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Université Dr. Yahia Farès de Médéa Département de génie de la matière Filière

Université Dr. Yahia Farès de Médéa Département de génie de la matière Filière de génie civil Option : génie géotechnique Cours de 1ère année Master-LMD- Les argiles et l’utilisation de l’outil informatique dans la modélisation des phénomènes d’instabilités en géotechnique. Présenté par: Hamid GADOURI, Doctorant à l’université de Médéa. Université Dr. Yahia Farès de Médéa Département de génie de la matière Filière de génie civil Option : génie géotechnique Cours de 1ère année Master-LMD- Les argiles et l’utilisation de l’outil informatique dans la modélisation des phénomènes d’instabilités en géotechnique. Présenté par: Hamid GADOURI, Doctorant à l’université de Médéa. Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (01) Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (01) Plan de travail Plan de travail  Introduction 1- Définition de bases; 2- Classification des argiles; 3- Phénomène du gonflement à l’échelle microscopique; 4- Capacité d’échange cationique (CEC); 5- Stabilisation des sols gonflants aux liants hydrauliques; 6- Élément potentiellement perturbateurs du traitement de sols ; 7- Mécanismes de perturbation des sols traités aux L.H ;  Conclusion  Introduction 1- Définition de bases; 2- Classification des argiles; 3- Phénomène du gonflement à l’échelle microscopique; 4- Capacité d’échange cationique (CEC); 5- Stabilisation des sols gonflants aux liants hydrauliques; 6- Élément potentiellement perturbateurs du traitement de sols ; 7- Mécanismes de perturbation des sols traités aux L.H ;  Conclusion Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (02) Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (02) Comme il existe un grand nombre de types de sols, il est nécessaire de décrire et de classer les sols dans des groupes qui définissent les caractéristiques acceptées et admises par tous les spécialistes de sols en géotechnique. Toute connaissance sur le comportement des sols commence par une classification logique et systématique des sols. De plus, la classification des sols facilite la communication entre ingénieurs et professionnels de sols. Au sujet de la classification des sols, Terzaghi (1927) écrit : Si les sols de fondation d’un bâtiment subit des tassements important faisant apparaitre des fissures dans les murs de fondation, la raison de ces tassements excessifs est due à la compressibilité élevée des sols de fondation. La vitesse de tassement du sol dépend de son coefficient de perméabilité. Plus le sol est perméable, plus sa consolidation est rapide. Donc, si on veut décrire les propriétés des sols, leur compressibilité et perméabilité doivent être déterminées et exprimées selon des procédures et des termes standards d’où la classification des sols. Comme il existe un grand nombre de types de sols, il est nécessaire de décrire et de classer les sols dans des groupes qui définissent les caractéristiques acceptées et admises par tous les spécialistes de sols en géotechnique. Toute connaissance sur le comportement des sols commence par une classification logique et systématique des sols. De plus, la classification des sols facilite la communication entre ingénieurs et professionnels de sols. Au sujet de la classification des sols, Terzaghi (1927) écrit : Si les sols de fondation d’un bâtiment subit des tassements important faisant apparaitre des fissures dans les murs de fondation, la raison de ces tassements excessifs est due à la compressibilité élevée des sols de fondation. La vitesse de tassement du sol dépend de son coefficient de perméabilité. Plus le sol est perméable, plus sa consolidation est rapide. Donc, si on veut décrire les propriétés des sols, leur compressibilité et perméabilité doivent être déterminées et exprimées selon des procédures et des termes standards d’où la classification des sols. Introduction Introduction Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (03) Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (03) 1- Définitions de bases 1- Définitions de bases Est une roche sédimentaire Est une roche sédimentaire L’argile L’argile Composée en générale, de Silicates d’aluminium plus ou moins hydratés Composée en générale, de Silicates d’aluminium plus ou moins hydratés Ces silicates Présentent Une structure Ces silicates Présentent Une structure Feuilletée (Phyllosilicates) Feuilletée (Phyllosilicates) Fibreuse (Sépiolite et Palygorskite) Fibreuse (Sépiolite et Palygorskite) Qui explique Qui explique Leur plasticité Leur plasticité Leurs qualités d'absorption. Leurs qualités d'absorption. Remarque : En géotechnique, on désigne par argile les matériaux de granulométrie inférieure à 4 µm, mais entre 4 et 63 µm, on parle de limon. Qui-est-ce qu’une argile ? Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (04) Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (04) Qui-est-ce qu’un tétraèdre et un octaèdre ? Centre Centre Têtes qui se positionnent autour du centre. Têtes qui se positionnent autour du centre. En géotechnique, le tétraèdre et l’octaèdre sont utilisés pour schématiser la structure des minéraux argileux. En géotechnique, le tétraèdre et l’octaèdre sont utilisés pour schématiser la structure des minéraux argileux. Fig. 01 : la structure géométrique du tétraèdre Fig. 01 : la structure géométrique du tétraèdre Fig. 02 : la structure géométrique de l’octaèdre Fig. 02 : la structure géométrique de l’octaèdre 1- Définition de bases 1- Définition de bases Un tétraèdre est l’union de quatre triangles formant quatre têtes (fig. 01). Un octaèdre est l’union de huit triangles qui forment six têtes (fig. 02). Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (05) Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (05) Quelle est la nature du centre et des têtes qui forment un tétraèdre ou un octaèdre? Tétraèdre Tétraèdre Octaèdre Octaèdre 1- Définition de bases 1- Définition de bases La structure d’un tétraèdre est formée par quatre atomes (têtes) d’oxygène (O2-) ou d’hydroxyle (OH-) et un atome de silicium (Si2+) qui se positionne au centre de cette structure. La structure d’un tétraèdre est formée par six atomes (têtes) d’oxygène (O2-) ou d’hydroxyle (OH-) et un atome d’aluminium (Al3+) ou de magnésium (Mg2+) se positionne au centre de cette structure. Le centre et les têtes sont des noms donnés aux « atomes » qui doivent prendre des positions bien déterminées dans la formation des tétraèdres et des octaèdres. Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (06) Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (06)  L’ensemble des sommets partagés constitue un assemblage de plan hexagonal (fig. 03). Qui-est-ce qu’une couche tétraédrique et octaédrique ? 1- Définition de bases 1- Définition de bases Fig. 03 : Couche tétraédrique (C.T) Fig. 03 : Couche tétraédrique (C.T) Fig. 04 : Couche octaédrique (C.T) Fig. 04 : Couche octaédrique (C.T)  Une couche tétraédrique est un assemblage de six tétraèdres qui partageant six sommets entre eux.  Une couche octaédrique est formée par l’assemblage de deux octaèdres qui partagent deux atomes entre eux.  L’ensemble des atomes partagés constitue un assemblage linéaire (fig. 04). C.T C.O Ces deux couches sont simplifiée par: Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (07) Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (07) 1- Définitions de bases 1- Définitions de bases Le sommet du tétraèdre SiO4 qui n’est pas dans le plan hexagonal est partagé avec un octaèdre Al(OH)6 ou Al2O6. Un feuillet est l’association de couches tétraédriques (T) et de couches octaédriques (O) qui constitue le motif (ou feuillet) du réseau cristallin de chaque argile. Qui-est-ce qu’un feuillet (ou réseau cristallin) ? Fig. 05 Fig. 05 Fig. 06 Fig. 06 On distingue deux structures feuilletées principales : (T) (T) (T) (O) 1- Structure TO (Fig.05). 2- Structure TOT (Fig.06). (O) Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (08) Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (08) (TOT) (T) (O) (T) 1- Définitions de bases 1- Définitions de bases Qui-est-ce qu’un espace interfoliaire et de quoi s’occupe-t-il ? Espace interfoliaire • Ça peut être une molécule d’eau qui est responsable du gonflement de certains types d’argiles. • Ça peut être aussi un ion interfoliaire résiduel (ex: K+) ou acquis lors du traitement des sols suite à l’échange cationique. La distance « C » d’un feuillet à l’autre peut avoir 7A°, 10A° ou 14A° Fig. 07 : Schéma montrant l’espace interfoliaire et l’espace « C » entre deux feuillés TOT Fig. 07 : Schéma montrant l’espace interfoliaire et l’espace « C » entre deux feuillés TOT (TOT) (T) (O) (T) Par définition, un espace interfoliaire est la distance basale qui sépare deux triplets consécutifs T O T (Fig.07). Remarque : 1A° = 10-10m Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (09) Cours de 1ère année Master – Université de Médéa- E-mail: h_gadouri@yahoo.fr (09) 2- Classification des argiles 2- Classification des argiles Les argiles sont classées en trois grandes familles selon l’épaisseur des feuillets Les argiles sont classées en trois grandes familles selon l’épaisseur des feuillets 7 A° 7 A° 10 A° 10 A° 14 A° 14 A° Ces feuillets correspondent à un nombre de couches d’oxydes Ces feuillets correspondent à un nombre de couches d’oxydes Tétraédriques (Si) Tétraédriques (Si) Octaédriques (Al, Ni, Mg, Fe2+, Fe3+, Mn, Na, K, uploads/Ingenierie_Lourd/ expose-argiles.pdf