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.
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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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