Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Aléas des sols Gonflement des argiles Bahar Ramdane Professeur en Géotechnique

Aléas des sols Gonflement des argiles Bahar Ramdane Professeur en Géotechnique Expert consultant en Géotechnique Faculté de Génie Civil Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene 0 Les phénomènes de retrait et de gonflement des sols argileux sont observés depuis longtemps dans les pays au climat sec, où ils sont à l'origine de nombreux désordres causés tant aux bâtiments qu'aux voiries Les sols, surtout les argiles et les marnes, peuvent être soumis à des mouvements de retrait-gonflement et avoir tendance à : gonfler lors des périodes pluvieuses se rétracter lors des périodes de sécheresse. Quand ces mouvements du sol ont lieu sous les fondations de structures légères, ils sont à l'origine de tassements différentiels qui peuvent provoquer des désordres plus ou moins importants sur celle-ci. Ces désordres se traduisent en général par des fissures, qui peuvent nécessiter la mise au point de solutions de traitement ou de réparation, en fonction de leur évolution dans le temps, de leur importance et de la zone de la maison affectée. Toutefois, toutes les fissures dans une structure ne sont pas dues à des phénomènes de retrait-gonflement. Par ailleurs, les causes du retrait-gonflement des sols ne sont pas uniquement liées à des périodes trop sèches ou trop pluvieuses et d'autres facteurs, comme la végétation ou des défauts d'exécution, interviennent très largement dans les désordres constatés. La mise au point de solutions de réparation doit alors s'appuyer sur une démarche qui vise notamment à identifier les causes et les évolutions des désordres observés sur la construction. INTRODUCTION Un matériau argileux voit sa consistance se modifier en fonction de sa teneur en eau : Dur et cassant lorsqu’il est desséché, Devient plastique et malléable à partir d’un certain niveau d’humidité. Pour certaines argiles, ces modifications de consistance s’accompagnent de variation de volume : SOL GONFLANT INTRODUCTION Des problèmes géotechniques liés aux argiles gonflantes sont reconnus dans beaucoup de pays du monde liés aux processus de retrait- gonflement découlant des variations hydriques du sol Les sols dits actifs subissent des changements de volume significatifs INTRODUCTION Ces sollicitations cycliques peuvent occasionner des désordres considérables aux structures (fissuration, mouvement de terrain, etc.) Centre d’Enseignement Moyen à Beni-Amrane (Boumerdes) En Algérie, ce phénomène est responsable de nombreux cas de pathologie d’ouvrages et continue encore à se manifester dans des zones arides et semi-arides Le sol subit des changements dus aux : Comportement des sols gonflants ? Chargement cyclique Variations saisonnières INTRODUCTION Qu'est ce que le gonflement des terrains argileux? Terme générique qui regroupe les différents phénomènes suivants : Mécanique : résulte d’un déchargement ou de la détente élastique après une excavation, sans apport d’eau, phénomène court terme Hydrique : imbibition ou humidification, par apport différé d’eau, phénomène long terme, Chimique : formation d’Ettringite par exemple Le gonflement (mécanique ou hydrique) se traduit par une augmentation du volume du sol ou un accroissement des pressions régnant dans le milieu selon que le massif peut se déformer ou non Méthodologie générale de diagnostic géotechnique • La recherche, par les géotechniciens et les experts, des causes probables des désordres apparents suite aux phénomènes de gonflement retrait est basée sur les investigations géotechniques réalisées généralement dans le cadre d’une mission G5 (Diagnostic géotechnique au sens de la Norme NF P94-500 de juin 2000 révisée en 2013) et qui sont (Dhouib 2010) : Méthodologie générale de diagnostic géotechnique Visite et examen visuel des désordres Pose éventuelle de jauges de déformation pour suivre l’évolution des désordres Sondages de reconnaissance géologique et essais mécaniques sur site Prélèvement d’échantillons remaniés pour identification des sols Prélèvements d’échantillons non remaniés pour la caractérisation des sols vis-à-vis du mécanisme de gonflement-retrait Reconnaissance des fondations existantes Analyse des causes probables et proposition des remèdes possibles Mise en œuvre de la (ou des) solution (s) confortative (s) Réparation des désordres (fissures) après stabilisation totale des mouvements Caractérisation des propriétés des terrains gonflants : Caractérisation des terrains gonflants : essentiellement au moyen d'essais de laboratoire réalisés à partir de prélèvement représentatifs. Beaucoup de données utiles à la caractérisation des terrains gonflants s'obtiennent au moyen d’essais conventionnels (identification en particulier) Sur le plan mécanique, seules quelques méthodes d'essais sont en usage courant, qui se fondent essentiellement sur l'emploi d'un œdomètre Par contre, les procédures, leurs variantes ou les modalités particulières d'application de ces méthodes sont nombreuses Carotte d’Argile Plastique Données générales communes : Description visuelle : appartenance à une formation géologique