Discussion

La compression du sol sous une pression de 2500 kPa a pour but de ramener le sol à son état in situ. Le choix de la valeur de 2500 kPa est discuté dans le Chapitre 3. On a fait référence à trois grandeurs : pression verticale que subit le sol in situ, succion mesurée au laboratoire sur l’échantillon à teneur en eau proche de celle in situ (w = 25 %), et pression de gonflement déterminée par Coll (2005) sur le même sol. En appliquant cette pression, le gonflement de sol pendant la mise en contact avec l’eau est limité, diminuant ainsi la modification de la microstructure du sol. Pourtant, comme montré par les résultats sur la Figure 4- 2, le sol présente encore un gonflement sous cette charge, bien que faible, variant de 0,8 à 2,3 %. Cette déformation volumique pourrait être expliquée par le fait que tous les échantillons testés ont une teneur en eau variant entre 19,5 et 21,6 %. Ces valeurs de teneur en eau sont inférieures à celle du sol in situ (25 %) qu’on a pris comme référence pour déterminer la succion (qui est de l’ordre de 2 MPa). En conséquence, les échantillons dans nos essais peuvent posséder une succion plus importante. L’application de 2,5 MPa de pression de confinement n’est donc pas suffisante pour neutraliser la succion. Ce gonflement contribue à la diminution de succion à zéro et complète donc la saturation du sol par l’application de 2,5 MPa. On peut supposer qu’une fois ce gonflement terminé, le sol est proche de l’état in situ.

Le gonflement enregistré des essais suivant la procédure de saturation proposée (Figure 4- 2) est beaucoup plus faible que celui trouvé dans les premiers essais (1, 2) où les sols ont été saturés sous une faible compression effective de 100 kPa. La Figure 4- 7 présente

le résultat typique du gonflement obtenu dans les essais 1 et 2, avec l’augmentation de la pression de confinement et de la contre pression par paliers en gardant une pression effective de 100 kPa, et la variation volumique donnée par le GDS de contre pression. La variation du volume du GDS de confinement n’a malheureusement pas été enregistrée à cause d’un problème technique. On n’a pu donc qu’avoir le volume de l’eau entrant dans l’échantillon via le GDS de contre pression. Cette variation ne définit pas forcément le gonflement du sol. Toutefois, le volume d’eau entrant dans l’échantillon de l’essai 1 (14 cm3) est beaucoup plus important que celui trouvé sur la Figure 4- 3 (< 4 cm3).

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0 100 200 300 400 500 600 Temps (h) P re s s io n ( k P a ) 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 V a ri a ti o n v o lu mi q u e ( m m 3 ) p Conf CP P' Vérification de B dV CP

Figure 4- 7. Saturation sous une faible contrainte effective de 100 kPa (essai 1)

Il est intéressant de comparer nos résultats avec ceux des autres auteurs qui ont fait des essais sur l’argile de Boom intacte. Les figures 1- 8 et 1- 9 (Chapitre 1) présentent le gonflement de l’argile de Boom pendant la phase de saturation dans les essais de Coll (2005). Un gonflement variant entre 1% et 3% est observé pour presque tous les essais de saturation sous une pression effective p’ de 2,3 MPa. Ce gonflement est du même ordre de grandeur que celui trouvé dans nos essais de saturation sous une pression effective de 2,5 MPa. Les teneurs en eau initiales des échantillons de Coll variaient entre 22% et 24%, légèrement supérieures à celles de nos essais. Les résultats de Coll ont montré que le comportement volumique du sol ne dépend pas de la valeur de la contre pression appliquée. Cependant, il dépend de la

différence entre la pression de confinement et la contre pression et du mode d’application de la pression.

Sultan et al. (1998) ont mis l’argile de Boom en contact avec l’eau sous des contraintes effectives isotropes variant de 0,1 à 3,69 MPa et ont observé un gonflement variant entre 0,3 et 1,9% quand la pression effective variait de 0,1 à 0,69 MPa. Ce gonflement est beaucoup plus petit que ceux obtenus dans nos essais et des essais de Coll réalisés sous des contraintes effectives similaires. Sultan et al. (1998) ont observé que le sol se contracte même à une pression effective de 1,79 MPa. Ce comportement peut être attribué au fait que la teneur en eau initiale du sol dans les essais de Sultan variait entre 27 et 31% qui est plus importante que celle de nos essais et celle in situ (w = 25 %).

Concernant la phase de saturation par augmentation en paliers de la pression de confinement et de la contre pression, un coefficient de Skempton B de 1 signifiant une saturation compète du sol n’a pas été obtenu dans nos essais. Ces valeurs de B inférieurs à 1 sont dues à la perméabilité trop faible du sol qui ne favorise pas la saturation. On note néanmoins que même avec une faible valeur de B, le fait que l’eau s’arrête d’entrer dans le sol (Figure 4- 4) montre que les vides dans le sol sont saturés en eau. Ceci montre que l’argile de Boom peut être saturée même avec un coefficient de skempton B inférieur à 1. En effet, les normes NF P 94-070 et NF P 94-074 montrent que pour une argile raide comme l’argile de Boom, la valeur de Skempton B peut être nettement inférieur à 1 même à l’état saturé. Pour le cas de nos essais (contre pression égale à 1 MPa, indice des vides égal à 0,6), la valeur maximale de B obtenue à l’état presque saturée (Sr = 0,99) est de 0,9.

4.2.5 Conclusions

Une procédure de saturation appropriée a été appliquée lors des essais triaxiaux. Cette procédure est résumée dans les quatre étapes suivantes :

1. stabilisation du système (cellule, conduits) au début de l’essai à une pression de confinement de 100 kPa et à une température de 25 °C ;

2. application préalable d’une pression de confinement de 2500 kPa en condition drainée avec des pierres poreuses sèches ;

3. mise en contact entre l’eau synthétique et le sol à une pression de confinement de 2500 kPa et une contre pression de 100 kPa, mise en œuvre pour examiner un éventuel gonflement du sol ;

4. saturation par augmentation simultanée en paliers de la pression de confinement et de la contre pression, la différence entre les deux pressions étant maintenue constante à 2500 kPa.

Par cette nouvelle procédure, le gonflement du sol est fortement diminué, ce qui permet au sol d’être plus proche de son état intact in-situ. L’analyse de l’ensemble des résultats montre que le comportement de l’argile de Boom en contact avec de l’eau dépend :

• des conditions initiales d’essai : la différence entre la pression de confinement et la contre pression, le chemin de chargement suivi, le mode d’injection d’eau, le mode d’application de la pression ;

• des caractéristiques initiales de l’échantillon, notamment la teneur en eau, la méthode de carottage appliquée, la durée de conservation, le lieu d’excavation, etc.