Caractéristiques de serrage

La détermination des caractéristiques de serrage a consisté en l’obtention des densités Proctor normal et modifié [NF P 94-093] et en l’obtention des densités minimale et maximale (table vibrante) [NF P 94-059] de chaque sable. Les Figures 15 et 16 présentent les courbes obtenues suite aux essais effectués.

a) Courbes Proctor normal

13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 19,0 20,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 de ns ité s èc he ( kN /m 3) Teneur en eau (%)

Courbes Proctor Normal R - Sograp R - Lafarge C - Sograp saturation 80% saturation 100%

Figure 15: Courbes Proctor normal des sables de référence

On constate que les deux sables Sograp (roulé et concassé) possèdent un comportement identique vis-à-vis du compactage ; ceci peut s’expliquer par l’insensibilité de ce type de matériau à l’eau et par la similarité de leur courbe granulométrique.

Les densités sèches du R-Lafarge sont inférieures aux densités sèches des 2 autres sables Sograp et restent stables à partir d’une faible teneur en eau ; ceci s’explique par la taille et la distribution relativement serrée de sa courbe granulométrique. Par contre pour une teneur en eau faible, on obtient une densité sèche supérieure aux valeurs obtenues lorsque le matériau est humide, ce phénomène peut s’expliquer a priori par une augmentation de la

Partie II – Chapitre 1 : Etude expérimentale de la conductivité hydraulique

cohésion entre les grains pour de très faibles valeurs de teneur en eau.

Un autre constat s’impose pour le R-Lafarge ; ce sable a tendance à se drainer rapidement au cours de l’essai Proctor pour les teneurs en eau supérieures à 5 %. Ce phénomène est lié à sa distribution granulométrique grossière favorisant un pourcentage de macropores important ce qui augmente le drainage d’eau sous effets de la gravité et de l’impact de la dame.

b) Courbes Proctor modifié

13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 de ns ité s èc he ( kN /m 3) Teneur en eau (%)

Courbes Proctor Modifié R - Sograp

R - Lafarge C - Sograp Saturation 80% Saturation 100%

Figure 16: Courbes Proctor modifié des sables de référence

On constate que l’apport d’énergie supplémentaire lors de l’essai Proctor modifié agit différemment sur l’augmentation de la densité sèche selon les matériaux. On constate une augmentation moyenne de 2 points pour le R-Lafarge et le C-Sograp et une augmentation de 1 point de la densité sèche Proctor normale pour le R-Sograp ; ceci peut s’expliquer par la différence de la forme des particules entre les sables roulé et concassé Sograp et par l’influence de la taille et de la distribution granulométrique du R-Lafarge.

Le Tableau 6 résume les résultats des essais Proctor normal et modifié (OPN et OPM).

Sable Roulé Lafarge Roulé Sograp Concassé Sograp

γOPN (kN/m³) 15,5 16,5 16,5

γOPM (kN/m³) 17,5 17,5 18,5

Tableau 6: Caractéristiques Proctor des sables de référence (Proctor normal et modifié) c) Densités minimale et maximale

Concernant les densités minimales et maximales (table vibrante) [NF P 94-059] (γdmin ; γdmax), les valeurs moyennes des essais effectués ainsi que les indices de vide « e », les porosités « n » et les teneurs en eau de saturation correspondant à chaque état de densité des trois sables de référence sont présentés avec les types au Tableau 7. Les faibles

écarts-Partie II – Chapitre 1 : Etude expérimentale de la conductivité hydraulique

types sur les densités maximales et minimales calculés à partir de 5 essais montrent l’homogénéité des échantillons et la bonne répétitivité des essais (Tableau 7).

Roulé Lafarge Roulé Sograp Concassé Sograp

γd min (kN/m³) 15,4±0,12 15,1±0,13 15,0±0,15 e_max 0,72±0,01 0,76±0,01 0,77±0,02 n_max (%) 41,9±0,44 43,0±0,48 43,5±0,56 Densités minimales ωsat (%) 26,7±0,49 28,0±0,55 28,5±0,65 γd max (kN/m³) 17,6±0,07 17,9±0,13 17,9±0,23 e_min 0,50±0,01 0,48±0,01 0,48±0,02 n_min (%) 33,5±0,28 32,5±0,49 32,5±0,86 Densités maximales ωsat (%) 18,7±0,24 17,9±0,40 17,9±0,70

Tableau 7: Densités minimales et maximales des sables de référence 1.2.3. Autres caractéristiques et classification GTR*

Note : GTR* : guide des terrassements routiers Français 1992.

