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RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE FACULTÉ DE TECHNOLOGIE DÉPARTEMENT DE GÉNIE CIVIL Laboratoire des structures intelligentes Mémoire de Master en Génie civil Spécialité : Infrastructures de Base et Géotechnique Présenté par SELLAM Mohammed et HAMMOU-TANI Abderrahim COMPACTAGE À SEC POUR LES PROJETS ROUTIERS EN ZONES ARIDES Soutenu publiquement le 16 juin 2016 Composition du Jury Mr. BENMOUSSA.C Maitre de Conférences Université de Tlemcen Président Mr. BEKKOUCHE.A Professeur Université de Tlemcen Promoteur Mme. ROUISSAT.N Docteur Université de Tlemcen Examinateur Mme. AYAD.F Docteur Université de Tlemcen Examinateur Remerciements I Remerciements Ce travail a été effectué sous la direction de notre directeur de mémoire, Monsieur BEKKOUCHE ABDELMALEK, à qui nous tenons à le remercier très chaleureusement pour nous avoir donner l’occasion de travailler sur un sujet d’un tel intérêt et pour le temps qu’il a pu nous consacrer, ces remarques et sa patience nous ont été d’un grand secours dans la réalisation de ce mémoire. Nous le remercions du fond du cœur et nous espérons avoir à nouveau l’occasion de travailler avec lui. Nous remercions également le Président du Jury et les membres du Jury d’avoir accepté d’examiner notre travail. Il nous est particulièrement agréable de remercier toutes les personnes qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail. Dédicaces II Dédicaces Je dédie ce modeste travail : A mes très chers parents A mes frères et sœurs A tous mes proches Dédicaces III Dédicaces Je dédie ce modeste travail : A mes très chers parents A mes frères et sœurs A tous mes proches Résumé IV Résumé En Algérie les régions arides représentent plus de 80 % de la superficie du pays. La construction des chaussées dans ces zones est handicapée par la rareté de l’eau. L’expérience a montré que, le coût de l’eau nécessaire au compactage des matériaux peut être au prés de tiers du prix de revient d’une infrastructure routière (Paige-green, 2009). Dans ces conditions il est clair que le compactage à faible teneur en eau des matériaux routiers peut représenter un potentiel socio-économique certain. La contribution présentée dans ce travail participe aux efforts de recherche qui visent la mise en œuvre pratique de cette technique. On analyse au laboratoire la technique du compactage à faible teneurs en eau et on tente de cerner les conditions de sa faisabilité pratique. Pour ce faire on réalise des essais de compactage d’un sol choisi, effectué sous différentes configurations, et on étudie l’expression des différentes conditions testées sur le rendement du compactage, explicité en termes de profil de densité du sol compacté. Sur la base des résultats obtenus, corroborés par des données de la littérature, on peut suggérer que le compactage à faibles teneurs en eau est faisable par la conjugaison de conditions particulières portant sur le type de sol et le mode de compactage. Les résultats de cette étude doivent être confirmés par des travaux sur d’autres sols et sur le terrain. Mots-Clefs : ressources en eau, compactage des sols, compactage des sols secs, aridité, Sahara. Abstract V Abstract In Algeria the arid areas represent more than 80 % of the country area. Construction of roadways in these zones is handicapped by the extreme scarcity of water. Local experience showed that, the cost of water necessary for the compaction of materials can exceed one third of the total cost of the road project. Under these conditions it is clear that the compaction of road materials at low water contents can represent a real socioeconomic potential. The contribution presented in this dissertation takes part in the research efforts which aim at implementing practically this technique. By analyzing in the laboratory the technique of the compaction at low water contents we try to determine the conditions of its practical feasibility. To this end, we carry out compaction tests on a selected soil considering different test configurations, and we study the expression of the various