La connaissance des propriétés physiques est indispensable : argilosité du sol ou son activité (lien étroit avec l'amplitude des gonflement) Analyses chimiques et physico-chimiques : teneurs en smectites ou teneurs en carbonate constituent des révélateurs ou des modérateurs du gonflement Mesures des caractéristiques d'état : teneurs en eau, densités, degrés de saturation (définissent l'état du sol ) Prélèvement et conservation La qualité des mesures dépend énormément de la qualité : du prélèvement du terrain du conditionnement de l'échantillon, de son transport et de sa conservation de l’ouverture en laboratoire et de l’extraction des éprouvettes pour les placer dans les cellules d'essais. Les terrains gonflants sont argileux et structurés à des degrés divers et souvent fissurés. Ils sont sensibles aux apports d'eau, au dessèchement et surtout au déconfinement Prélèvement et conservation Recommandations : Prélever les échantillons au carottier double ou triple, dans un diamètre de l'ordre de 100 mm Diamètre des blocs compris entre 20 et 30 cm Conditionnement enveloppant le sol dans un film en plastique souple, puis dans une toile inextensible et un enrobage complet de paraffine Délai le plus court possible à satisfaire entre le prélèvement et le conditionnement sur site, le transport au labo et la réalisation des essais Les essais courants à l’oedomètre Par paliers successifs (adaptation du mode opératoire de Huder et Amberg) 1. Une éprouvette est découpée dans un échantillon, 2. Un cycle de chargement-déchargement-rechargement est appliqué par paliers successifs dans l'état naturel du terrain jusqu'à une contrainte axiale 'amax donnée ; les paliers sont définis en progression géométrique, en relation avec les contraintes en place, 3. L'éprouvette est mise en imbibition sous cette charge axiale, pour un suivi du gonflement pendant ce premier palier sous imbibition, 4. Le suivi continue pendant les paliers de déchargement suivants sous imbibition, 5. La pente de gonflement se mesure par la différence des déformations entre les paliers de déchargement sous imbibition et les paliers de chargement ou de déchargement dans l'état naturel. Par paliers successifs (adaptation du mode opératoire de Huder et Amberg) Avantages : fournit une pente (K'g) et une pression de gonflement ('ag = 290 kPa) , met en œuvre une éprouvette, ce qui est un avantage dans les terrains hétérogènes Inconvénients : la durée des paliers est limitée, il y a interférence entre les paliers. Exemple d'essai oedométrique de gonflement par paliers successifs et d'identification des paramètres C's, C'g, K'g et 'ag. Les essais courants à l’oedomètre En parallèle (Norme XP 94-091) 1. Plusieurs éprouvettes sont découpées dans un échantillon homogène, 2. Elles sont chargées (directement ou en un cycle préalable) dans leur état naturel sous des contraintes axiales définies en progression géométrique jusqu'à une contrainte axiale 'amax donnée, en relation avec les contraintes en place, 3. Elles sont mises en imbibition sous ces différentes charges, pour un suivi du gonflement pendant ces paliers en parallèle sous imbibition, 4. La pente de gonflement se mesure directement à partir des déformations enregistrées sous imbibition Les essais courants à l’oedomètre Avantages : fournit une pente et une pression de gonflement, les gonflements sont mesurés sous des charges indépendantes (pas d'interférence entre les paliers), une durée plus grande peut être consacrée aux paliers de gonflement. En parallèle (Norme XP 94-091) Les essais courants à l’oedomètre Exemple d'essais oedométriques de gonflement en parallèle et d'identification des paramètres C's, C'g, K'g et 'ag. Inconvénients : plusieurs éprouvettes, dispersion des gonflements dans les terrains hétérogènes Les essais courants à l’oedomètre A volume constant (ASTM, BS) 1. Une éprouvette est découpée dans un échantillon, 2. Elle est mise en imbibition, 3. La contrainte axiale est augmentée pour maintenir la déformation axiale à zéro (volume constant), 4. La "pression de gonflement" 'ag étant atteinte, l'essai se poursuit par des paliers de chargement et/ou déchargement sous imbibition. A volume constant (ASTM, BS) Avantages : Fournit une pression de gonflement , Met en œuvre une éprouvette, ce qui est un avantage dans les terrains hétérogènes. Inconvénients : Pas de mesure de la pente de gonflement, Imbibition sous charge nulle, Forte rigidité requise du dispositif de chargement. Les essais courants à l’oedomètre Procédure de gonflement Libre 1. Une éprouvette est découpée dans un échantillon, 2. Elle est mise en imbibition, 3. La déformation axiale est enregistrée en fonction du temps, 4. L'essai se poursuit par des paliers de chargement sous imbibition (notamment pour ramener la déformation axiale à zéro) Les essais courants à l’oedomètre Procédure de gonflement Libre Les essais courants à l’oedomètre Avantages : Met en œuvre une éprouvette, ce qui est un avantage dans les terrains hétérogènes. Inconvénients : Ne fournit pas une pente de gonflement, Imbibition sous charge nulle. Méthodes de classification Coefficient de uploads/Geographie/ aleas-des-sols-gonflement-des-argiles.pdf