Érodabilité des sols traités

Quelques auteurs ont étudié l’impact de l’ajout de la chaux/ciment sur la résistance à l’érosion

des sols. Ces auteurs ont utilisés divers dispositifs et différents types de sols pour qualifier ou

I.4.5.1 Essais d’érosion externe

Hansen (2002) rapporte que le premier cas d’étude d’érosion des sols traités au ciment a été

conduit en 1942 par des chercheurs de l’université d’Oklahoma. Ils ont étudié l’érosion d’un

sol (60% sable et 40% limon et argile) traité avec 8 % de ciment et utilisé comme matériau de

revêtement dans un canal. Ils ont appliqué un écoulement avec une vitesse de 8,5 m/s sur une

durée de 6 jours. L’inspection visuelle n’a montré aucune érosion du sol traité au ciment.

Nussbaum & Colley (1971) ont étudié l’érosion des sols traités avec différents dosages en

ciment. Les sols ont été soumis à un écoulement d’eau contenant une certaine quantité de

gravier ce qui permet donc de mesurer l’érosion et de simuler des effets d’impact du gravier sur

la surface du sol. Les essais ont été réalisés avec une vitesse d’écoulement de 1,2 m/s et ont été

conduits jusqu’à l’obtention d’une profondeur d’érosion de 25 mm. Cette profondeur a été

obtenue après un jour d’écoulement sur le sol sans traitement, et après 20 jours pour le même

sol traité avec 7,5 % de ciment. Les résultats montrent aussi que l’augmentation du dosage en

ciment permet aux sols de mieux résister à l’action d’érosion.

Akky & Shen (1973) (cité par Hansen, 2002) ont utilisé un dispositif d’érosion RCT pour étudier

la résistance à l’érosion de sols traités au ciment. Ils montrent ainsi que l’augmentation du

dosage du ciment permet d’augmenter la résistance à l’érosion des sols.

Machan et al. (1977) ont utilisé un dispositif de simulation de pluie, où l’érosion est causée par

impact d’eau et la résistance des sols est mesurée par perte de masse. L’étude a été réalisée sur

quatre sols et deux produits de traitement (chaux et ciment) les facteurs étudiés sont le dosage,

le temps de cure et l’énergie de compactage. Les résultats montrent que l’ajout de 1 % de chaux

ou du ciment réduit la masse du sol érodée, et que l’ampleur de cette réduction est liée à la

nature du sol. Les résultats montrent aussi que la quantité du sol érodée est plus importante dans

le cas des éprouvettes peu compactées. Le temps de cure joue aussi un rôle très important pour

chaque produit de traitement. Ainsi, dans le cas du traitement avec 1 % de ciment, le gain de la

résistance à l’érosion atteint son optimum après 1 jour de cure, tandis que pour le traitement à

1 % de chaux, le gain de la résistance à l’érosion atteint son maximum après 7 jours de cure.

Litton and Lohnes (1982) (cité par Hansen, 2002) ont étudié l’érosion des mélanges limon

-sable, traités avec du ciment. Ils ont mis en place un dispositif d’érosion par impact d’eau. La

résistance à l’érosion a été quantifiée par la comparaison de la perte de masse. Ils ont observé

Ola & Mbata (1990) ont étudié la résistance à l’érosion des briques pleines confectionnées en

laboratoire à partir de mélanges de sol-ciment avec de faibles dosages en ciment (inférieurs à

7 %). Les éprouvettes ont été soumises à un jet d’eau permanent qui simule des conditions de

pluie et la résistance à l’érosion a été quantifiée par la perte de masse. Ils constatent que

l’augmentation du dosage de ciment permet de diminuer, et même d’arrêter, la quantité du sol

érodée durant l’essai.

Hénensal & Duchatel (1990), à l’aide du dispositif MoJET, montrent que le traitement d’une

argile avec 5 % de chaux diminue significativement la masse du sol érodée pendant

l’application du jet. La perte de masse par érosion passe de 25 (g/2 min) à 1,9 (g/2 min) suite

au traitement (l’unité g/2min est choisie par les auteurs, elle est liée au protocole de l’essai).