conditions tested on the output of the compaction. The output of compaction is expressed in the soil density profile of the compacted soil layer. On the basis of the results obtained, corroborated by data from the literature we can suggest that compaction at low water contents is technically possible provided some conditions related to the type of soil and the compaction mode. Results of this study must be confirmed for other soil types in the laboratory and in the field. Key-Words : water resources, soil compaction, dry-soil compaction, dryness, Sahara. اﻟﻣﻠﺧص VI اﻟﻤﻠﺨﺺ ﺗﻤﺜﻞ اﻟﻤﻨﺎطﻖ اﻟﺠﺎﻓﺔ اﻛﺘﺮ ﻣﻦ80 %ﻣﻦ اﻟﻤﺴﺎﺣﺔ اﻟﻜﻠﯿﺔ ﻟﻠﺠﺰاﺋﺮ .و ﺗﻌﺘﺒﺮ ﻧﺪرة اﻟﻤﯿﺎه أﺣﺪ اﻟﻤﻌﻮﻗﺎت اﻷﺳﺎﺳﯿﺔ أﻣﺎم ﺑﻨﺎء اﻟﻄﺮق ﻓﻲ ھﺬه اﻟﻤﻨﺎطﻖ .وﻗﺪ أظﮭﺮت اﻟﺘﺠﺮﺑﺔ أﻧ ﮫ ﻏﺎﻟﺒﺎ ﻣﺎ ﺗﺒﻠﻎ ﺗﻜﻠﻔﺔ اﻟﻤﯿﺎه اﻟﻤﺨﺼﺼﺔ ﻟﻌﻤﻠﯿﺔ رص اﻟﻤﻮاد اﻟﻤﺴﺘﻌﻤﻠﺔ ﻓﻲ ﺑﻨﺎء ﺟﺴﻢ اﻟﻄﺮﯾﻖ أﻛﺜﺮ ﻣﻦ ﺛﻠﺚ ﺗﻜﻠﻔﺔ ﻣﺸﺮوع اﻟﻄﺮﯾﻖ .ﻓﻲ ظﻞ ھﺬه اﻟﻈﺮوف ﻓﺈﻧﮫ ﻣﻦ اﻟﻮاﺿﺢ أن رص اﻟﻤﻮاد اﻟﻤﺴﺘﻌﻤﻠﺔ ﻓﻲ ﺑﻨﺎء اﻟﻄﺮق ﺑﻨﺴﺒﺔ ﻣﯿﺎه أو رطﻮﺑﺔ ﻣﻨﺨﻔﻀﺔ ﺳﯿﻌﻮد ﺑﻤﻨﺎﻓﻊ وﻣﻜﺎﺳﺐ اﻗﺘﺼﺎدﯾﺔ و اﺟﺘﻤﺎﻋﯿﺔ ﻣﺆﻛﺪة. اﻟﻤﺴﺎھﻤﺔ اﻟﻤﻘﺪﻣﺔ ﻓﻲ ھﺬا اﻟﻌﻤﻞ ھﻲ ﻋﺒﺎرة ﻋﻦ ﻣﺸﺎرﻛﺔ ﻓﻲ اﻟﺠﮭﻮد اﻟﺒﺤﺜﯿﺔ اﻟﮭﺎدﻓﺔ إﻟﻰ اﻟﺘﻨﻔﯿﺬ اﻟﻌﻤﻠﻲ ﻟﮭﺬه اﻟﺘﻘﻨﯿﺔ ) اﻟﺮص ﺑﻨﺴﺒﺔ ﻣﯿﺎه ﻣﻨﺨﻔﻀﺔ (و وﺿﻌﮭﺎ ﻣﺤﻞ اﻟﺘﻄﺒﯿﻖ. إن اﻟﺘﺤﻠﯿﻞ ﻟﺘﻘﻨﯿﺔ اﻟﺮص ﺑﻤﺴﺘﻮﯾﺎت ﻣﯿﺎه ﻣﻨﺨﻔﻀﺔ ﻓﻲ اﻟﻤﺨﺒﺮ ھﻮ واﺣﺪ ﻣﻦ اﻟﻤﺤﺎوﻻت اﻟﺮاﻣﯿﺔ ﻟﺘﺤﺪﯾﺪ اﻟﻈﺮوف اﻟﻤﻼﺋﻤﺔ ﻟﺠﺪواھﺎ اﻟﻌﻤﻠﯿﺔ. ،ﻟﻠﻘﯿﺎم ﺑﺬﻟﻚ ﻧﻘﻮم ﺑﺈﻧﺠﺎز ﺗﺠﺎرب رص ﺣﺴﺐ أﻧﻤﺎط ﻣﺨﺘﻠﻔﺔ ﻋﻠﻰ ﺗﺮﺑﺔ ﻣﺨﺘﺎرة،دارﺳﯿﻦ دﻻﺋﻠﮭﺎ ﻋﻠﻰ ﻣﺮدودﯾﺔ اﻟﺮص ﻣﺴﺘﻌﯿﻨﯿﻦ ﺑﺘﻐﯿﺮ ﻛﺜﺎﻓﺔ اﻟﺘﺮﺑﺔ اﻟﻤﺘﺮاﺻﺔ ﺑﺪﻻﻟﺔ اﻟﻌﻤﻖ . اﺳﺘﻨﺎدا إﻟﻰ ﻧﺘﺎﺋﺞ اﻟﺪراﺳﺎت اﻟﻌﻠﻤﯿﺔ اﻟﺴﺎﺑﻘﺔ و ھﺬه اﻟﺪراﺳﺔ، ﻓﺈن إﻣﻜﺎﻧﯿﺔ اﻟﺮص ﺑﻨﺴﺒﺔ ﻣﯿﺎه ﻣﻨﺨﻔﻀﺔ ﻣﺮﺗﺒﻂ ﺑﺘﻀﺎﻓﺮ ﺷﺮوط ﺗﺨﺺ اﻻﺧﺘﯿﺎر اﻷﻣﺜﻞ ﻟﻨﻮﻋﯿﺔ اﻟﺘﺮﺑﺔ وﻧﻮﻋﯿﺔ اﻟﺮص . و ﯾﺒﻘﻰ أن ﺗﺆﻛﺪ ﻧﺘﺎﺋﺞ ھﺬه اﻟﺪراﺳﺔ ﻋﻠﻰ أﺗﺮﺑﺔ ﻣﺨﺘﻠﻔﺔ ﻓﻲ اﻟﻤﺨﺒﺮ و ﻓﻲ اﻟﻤﯿﺪان . ﻛﻠﻤﺎت ﻣﻔﺘﺎﺣﯿ ﺔ : اﻟﻤﻮارد ،اﻟﻤﺎﺋﯿﺔ رص اﻟﺘﺮﺑﺔ، رص اﻟﺘﺮﺑﺔ ﺑﻨﺴﺒﺔ رطﻮﺑﺔ ،ﻣﻨﺨﻔﻀﺔ ﺟﻔﺎف ،اﻟﺼﺤﺮاء. Sommaire VII SOMMAIRE REMERCIEMENTS ........................................................................................................................ I DÉDICACES .................................................................................................................................. II DÉDICACES ................................................................................................................................. III RÉSUMÉ ........................................................................................................................................ IV ABSTRACT ..................................................................................................................................... V اﻟﻤﻠﺨﺺ .............................................................................................................................................. VI SAMMAIRE ................................................................................................................................. VII LISTE DES FIGURES .................................................................................................................. XI LISTE DES PHOTOS ................................................................................................................ XIII LISTE DES TABLEAUX ........................................................................................................... XIV LISTE DES ABRÉVIATIONS ..................................................................................................... XV INTRODUCTION GÉNÉRALE ......................................................................................................1 CHAPITRE I GÉNÉRALITÉS SUR LE COMPACTAGE DES SOLS ......................................3 I.1 INTRODUCTION .....................................................................................................................3 I.2 DÉFINITION DE COMPACTAGE ........................................................................................3 I.3 CONDITION DE COMPACTAGE .........................................................................................4 I.4 THÉORIE DE COMPACTAGE .............................................................................................4 I.4.1 Les interactions entre les particules ......................................................................................4 I.4.2 La structure des sols compactés ...........................................................................................5 I.4.3 Les paramètres influençant le compactage ...........................................................................9 I.4.3.1 Influence de la teneur en eau .......................................................................................9 I.4.3.2 Influence de l’énergie de compactage ........................................................................ 