σ au cycle j tel que : ∑
6.3. Cinétiques d'altération des calcaires de référence 1. Conditions de mesure
6.3.2.3. Analyse des résultats
Nous avons vu qu’il y a une différence entre les deux calcaires concernant le moment où la fréquence de résonance chute rapidement : pour le calcaire de Chamesson en Bourgogne, ce moment est plus précoce (dès le 2ème cycle) que pour la Pierre de Lens dans le Languedoc-Roussillon (dès le 4ème cycle).
Doit-on attribuer cette différence à la différence de comportement des deux calcaires vis-à-vis de l’altération (cf. Chapitre 5, 5.4), ou bien aux cycles annuels d’altération accélérés différents qu’ils subissent, ou bien aux deux ?
Pour comparer ces deux calcaires qui ont subi des climats différents, décomposons leurs cycles annuels d’altération accélérés en termes de :
- nombre de jours avec dissolution, c’est-à-dire le nombre de jours associés à l’étape de dissolution (cf. Chapitre 2, 2.3.4) ;
- nombre de cycles de gel-dégel, c’est-à-dire le nombre de jours associés à l’étape de gélivation (cf. Chapitre 2, 2.3.4).
Les nombres associés à ces deux étapes sont rappelés dans le Tableau 6-9 ainsi que leur somme.
Nombre de jours avec dissolution correspondant à 1 cycle annuel
d’altération accéléré
Nombre de cycles de gel-dégel correspondant à 1 cycle annuel d’altération accéléré
Nombre de jours total associé à 1 cycle annuel d’altération accéléré
Calcaire de
Chamesson 14 28 14 + 28 = 42
Pierre de Lens 7 8 7 + 8 = 15
Tableau 6-9 Décomposition d’un cycle annuel d’altération accéléré en termes de jours de dissolution et de cycles de gel-dégel pour les deux calcaires de référence
Fréquence de résonance y = 16,77e-1,81x R2 = 0,90 y = 61,46e-2,44x R2 = 0,96 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
log (Nombre de jours total)
Pierre de Lens Chamesson
Figure 6-16 Evolution de la fréquence de résonance mesurée sur l’ensemble des échantillons en fonction du logarithme du nombre de jours total d’altération (somme du nombre de jours de dissolution et du nombre de cycles de gel-dégel) pour les deux calcaires de référence
De cette façon nous pouvons aboutir au nombre de jours total d’altération, c’est-à-dire la somme du nombre de jours avec dissolution et du nombre de cycles de gel-dégel, et ainsi comparer les cinétiques d’altération des deux calcaires de référence.
La Figure 6-16 donne l’évolution de la fréquence de résonance relative en fonction du logarithme du nombre de jours total d’altération.
Dans cette représentation, le point de départ de la baisse rapide de la fréquence de résonance est quasiment identique pour les deux calcaires de référence : il est compris entre 1,72 et 1,75, soit entre 52 et 56 jours d’altération. C’est donc le climat, à l’origine du cycle annuel d’altération accéléré, qui conditionne le point de départ de la partie où la cinétique d’altération devient élevée et donc de l’endommagement de la roche.
De plus, les relations obtenues présentent des exposants proches pour les deux calcaires (2,44 pour le calcaire de Chamesson et 1,81 pour la Pierre de Lens) avec une valeur légèrement plus élevée pour le calcaire de Chamesson, comme vu au paragraphe 6.3.2.2. Le comportement de la roche vis-à-vis de l’altération apparaît comme secondaire concernant la partie où la cinétique d’altération est rapide pour ces deux calcaires par rapport au climat.
La comparaison des résultats obtenus pour les deux calcaires de références met en évidence le rôle majeur du climat dans la cinétique d’altération sous nos latitudes et le rôle secondaire du comportement de la roche vis-à-vis de la cinétique d’altération.
6.3.3. Conclusion
L’évolution de la fréquence de résonance en fonction des cycles annuels d’altération accélérés met en évidence les différents états d’endommagement (comportement élastique, fissuration stable et fissuration instable). Elle fait apparaître trois cinétiques d’altération successives : une cinétique lente, une cinétique rapide et une cinétique nulle.
Les cinétiques d’altération des deux calcaires de référence sont semblables mais avec un décalage dans le temps. Ce décalage semble dû au climat et non au comportement de la roche. La dernière étape (cinétique d’altération nulle) met en évidence un seuil de rupture qui dépend de la résistance à la fissuration du calcaire. Ce seuil est plus élevé pour un calcaire dont la ténacité est plus faible (Pierre de Lens) : il se situe à 20% de la valeur de la fréquence de résonance initiale. Pour le calcaire dont la ténacité est la plus élevée (calcaire de Chamesson), ce seuil se situe à 10% de la valeur de la fréquence de résonance initiale.
6.4. Conclusion
Ce chapitre a permis de déterminer que :
- la présence de vides autour des oolithes diminue la résistance à la propagation des fissures ; - la cinétique d’altération se décompose en trois étapes, une cinétique d’altération lente puis une cinétique d’altération rapide et enfin une cinétique d’altération nulle ;
- le climat a un impact sur le temps écoulé avant le début de la cinétique d’altération rapide ; - le calcaire, et en particulier sa résistance à la propagation des fissures, conditionne le seuil de rupture, c’est-à-dire le pourcentage de la fréquence de résonance initiale atteint lors de l’étape de cinétique d’altération nulle.
Ces résultats et ceux du Chapitre 5 vont maintenant être confrontés à une nouvelle série de mesures sur un autre calcaire oolithique (calcaire de Vilhonneur) dans un autre climat (dominante océanique). Ils permettront de valider la démarche adoptée et fixer les limites des conclusions établies jusqu’ici.
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