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Stabilisation des sols gonflants

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par Djoudi A. Krim NEDJAHI A.RAOUF
Université SOUK AHRAS - Master en Géotechnique 2015
  

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2.4. PARAMETRES MOTEURS DU GONFLEMENT :

Le gonflement des sols argileux dépend de plusieurs facteurs définis à l'échelle microscopique et macroscopique.

2.4.1. La composition minéralogique :

La quantité d'argile gonflante (type smectite) est l'un des premiers facteurs qui conditionne le gonflement d'un sol argileux. En effet, les propriétés gonflantes du sol seront d'autant plus marquées que le pourcentage de minéraux expansifs du type smectite sera élevé (Komine et Ogata, 1994; Tabani, 1999 et Xu et al. 2003). Ainsi à partir d'un mélange de limons de Xeuilley (Lx) et de bentonite calcique (B), Tabani (1999) montre que le taux de gonflement passe (?h/h0) de 6,3 % à 44,4 % lorsque le pourcentage massique de bentonite augmente de 10 à 100 %. Dans le même temps, la pression de gonflement croît de 205 à 740 kPa (Figure 1.11).

Figure 1.11 : Taux de gonflement en fonction du pourcentage de bentonite d'après Tabani

(1999).

2.4.2. L'état initial du sol :

Les paramètres géotechniques de base tels que la teneur en eau initiale et le poids volumique sec, définis à l'échelle macroscopique lors de l'échantillonnage, jouent un rôle important sur le processus de retrait et du gonflement des sols argileux. Ces paramètres ont fait l'objet de très nombreuses études notamment par Komornik et David (1969), Basmaet al. (1996),

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Chen (1975), Brackley (1973) et Komine&Ogata (1992) qui soutiennent l'idée que la pression de gonflement est essentiellement une fonction de la densité sèche initiale du matériau et qu'elle est indépendante de la teneur en eau initiale. Par contre Komornik et David (1969) et Basmaet al. (1996) ont noté que la pression de gonflement des sols augmente avec la densité sèche initiale et lorsque la teneur en eau initiale diminue, mais sans obtenir de bonnes corrélations entre les paramètres concernés. L'influence de la teneur en eau est donc variable, et dépend des caractéristiques du sol comme des conditions d'essai, tandis que la densité sèche est reconnue comme le facteur ayant le plus d'importance sur le potentiel de gonflement (Figure 1.12). Par ailleurs, El-Sohby et Rabba (1981) ont remarqué que l'effet de la teneur en eau initiale sur le taux et la pression de gonflement n'est pas significatif lorsqu'elle est inférieure à la limite de retrait, mais que son effet devient important sur le gonflement final lorsqu'elle est supérieure à la limite de retrait. Guiras-Skandaji (1996) a montré que la teneur en eau initiale d'échantillons compactés à la même densité sèche a une influence considérable sur les caractéristiques du gonflement. Il établit que la pression de gonflement croit lorsque la teneur en eau initiale diminue (Figure 1.13).

Figure 1.12 : Influence de la densité sèche sur le gonflement (Sridharan et al.1986).

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Figure 1.13 : Influence de la teneur en eau initiale sur la pression de gonflement mesurée par la
méthode de gonflement libre (d'après Guiras-Skandaji, 1996).

D'autres auteurs ont travaillé en laboratoire sur des argiles plastiques compactées afin de montrer que la hauteur des échantillons remaniés (Hachichi et Fleureau, 1999) a une influence importante sur la succion et sur la pression de gonflement (Komine et Ogata, 2003).

Les résultats ont montré que plus l'échantillon est dense, plus le gonflement est important. Alonso et al. (1999) ont pu observer que la pression de gonflement passe par un maximum avant de décroître au cours de l'hydratation (Figure 1.14). Des essais à succion contrôlée sur des échantillons d'argiles de Boom compactés ont donné les mêmes résultats (Romero, 2001).

En même temps que la succion diminue et que la pression de gonflement augmente (Lloret et al., 2003), la résistance entre les agrégats du sol diminue et à partir d'un certain seuil, les particules s'effondrent et provoquent la baisse de la pression de gonflement. Ceci indique que la teneur en eau initiale et la densité sèche initiale d'un sol argileux ont un effet sur le taux et la pression de gonflement. Comme la pression de gonflement et le taux de gonflement d'un sol argileux dépendent du poids volumique sec initial et de la teneur en eau initiale, ils dépendent aussi de la succion initiale. En effet, lorsque la succion initiale du sol diminue, sa capacité d'absorption en eau diminue d'autant jusqu'à saturation du sol, ce qui réduit le taux de gonflement du sol.

CHAPITRE 1 RECHERCHES BIBLIOGRAPHIQUES

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Figure 1.14 : Evolution de la pression de gonflement au cours de l'humidification
(Alonso et al., 1999).

Ce pendant il ne faut pas négliger d'autres paramètres pouvant aussi influencer aussi le processus de retrait-gonflement in- situ et que l'on ne peut reproduire en laboratoire à cause de l'effet d'échelle. Ces paramètres sont le micro-climat, la topographie, le type de végétation, l'hydrogéologie et enfin la température de l'air et du sol du lieu d'étude.

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