11 I.4.3.3 Influence de la granulométrie .................................................................................... 12 I.4.3.4 Influence de type de sol ............................................................................................. 13 I.4.3.5 Influence de la méthode de compactage ..................................................................... 14 I.5 ESSAIS DE COMPACTAGE AU LABORATOIRE ............................................................ 16 I.5.1 Compactage par impact ..................................................................................................... 16 I.5.2 Compactage statique ......................................................................................................... 18 I.5.3 Compactage par pétrissage ................................................................................................ 18 I.5.4 Compactage par vibration ................................................................................................. 18 I.6 ESSAIS DE COMPACTAGE IN-SITU.................................................................................. 20 I.6.1 La planche d’essai ............................................................................................................. 20 I.6.2 Rôle de la planche d'essai .................................................................................................. 20 I.6.3 Dimensions de la planche d’essai ...................................................................................... 20 Sommaire VIII I.6.4 Mesures concernant l’efficacité d’un compacteur .............................................................. 21 I.7 LES ENGINS DE COMPACTAGE ...................................................................................... 23 I.7.1 Classement des engins ....................................................................................................... 23 I.7.2 Rouleaux à bandage lisse .................................................................................................. 23 I.7.2.1 Historique et généralité ............................................................................................. 23 I.7.2.2 Description générale et classements .......................................................................... 23 I.7.3 Rouleaux à pneus .............................................................................................................. 25 I.7.3.1 Généralité ................................................................................................................. 25 I.7.3.2 Paramètres de compactage ........................................................................................ 25 I.7.3.3 Classification des compacteurs à pneus ..................................................................... 25 I.7.4 Rouleaux vibrants ............................................................................................................. 25 I.7.5 Rouleaux à pieds dameurs ................................................................................................. 26 I.7.6 Rouleaux à segments ........................................................................................................ 26 I.8 CONCLUSION ...................................................................................................................... 28 CHAPITRE II LE COMPACTAGE À SEC ............................................................................... 31 II.1 INTRODUCTION .................................................................................................................. 