Chevalier et al. (2012) ont aussi utilisé le MoJET pour l’étude de l’impact du traitement à la

chaux sur une argile et un limon. Par ailleurs ils ont apporté des modifications sur le protocole

expérimental pour appliquer des jets d’eau avec un débit plus grand et sur une durée plus longue.

Toutefois, et malgré ces modifications, ils constatent que les sols traités n’ont subi quasiment

aucune altération durant l’essai et que la masse du sol érodée est négligeable.

Robbins & Wibowo (2012) ont réalisé des essais d’érosion par un dispositif JET sur un remblai

de digue. L’argile constituant le remblai a été traitée sur certaines sections de l’ouvrage. La

contrainte critique du sol traité à la chaux augmente, tandis que, le coefficient d’érosion diminue

globalement d’un ordre de grandeur. Robbins & Wibowo (2012) concluent donc que le

traitement à la chaux permet d’augmenter la résistance àl’érosion du sol. Cependant, le gain de

résistance à l’érosion lié au traitement n’a pas été obtenu sur l’ensemble des essais, et de grandes

variations sont notées d’un essai à l’autre. À titre d’exemple, sur quatre essais sur le même

traitement cvarie entre 8,59 à 157,25 Pa.

L’ensemble des essais d’érosion externes réalisés sur des sols traités à la chaux/ciment montrent

donc un gain de résistance à l’érosion. Cependant, pour la majorité de ces essais, le gain de

résistance à l’érosion, c'est-à-dire l’amélioration des performances du sol, est qualifié

uniquement par des mesures comparatives de pertes de masse avec et sans traitement sans

toutefois mesurer des caractéristiques d’érosion des sols ( c, ker).

I.4.5.2 Essais d’érosion interne

Peu d’études d’érosion interne sur des sols traités à la chaux/ciment sont actuellement

disponibles. Chevalier et al. (2012) ont testé la résistance à l’érosiond’un limon traité à la chaux

avec un dispositif HET. Cependant, le dispositif atteint ses limites avant de causer l’érosion du

sol testé. En effet, le dispositif utilisé ne permettait pas d’appliquer les contraintes de

cisaillement hydraulique nécessaires pour amorcer l’érosion des éprouvettes.

Herrier et al. (2012b) ont réalisé des essais d’érosion avec le HET sur un limon argileux (IP=

11 %) traité à la chaux. Les résultats montrent une augmentation de la contrainte critique et une

diminution du coefficient d’érosion. Comme illustré dans la Figure I.20, ces optimisations sont

favorisées avec l’augmentation de temps de cure.

Muttuvel (2008) et Indraratna et al. (2009) ont étudié l’impact du ciment sur un sol sableux très

érodable. Les résultats montrent que le traitement au ciment augmente la contrainte critique et

diminue le coefficient d’érosion (Figure I.21). Ces modifications des caractéristiques d’érosion

augmentent avec l’augmentation du dosage du ciment.

Figure I.20 : Impact du traitement à la chaux et du temps de cure sur la loi d’érosion (Herrier et al., 2012b).

Malgré la grande diversité des dispositifs d’érosion actuellement disponibles, très peu d’entre

eux sont adaptés à l’étude de l’érosion interne des sols traités. En effet, caractériser les

paramètres d’érosion d’un sol traité nécessite d’appliquer de très grandes contraintes de

cisaillement hydraulique afin d’amorcer le processus d’érosion.

I.4.5.3 Conclusion concernant l’érodabilité des sols traités

L’étude bibliographique montre que le traitement par la chaux/ciment peut améliorer la

résistance à l’érosion des sols. Ces résultats sont constatés et confirmés aussi sur plusieurs

ouvrages hydrauliques réalisés aux USA avec des sols traitées au ciment et qui présentent une

bonne tenue vis-à-vis de l’érosion (e.g., bassin de stockage d’eau a Georgetown, déversoir

d’urgence au barrage de Board Canyon (PCA, 1986)). Cependant, la majorité des études sur

l’impact de traitement sur l’érodabilité des sols se limitent à des observations qualitatives ou à

des mesures basées sur uniquement sur des comparaisons de perte de mase avec et sans

traitement. Peu d’études disponibles ont quantifié l’optimisationdes caractéristiques d’érosion

suite au traitement.

Dans le document Comportement hydromécanique et érosion des sols fins traités (Page 65-69)