2.3. CINETIQUE DE GONFLEMENT :
Le processus de gonflement des sols argileux est
contrôlé par plusieurs mécanismes superposés
à différentes échelles et s'exprime de manière
différée à l'échelle macroscopique.
La cinétique du gonflement, c'est-à-dire la
relation existant entre la déformation et le temps, est en
générale très lente et dépend de la nature et de
l'état du sol et du niveau de chargement (Serratrice et Soyez, 1996).
Figure 1.10 : Courbe de gonflement en fonction du temps
Sur la courbe habituelle du gonflement en fonction du
logarithme du temps (Figure1.10), obtenue, soit lors d'un essai de gonflement
libre, soit lors d'un palier de déchargement, il est possible de
distinguer deux phases de déformations : un gonflement primaire et un
gonflement secondaire (Parcevaux, 1980; Alonso et al, 1989, 1991; Serratriceet
Soyez, 1996).
La première phase est relativement « rapide »
en comparaison avec la seconde et est liée au processus de diffusion ou
de migration de l'eau dans les pores de l'éprouvette (Alonso et al 1989,
1991, Serratrice et Soyez, 1996). Autrement dit, le gonflement primaire est
dû à la dissipation de succion dans les macropores du sol. Il est
contrôlé par le gradient de charge hydraulique et la
perméabilité du sol. Il dépend de la nature du
matériau, de son état de saturation, de l'état de
contrainte, de la procédure d'imbibition (par une face seulement ou par
les deux faces). La cinétique est plus ou moins lente et dure de
quelques heures à quelques jours (Serratrice et Soyez, 1996).
CHAPITRE 1 RECHERCHES BIBLIOGRAPHIQUES
La phase de gonflement secondaire est liée à
l'hydratation progressive des minéraux argileux, elle correspond
à un processus de cinétique lente d'après Alonso et al.
(1989, 1991).
En partant de ces interprétations des phases de
gonflement, ces mêmes auteurs ont proposé un modèle de
l'évolution du gonflement en fonction du temps.
Par ailleurs, d'autres auteurs (Dakshanamurthy 1978 ;
Vayssade, 1978 ; Parcevaux, 1980 ; Sridharan et al., 1986 ; Abdullah et al.,
1999), analysant le phénomène d'un point de vue empirique, ont
proposé à partir d'essais de laboratoire une loi hyperbolique
entre le taux de gonflement d'un échantillon d'épaisseur, ho, et
le temps t, de la forme :
t
où ?v désigne la
déformation verticale, a et b deux constantes. La relation
proposée par Parcevaux (1980) est :
?h G t tt
= G
h0 B+t
Avec :
G taux de gonflement final (Äh/ho) f, obtenu pour un temps
infini.
B temps de demi-gonflement par rapport au gonflement final.
Les paramètres G et B peuvent être
déterminés graphiquement dans le système de
coordonnée [t, t/ (Äh/ho)], et correspondent
respectivement à l'inverse de la pente et au produit
de G par l'ordonnée à l'origine.
Parcevaux (1980) a montré que :
- G et B étaient influencés par les contraintes
initiale et finale appliquées au sol.
- G oscille autour d'une valeur moyenne pour un type de sol
donné, sous un état de
contrainte fixée.
- B peut être considéré comme proportionnel
à l'épaisseur ho de l'échantillon.
De plus, les résultats obtenus par Parcevaux (1980) sur la
propagation du gonflement
mettent en évidence que :
- la loi hyperbolique est aussi applicable sur chaque
élément d'un échantillon divisé en tranche. Chacune
d'entre elles se comportant comme un échantillon complet.
- avec une alimentation en eau uniquement par le haut, le
phénomène de gonflement se propage dans les couches
inférieures avant sa réalisation complète dans les couches
supérieures en raison de l'existence de succions
différentielles.
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- au bout d'un temps suffisamment grand, le taux de gonflement
tend vers une valeur unique en tout point de l'échantillon si
l'épaisseur de celui-ci est suffisamment faible
CHAPITRE 1 RECHERCHES BIBLIOGRAPHIQUES
pour que l'influence de la contrainte géostatique demeure
négligeable.
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