31 II.2 HISTORIQUE ET QUELQUES EXPÉRIENCES (ELLIS.C.I, 1980) ................................. 31 II.3 LE CONTEXTE SAHARIEN ................................................................................................ 35 II.3.1 Le climat .......................................................................................................................... 35 II.3.2 Le relief ............................................................................................................................ 35 II.3.3 Principales ressources en matériaux locaux dans le Sud algérien ....................................... 35 II.3.4 L’hydrogéologie ............................................................................................................... 36 II.4 LA TECHNIQUE ROUTIÈRE SAHARIENNE (FENZY, 1965) ......................................... 36 II.4.1 Principale innovation ........................................................................................................ 36 II.4.2 Les idées générales ............................................................................................................ 36 II.4.3 Principe de la technique ..................................................................................................... 37 II.4.4 Domaine d’application ...................................................................................................... 37 II.5 LES MATÉRIAUX UTILISÉS AU SAHARA ALGÉRIEN (Tliba, 1994) ........................... 37 II.5.1 Les tufs calcaires .............................................................................................................. 37 II.5.2 Sable gypseux.................................................................................................................... 38 II.5.3 Tout venant ....................................................................................................................... 39 II.5.4 Arène granitique ............................................................................................................... 40 II.6 CLASSIFICATION DES MATÉRIAUX (Larabi, 1998) ....................................................... 41 II.7 ASPECTS SPÉCIFIQUES DU COMPACTAGE À SEC ..................................................... 42 II.7.1 Variation de la densité sèche en fonction de la teneur en eau ............................................. 42 II.7.2 Variation de la densité sèche en fonction de la profondeur de couche ................................ 43 II.7.3 Évolution de la densité sèche en fonction du nombre de passe ........................................... 44 Sommaire IX II.7.4 La nature des sols (ISTED-LCPC, 1987)............................................................................ 46 II.8 MODALITÉS DE COMPACTAGE À FAIBLE TENEUR EN EAU (GMTR, 2001) ........... 46 II.8.1 Les types de compacteurs utilisables .................................................................................. 46 II.8.2 Les conditions d’utilisation des sols ................................................................................... 46 II.8.2.1 Les sols fins peu plastiques ....................................................................................... 47 II.8.2.2 Les graves et sables propres ...................................................................................... 47 II.8.2.3 Les graves et sables peu argileux ............................................................................... 47 II.8.2.4 Les graves et sables très silteux .................................................................................. 47 II.8.2.5 Les graves et sables argileux ...................................................................................... 48 II.8.2.6 Les sols grossiers ...................................................................................................... 48 II.8.2.7 Les sols tuffacés ........................................................................................................ 48 uploads/Ingenierie_Lourd/ ms-gc-sellam-hammou-tani.pdf