Les essais de dilatation ont été complétés par desessais de retrait par un séchage <strong>le</strong>nt.Les résultats importants de cette recherche sont <strong>le</strong>ssuivants :al lnfluence du poids volumique initialPour une même teneur en eau de compactage, <strong>le</strong>séchantillons <strong>le</strong>s plus denses ont montré un plus grandgonf<strong>le</strong>ment, ce qui est corroboré par d'autres résultatsrapportés dans la littérature (fig. 7). Les courbes dedilatance ont une enveloppe commune, ce quiimplique que <strong>le</strong> gonf<strong>le</strong>ment de tous <strong>le</strong>s échantillonsavec une teneur en eau supérieure à I'optimum dépendessentiel<strong>le</strong>ment de la teneur en eau de compactage.b) lntluence de la teneur en eau de compactageLa dilatation volumique augmente lorsque la teneur eneau de l'échantillon décroît. Ce résultat a déjà étéobtenu par d'autres chercheurs.cl lnfluence de la structure de l'échantillonll est connu que <strong>le</strong>s sols naturels pré<strong>le</strong>vés de façon àrester intacts sont moins dilatants que <strong>le</strong>s solscompactés à la même teneur en eau. ll est connu,aussi, que la structure d'un sol compacté est liée à laposition du sol sur la courbe de compactage. Ce fait aété traité largement dans la littérature, par exemp<strong>le</strong>Maranha das Neves à Lisbonne ou Lambe au M. l. T. ontsuggéré qu'il se forme une structure floculée dans <strong>le</strong>ssols compactés avec une teneur en eau inférieure àI'optimum et que cette structure devient de plus enplus orientée lorsque la teneur en eau dépasse <strong>le</strong> pointoptimal. La recherche faite au Mexique pour étudier <strong>le</strong>comportement des sols fins compactés suggère que ladescription de la structure de ce type de sols enfonction de la position et des relations entre <strong>le</strong>sparticu<strong>le</strong>s, prises individuel<strong>le</strong>ment, n'est pas possib<strong>le</strong>et que la structure des sols fins compactés estprincipa<strong>le</strong>ment une question d'assemblage et de liensentre des mottes, des groupes de particu<strong>le</strong>s et non desparticu<strong>le</strong>s isolées. Actuel<strong>le</strong>ment des travaux sonteffectués au Mexique pour déterminer <strong>le</strong>s structuresqui constituent <strong>le</strong>s groupes floculés de particu<strong>le</strong>s. llsemb<strong>le</strong> que pour des teneurs en eau supérieures àI'optimum, tous <strong>le</strong>s sols fins ont pratiquement la mêmestructure, indépendamment de l'énergie de compactage;au contraire, pour <strong>le</strong>s échantillons compactés àdes teneurs en eau inférieures à I'optimum, la structuredes floculats dépend fortement de l'énergie decompactage. On peut dire alors que <strong>le</strong>s grandesénergies induisent de fortes pressions interstitiel<strong>le</strong>spar osmose, ce qui du même coup engendre de grandsgonf<strong>le</strong>ments lorsque <strong>le</strong>s pressions sont dissipées parhumidification.dl lnfluence de la pression de confinementLa dilatation d'un sol compacté à une teneur en eau etune densité données est réduite notab<strong>le</strong>ment lorsquela pression effective de confinement augmente (fig. 8),ce qui réduit l'équilibre de la teneur en eau. ll en résulteque lorsque <strong>le</strong> sol est mis en contact avec de l'eau libre<strong>le</strong> degré de saturation de l'échantillon augmente sanschangement de volume.el lnfluence du temps de reposLorsque <strong>le</strong> temps entre la préparation de l'échantillon àla teneur en eau de compactage et <strong>le</strong> compactageproprement dit augmente, <strong>le</strong> potentiel de gonf<strong>le</strong>mentdécroît. Ce phénomène doit être relié aux propriétés dethixotropie des argi<strong>le</strong>s. . Puisque la résistance aucisail<strong>le</strong>ment des sols augmente avec <strong>le</strong> compactage,I'efficacité de l'énergie décroît et I'on obtient des poidsvolumiques moins grands; <strong>le</strong> potentiel de gonf<strong>le</strong>mentcorrespondant se trouve donc diminué.#("410bservéeFig. 