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Proceedings of the 18
th
International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013
fissures déterminées par l’analyse des images obtenues tout au
long de l’essai (Figure 2).
0
10
20
30
40
50
60
0.01
0.1
1
10
100
1000
Teneur en eau massique (%)
Succion (MPa)
Séchage
Humidification
E
Figure 1 : Courbe de rétention du mélange (E : état initial).
La teneur en eau est déterminée par l’intermédiaire des
mesures de masse obtenues par une balance toutes les 10 min.
L’évolution de la hauteur de l’éprouvette est mesurée toutes
les 8 heures, par un capteur laser de déplacement fixé sur une
vitre glissante. Ce capteur peut être déplacé manuellement
pour être au-dessus de l’éprouvette lors des mesures. Ces
valeurs permettent de déterminer l’évolution de la déformation
verticale Δh/h
0
, h
0
étant la hauteur de l’éprouvette après
compactage.
L’acquisition automatique des photos de la surface de
l’éprouvette toutes les 30 min permet, par l’intermédiaire
d’une méthode d’analyse d’images, d’évaluer l’aire des
fissures et le rapport entre la surface des fissures et la surface
de l’éprouvette CIF (Miller et
al
., 1998). Deux valeurs de CIF
différentes, Cif* et Cif
tot
ont été définies pour cette étude (Eq.
1 et 2) :
(1)
(2)
Les mesures des différents paramètres sont effectuées jusqu’à
l’obtention de l’équilibre de la masse de l’éprouvette qui est
atteint lorsque la variation de la teneur en eau de l’éprouvette
en 24 heures est inférieure à 0,05%.
acquisition numérique
1: appareil photographique 2: capteur de distance laser 3: vitre glissante
4: éprouvette
5: solution saline
6: enceinte hermétique
en verre
Figure 2 : Schéma du dispositif expérimental.
2.2. Méthode d’analyse d’images
Afin de déterminer la surface des fissures au cours des
expériences, nous avons développé et automatisé une méthode
d’analyse d’images dans le logiciel
ImageJ (
Rasband 2006)
.
La méthode d’analyse d’images utilisée, est basée sur les
travaux de Lakshmikantha et
al
., (2009).
Chaque image est filtrée afin de révéler ses différences par
rapport à l’image initiale de l’éprouvette correspondant à la
surface de l’éprouvette avant séchage. Les intensités de niveaux
de gris des éléments des fissures et celles du sol de l’image
filtrée sont suffisamment différentes pour permettre une
binarisation efficace de l’image par l’usage d’un seuil. Ainsi les
pixels des éléments du sol (plus claires) sont transformés en
pixels blancs, tandis que les pixels des fissures sont transformés
en pixels noirs. Des combinaisons d’outil morpho-
mathématiques et de filtres sont ensuite utilisées pour optimiser
l’efficacité du seuillage.
Un algorithme a été développé afin de déterminer la valeur du
retrait moyen à partir du calcul du nombre de pixel noir
entourant la surface de sol.
L’aire des fissures à l’intérieur de la surface de l’éprouvette est
alors obtenue grâce à l’outil « Analyze Particle » de
ImageJ,
qui permet le comptage des pixels noirs d’images binaires
(Lakshmikantha et
al.
, 2009).
La méthode a été validée de deux manières différentes par
comparaison des résultats obtenus sur des images construites
numériquement avec une surface de fissures connue, et sur des
images d’éprouvettes fissurées dont la surface des fissures avait
été déterminée par une méthode manuelle similaire à celle de
Peng
et al.,
(2006) (Figure 3). L’écart entre les valeurs obtenues
par ces deux méthodes est de 2,5 % pour l’aire de retrait et de 5
% pour l’aire des fissures.
a)
b)
b)
c)
d)
Figure 3 : Validation de la méthode, a) Image réelle fissurée, b et c)
Images obtenues par la méthode d’analyse d’images pour la
détermination du retrait et des fissures, d) détermination manuelle de
l’aire des fissures et du retrait.
3. ESSAIS
Le tableau 2 montre les paramètres et les conditions de séchage
des essais présentés dans cet article. La succion initiale des
éprouvettes mesurée par la méthode du papier filtre (Fawcett et
Collis-George, 1967, ASTM, 1994) est de l’ordre de 8,5 MPa.
La succion imposée dans le dispositif d’essai est appliquée par
une solution saline saturée (K
2
CO
3
). Cette succion correspond à
113 MPa (w = 7 %, voir figure 1), et impose un chemin de
séchage hydrique aux éprouvettes. L’imposition de ce chemin de
séchage induit, dès les premières heures (5 à 9h) de l’essai,
l’apparition de fissures de dessiccation. L’équilibre hydrique est
atteint au bout de 8 jours.
Tableau 2 : Caractéristiques des éprouvettes et les conditions de séchage.
n° essai
h (mm)
w (%)
Densité
Hygrométrie
et succion
imposées
(%) - MPa
Essai A
20,0
15,30
1,270
44 - 113
Essai B
20,0
14,64
1,264
44 - 113
Essai C
19,9
14,40
1,280
44 - 113
4. RÉSULTATS
Dans cette partie, les évolutions de la teneur en eau, des
déformations verticales et radiales des éprouvettes, ainsi que de
la surface des fissures et du retrait des éprouvettes au cours du
séchage sont mesurées et comparées.
