérées gonflantes qui constituent dans la plupart des cas l’assise des fondations. L’humidification des pélites, à la faveur d’averses ou de circulations accidentelles d’eau dans les fondations, provoque leur gonflement. A cause du climat aride de la région, elles perdent ensuite rapidement leur teneur en eau par évaporation intense et passent à une teneur inférieure à celle de la limite du retrait. Ce comportement gonflant et rétractant se traduit par des mouvements différentiels inadmissibles de terrain qui sont à l’origine des fissures, pouvant dépasser un centimètre d’ouverture, constatées dans les murs et cloisons des bâtiments publics, habitations individuelles et infrastructures de la ville (Figure 1b). Comme le phénomène de retrait-gonflement est durable et évolue lentement dans le temps, les fissures réapparaissent même après le traitement des dommages. Afin d’établir un constat scientifique objectif et de disposer de documents de référence permettant une information préventive, la Direction Provinciale d’Equipement (DPE), le Laboratoire Public d’Essais et d’Etudes (LPEE) et l’équipe de recherche Génie Civil et Géo-Ingénierie (E2G) de l’Université Cadi Ayyad (Marrakech, Maroc) ont mené une étude de caractérisation du sol des fondations dans le périmètre urbain de la ville de Smara. On visait à mieux appréhender l’aléa retrait-gonflement des pélites et délimiter les zones les plus exposées à ce phénomène. La démarche de l’étude a d’abord consisté à cartographier les formations géologiques à dominante pélitique, argileuse ou marneuse, suite à plusieurs sorties sur le terrain. Les observations de surface ont été complétées par - 684 -
Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur JNGG2012–Bordeaux 4-6 juillet 2012 l’examen des logs des puits et sondages de reconnaissance réalisés par la DPE et LPEE (localisation, Figure 1a). Les différentes formations ainsi identifiées et cartographiées ont fait l’objet d’une hiérarchisation quant à leur susceptibilité vis-à-vis du phénomène de retrait-gonflement. Cette classification a été établie sur la base de trois critères principaux : (i) la caractérisation microscopique de la formation étudiée, (ii) la composition minéralogique de sa phase argileuse et non argileuse issue des analyses par Diffractométrie aux Rayons X (DRX) et d’imageries sous Microscope Electronique à Balayage (MEB) et (iii) son comportement géotechnique déduit des essais in-situ et en laboratoire. Ceci a permis de cerner les zones les plus susceptibles vis-à-vis du phénomène de retrait-gonflement dans le périmètre urbain de la ville de Smara. Cet article présente les résultats obtenus par l’étude menée sur la caractérisation des pélites de Smara et sur leur pression de gonflement déterminée par une série de chargements à la plaque rigide, réalisés in-situ dans quatre sites de la ville (localisation, Figure 1a). 2. Reconnaissances géologiques et géotechniques Les levés géologiques effectués sur le terrain montrent que les formations à l’affleurement dans le périmètre urbain de la ville de Smara correspondent essentiellement à des couches gréso-pélitiques et pélitiques du Dévonien (May, 2008) surmontés par endroit, en particulier dans la partie est et sud-est de la ville, de niveaux sablo-limoneux, argileux et d’alluvions récentes. Les niveaux pélitiques sont généralement altérés. L’épaisseur de la tranche d’altération varie de quelques centimètres à plus de 3 m. Ces observations ont été complétées par les données issues des coupes de puits et sondages réalisés dans le périmètre urbain de la ville. Ceci a permis d’identifier et classer les sites susceptibles d’être soumis au phénomène de retrait-gonflement. Il s’agit, en particulier des endroits montrant une forte altération du sol et une épaisseur importante des pélites altérées gonflantes. Le facteur prépondérant qui détermine le degré de susceptibilité d’une formation au phénomène de retrait-gonflement est la composition minéralogique de sa phase argileuse. Le retrait-gonflement s’exprime préférentiellement en présence des minéraux argileux dits gonflants du groupe des smectites (en particulier la montmorillonite) et, dans une moindre mesure, au groupe des interstratifiés (smectites/illite) (Zornette et al., 2008). Selon les auteurs, la vermiculite et certaines chlorites sont aussi classées dans la catégorie des minéraux gonflants. Aussi, vingtdeux échantillons prélevés en surface et dans les puits et sondages carottés ont fait l’objet d’un examen sous microscope polarisant et d’une imagerie sous MEB (Figure 1c). Douze autres échantillons ont fait l’objet d’analyse aux DRX (Figure 1d). En vue de mieux appréhender le potentiel de gonflement des pélites de Smara, nous avons effectué des analyses granulométriques et déterminé les limites d’Atterberg sur ces 12 échantillons précités. La pression de gonflement des pélites a été aussi déterminée par la réalisation in-situ de quatre essais de chargement à la plaque rigide (Figure 2). Ce paramètre est déterminant pour la conception des fondations et des structures à construire sur ce type de sols. - 685 -
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