9 Variations volumiques calculéæ et obærvéesLe résu ltat final du travail de M. Alberro est unensemb<strong>le</strong> d'expressions reliant <strong>le</strong>s variations volumiquesdes sols de gonf <strong>le</strong>ment ou de retrait à desparamètres simp<strong>le</strong>s de comportement tels que I'indicede plasticité, la teneu r en eau initia<strong>le</strong>, <strong>le</strong> poidsvolumique initial, la limite de retrait, etc. Pour illustrerI'intérêt de ces expressions, la figure 9 montre <strong>le</strong>srésultats obtenus pour la prévision des gonf<strong>le</strong>mentsdes sols utilisés dans la construction routière auMexique et la comparaison avec <strong>le</strong>s va<strong>le</strong>urs mesuréesen laboratoire. Les expressions de M. Alberro ont étépubliées dans <strong>le</strong>s comptes rendus de la ConférencePanaméricaine de Mécanique des Sols et des Fondationsqui a eu lieu récemment à Lima.Développement d'un modè<strong>le</strong> mathématiquepour <strong>le</strong> phénomène de fissuration longitudina<strong>le</strong>A partir des recherches financées par <strong>le</strong> Secretarta deAsentamientos Humanos y Obras Publicas pour êtreeffectuées par l'lnstituto de Ingen ierta de I'U n iversitéNationa<strong>le</strong>, ces deux organismes ont mis au point etdéveloppé ensemb<strong>le</strong> u n modè<strong>le</strong> physicomathématiquede la fissuration longitudina<strong>le</strong> des remblais.Pour cela il était nécessaire d'étudier :a) la distribution des contraintes et des déplacementsinduits dans un remblai lorsque I'on impose desdéformations de dilatation ou de contraction auremblai ou au sol d'assise,b)c)30# ("/ùGalculôs<strong>le</strong>s déformations volumiques des sols en fonctionde <strong>le</strong>ur teneur en eau et de <strong>le</strong>ur densité initia<strong>le</strong>s,la distribution et la variation de la teneur en eau dessols constituant <strong>le</strong> remblai et <strong>le</strong> terrain de fondationlorsque des variations saisonnières ont lieu.Pour cette étude on a utilisé la méthode des élémentsfinis.pour déterminer <strong>le</strong>s déplacements, <strong>le</strong>s contrainteseffectives et <strong>le</strong>s pressions interstitiel<strong>le</strong>s produites par<strong>le</strong>s variations volumiques dans <strong>le</strong> sol. Le maillage étaitconstitué par des triang<strong>le</strong>s. La formulation matriciel<strong>le</strong>du problème comprenait :une matrice de rigidité pour I'ensemb<strong>le</strong> deséléments, en terme de contraintes effectives,REVUE FRANçAISE DE GEOTECHNIOUE NUMERO 19
-- -une relation matriciel<strong>le</strong> entre <strong>le</strong>s déformationsvolumiques des triang<strong>le</strong>s et <strong>le</strong>s déplacements desnæuds,une relation matriciel<strong>le</strong> entre <strong>le</strong> volume de chaquetriang<strong>le</strong> et la pression interstitiel<strong>le</strong>,la matrice du poids propre et des surcharges,la matrice des déformations volumétriques imposéesaux éléments.Un programme de calcul pouvait alors être rédigé; enlui donnant <strong>le</strong>s gonf<strong>le</strong>ments et <strong>le</strong>s retraits desmatériaux du remblai et du sol d'assise, on peutcalcu<strong>le</strong>r la distribution des contraintes de tractionengendrées.Ce modè<strong>le</strong> a bien évidemment une doub<strong>le</strong> utilité,comme c'est souvent <strong>le</strong> cas dans ce genre desimulation des phénomènes physiques : d'une part i<strong>le</strong>st possib<strong>le</strong> de calcu<strong>le</strong>r <strong>le</strong>s variations volumiques àpartir de données réel<strong>le</strong>s et avoir u_ne idée descontraintes de traction et de <strong>le</strong>ur distribution dansI'ouvrage; d'autre part, daôs <strong>le</strong> cas d'un projetlorsqu'on connaît <strong>le</strong>s propriétés des matériaux, il estpossib<strong>le</strong> de faire une estimation des variationsvolumétriques à partir des critères indiqués, et <strong>le</strong>modè<strong>le</strong> permet"de se faire une idée des contraintes detraction qui risquent de se produire et de <strong>le</strong>urdistribution. Au-delà de ces applications