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Proceedings of the 18
th
International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013
Proceedings of the 18
th
International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013
4 ANALYSE EXPÉRIMENTALE
Ces expériences permettent donc de mesurer deux paramètres
intimement liés : l'évolution de la déformation surfacique et
l'évolution de la teneur en eau en fonction de l'humidité relative.
La qualité de la relation dépend fortement de la quantité de sol,
du temps d’équilibre des paliers et de la stabilité des conditions
environnementales pendant l'expérience. Ces deux courbes
peuvent être corrélées pour obtenir l'évolution de la déformation
surfacique en fonction de la teneur en eau (Figure 6).
Sur la base de nos essais, nous observons que, pour la même
taille d’agrégats argileux (50 µm) et un temps d’équilibre
moyen de 30 minutes, le gonflement serait variable selon le type
d’argile. Les argiles homogènes et/ou « industrielles » (MG et
MX80) présenteraient une déformation surfacique et une teneur
en eau élevées. En revanche, les argiles naturelles hétérogènes
présenteraient une déformation surfacique et une teneur en eau
plus faibles.
Rappelons que le premier groupe se caractérise par une
composition principalement constituée de smectite et le
deuxième de divers minéraux (kaolinite, illite, interstratifiés
illite/smectite, carbonates, quartz, feldspath). Le gonflement
peut se développer librement dans les argiles « industrielles »
grâce à la smectite (ou montmorillonite). En revanche, le
gonflement est probablement gêné dans les argiles naturelles
hétérogènes à cause de deux paramètres : (i) la présence de
kaolinite et illite, qui sont des espèces argileuses avec des
liaisons fortes; (ii) les carbonates connus pour constituer une
cimentation (Maison et al. 2010a). Cependant, l’allure générale
des courbes paraît semblable, montrant que la majeure partie
des déformations surfaciques se produirait aux fortes humidités
relatives (supérieures à 75 % d'humidité relative). Il peut être
souligné que les gonflements mesurés pour les argiles naturelles
hétérogènes dans les observations au MEBE, semblent
similaires aux gonflements mesurés avec des essais
œdométriques de gonflement libre classiques (Maison et al.
2010b). Nous retrouvons la différence entre les deux types
d'argiles avec la gamme de teneur en eau (jusqu'à 32 % pour la
bentonite MX80; jusqu'à 12 % pour l'argile verte de
Romainville) probablement en raison de la présence de smectite
qui permettrait une évolution de la teneur en eau plus
importante.
Figure 6. Courbe reliant la variation de la déformation surfacique à la
teneur en eau pour les différentes argiles étudiées.
5 CONCLUSION ET PERSPECTIVES
L'étude du retrait-gonflement des sols argileux est réalisée de
nos jours principalement par des essais en laboratoire qui
requièrent plusieurs semaines pour obtenir des résultats. Nous
proposons une approche différente qui consiste en l’étude des
sols argileux dans un MEBE avec de petites quantités
d'échantillon. La durée de l'expérience est ainsi diminuée
(jusqu'à 24 heures). Les essais consistent à mesurer l'évolution
de la déformation surfacique en fonction de la teneur en eau
grâce à un nouveau dispositif expérimental. Les résultats
obtenus sur les argiles naturelles hétérogènes sont cohérents
avec ceux obtenus à l'échelle mésoscopique (essais en
laboratoire).
A partir de ces résultats, il est possible d’envisager quelques
applications avec des approches simples afin d’extrapoler ces
résultats à l'échelle macroscopique des structures. Une approche
analytique, basée sur des mesures in situ d'évolution de la teneur
en eau en fonction de la profondeur, pourrait permettre
l'évaluation rapide du tassement différentiel sous une structure.
Elle pourrait être utilisée par des laboratoires ou des bureaux
d'étude comme une approche rapide qui peut être basée sur des
données facilement accessibles. Une approche numérique, basée
sur l'analogie avec le comportement thermomécanique,
permettrait, quant à elle, de mener des simulations numériques
sur plusieurs structures soumises au retrait-gonflement. Les
argiles « industrielles », telles que la bentonite MX80, sont
utilisées dans de nombreux domaines, notamment celui du
stockage de déchets radioactifs en guise de scellements au
niveau des alvéoles de stockage. Ces essais pourraient permettre
d’optimiser le choix de la meilleure bentonite pour cet usage
ainsi que l’influence de la chaleur dégagée par les déchets sur le
comportement de la bentonite.
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