Il s’agit de deux caractéristiques suivantes : la valeur de bleu de méthylène (VBS) [NF P 94-068] et le coefficient d’écoulement (Ec) [NF EN 933-6].

À titre de rappel, l’essai VBS permet d’estimer la sensibilité à l’eau de la fraction argileuse du sol et le coefficient d’écoulement des grains d’apprécier les propriétés géométriques et plus précisément l’angularité des grains.

Les résultats obtenus pour les trois sables de référence ainsi que la classification GTR sont résumés Tableau 8.

Sable R-Lafarge R-Sograp C-Sograp

VBS 0,07 0,09 0,09

E_c (s) 25 17 21

Classification GTR D2 D1 D1

Tableau 8: VBS, coefficient d’écoulement et classification GTR des sables de référence

Concernant le Ec, on constate un écart entre les sables C-Sograp et R-Sograp malgré leur granulométrie similaire ; ceci est donc dû à l’angularité des grains. En effet plus le sable est concassé, plus il s’écoule lentement. En revanche, le R-Lafarge présente un temps d’écoulement relativement plus important que les deux sables précédents du fait de sa granulométrie plus grossière.

La classe « D1 » des deux sables Sograp (roulé et concassé) est représentative des sols sans cohésion et perméables, insensibles à l’eau. La classe « D2 » du sable roulé Lafarge représente les sols sans cohésion, perméables, insensibles à l’eau et plus grossiers que les matériaux de la classe « D1 ».

Il est à noter que les valeurs de la densité des grains solides « γs » pour les trois sables ont été prises par hypothèse égale à 26,5 kN/m³. Ces valeurs sont classiquement trouvées dans la littérature pour ce type de matériau.

Partie II – Chapitre 1 : Etude expérimentale de la conductivité hydraulique

1.2.4. Synthèse

La détermination des caractéristiques géotechniques des différents sables a permis de mettre en évidence leurs différences ; ces différences concernent principalement le pourcentage de fines particules, la forme des particules, la distribution granulométrique et l’origine ou la minéralogie et semblent jouer un rôle dans le comportement hydraulique des matériaux mis en œuvre dans les ANC. Nous présentons dans les chapitres 2 et 3 les différents travaux réalisés pour préciser le rôle que joue chacun des ces paramètres dans le comportement hydraulique de ces matériaux.

Partie II – Chapitre 2 : Estimation de la conductivité hydraulique saturée

CHAPITRE 2 : ESTIMATION DE LA CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE SATUREE 2.1. INTRODUCTION

L’estimation de la conductivité hydraulique saturée a fait l’objet de nombreuses études sur les modes de mesure et les formules d’estimation. J-C. Chossat [Cho05] a fait le point dans son ouvrage « la mesure de la conductivité hydraulique dans les sols » sur les différentes méthodes de détermination expérimentale de la conductivité hydraulique saturée et non saturée en laboratoire et in situ. En revanche, il semble qu’aucune synthèse bibliographique n’ait été réalisée pour réunir tous les travaux sur l’estimation de la conductivité hydraulique saturée à partir des caractéristiques géotechniques des sols. Cela est dû d’une part, aux nombreux travaux et formules proposées, et d’autre part, à l’utilisation de certaines de ces formules dans le cadre d’applications spécifiques.

C’est pourquoi, nous présentons dans ce chapitre un rappel bibliographique sur les différentes méthodes de détermination de ks, en insistant sur les méthodes de prédiction basées sur les caractéristiques physiques et mécaniques du sol. La section 3 de ce chapitre 2 présente l’ensemble des essais et des comparaisons effectuées afin de déterminer qu’elle est la méthode d’estimation de la conductivité hydraulique en place la mieux adaptée à notre application.

Notre objectif est en effet double ; d’une part, il s’agit d’estimer le plus précisément possible la conductivité hydraulique en place d’un sable d’ANC, et d’autre part, il s’agit de proposer un test simple, rapide et robuste pour estimer la conductivité hydraulique en carrière ou lors de la mise en place d’un filtre.