évidentes, <strong>le</strong>modè<strong>le</strong> en a d'autres qui ne sont pas moins uti<strong>le</strong>s :grâce aux facilités de calculs des ordinateurs et endonnant des va<strong>le</strong>urs arbitraires aux paramètres, onpeut se rendre compte du poids de chacun desparamètres et <strong>le</strong>urs relations. Grâce à cela <strong>le</strong>s critèresdu projet gagnent en finesse et en précision.En termes généraux, <strong>le</strong>s gonf<strong>le</strong>ments et retraitsmaximaux qui peuvent être atteints dans un problèmeréel Sbnt de I'ordre de 2Oo/" et <strong>le</strong>s va<strong>le</strong>urs minima<strong>le</strong>ssont nul<strong>le</strong>s. Curieusement pour des calculs réalisésavec des données réel<strong>le</strong>s, <strong>le</strong> modè<strong>le</strong> conduit à descontraintes effectives maxima<strong>le</strong>s de traction qui vontjusqu'à 7,5 MPa, ce gui explique largement <strong>le</strong>sphénomènes de fissuration observés.Les figures 10 à 12 représentent <strong>le</strong>s contraintes detraction (en MPa) données par <strong>le</strong> modè<strong>le</strong>, en supposantune zone de gonf<strong>le</strong>ment au centre et au-dessous duremblai et une zone de retrait dans <strong>le</strong>s talus et dans <strong>le</strong>sol d'assise non protégé par <strong>le</strong> remblai lui-même. Surchaque figure on peut voir I'amplitude des gonf<strong>le</strong>mentset des retraits.4 Solutions proposées aufissurationlf y a évidemment deux types detants :a) <strong>le</strong>s remèdes à apporter à desfissu rés,problème de laproblèmes imporremblaisexistantsb) <strong>le</strong>s projets de nouveaux remblais pour <strong>le</strong>squels <strong>le</strong>phénomène de fissuration n'aura pas lieu ou pourque ces remblais soient protégés contre sondéveloppement.Dans <strong>le</strong> premier cas on a retenu deux solutions. Lapremière consiste à élargir la section du remblai de 2 à3 m de chaque côté, ce qui n'empêche pas la formationde fissures, mais qui change <strong>le</strong>ur position et <strong>le</strong>s placeen un lieu où el<strong>le</strong>s ne risquent pas d'induire de plusgrands dommages; une autre solution consiste àprotéger <strong>le</strong> remblai en superposant des talus sur ceuxqui existent, mais avec une plus grande pente (de 3 : 1à 5 : 1). Cette deuxième solution s'est révélée pluséconomique et donne de meil<strong>le</strong>urs résultats que lapremière; la fissuration se produit alors sur <strong>le</strong>s talusrecouverts où <strong>le</strong> dommage produit est minimal,spécia<strong>le</strong>nient lorsqu'il y a de la végétation, ce qu iélimine la nécessité de I'entretien. La végétation offreainsi plusieurs avantages et peut même résoudre <strong>le</strong>spetits problèmes.Pour <strong>le</strong>s nouveaux remblais une solution immédiateconsiste à <strong>le</strong>s protéger avec des matériaux nonsensib<strong>le</strong>s aux dilatations volumiques, cependant cetteC0ilTRACTl0t mAXltAtE =2OlooloDf tATATtot MAxttAtE = zoFig. 10 Contraintes principa<strong>le</strong>s de tractioncoilTnAcnot rf,AxtnA w =zo /oDf tATATf0t ilAXltAtË = S %D'après <strong>le</strong> modè<strong>le</strong>, il apparaît que :1) <strong>le</strong> maximum du retrait a plus d'influence que <strong>le</strong>maximum du gonf<strong>le</strong>ment pour <strong>le</strong> développement dela fissuration,2) <strong>le</strong>s variations volumiques différentiel<strong>le</strong>s sont plussignificatives dans <strong>le</strong> corps du remblai que dans <strong>le</strong>sol d'assise.Fig.(u1.")1 1 Contraintes principa<strong>le</strong>s de tractiôncotrnAcnoil nAxttAte = s%DtIATATfor mAxltlAtc =zoofoCes deux conclusions ont été corroborées par <strong>le</strong>sobservations sur chantier. Les fissures apparues dans<strong>le</strong>s remblais constitués de sols fins posés sur desroches, ce qui représente des cas tout à faitexceptionnels, sont toujours très fines car il n'y a pasde mouvement d'eau en provenance du sol d'assise, cequi est à I'origine des plus fortes variations volumiques.Fig. 12 Contraintes principa<strong>le</strong>s de tractionRÊVUE FRANçAISE DE GËOTECHNIOUE NUMERO 1959