Identifications g´ eotechniques

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Transition solide-liquide de l’argile du Tri` eves

4.1 Identifications g´ eotechniques

Les tests g´eotechniques ont ´et´e r´ealis´es sur trois ´echantillons argileux pr´elev´es `a diff´erents endroits dans le secteur d’Avignonet-Harmali`ere (voir section 2.2.2).

Les ´echantillons d’argile ont ´et´e collect´es `a 3 sites diff´erents (figure 4.1). Un premier dans un forage `a 5 m de profondeur, dans une zone non-gliss´ee en amont des glissements d’Harmali`ere et d’Avignonet : Hf, un deuxi`eme ´echantillon dans les argiles remani´ees en bas de l’escarpement du glissement-coul´ee de l’Harmali`ere :He (figure 4.1b) et un dernier ´echantillon dans les argiles non remani´ees situ´ees dans une ravine aux abords du glissement d’Avignonet :Hr (figure 4.1c).

Des mesures granulom´etriques, de diffraction aux rayons X pour permettre l’identification des min´eraux pr´esents et des mesures de limites d’Atterberg ont ´et´e effectu´ees sur les 3 ´echantillons.

4.1.1 Granulom´etrie

La figure 4.2a montre les courbes granulom´etriques moyennes pour les trois sites ´etudi´es.

Les particules ont une taille inf´erieure `a deux millim`etres, et la taille de 40% d’entre elles est inf´erieure `a 2 µm, indiquant la pr´esence d’argiles et de limons. Sur l’´echantillon Hf, une petite proportion de particules sableuses est pr´esentes (diam`etre entre 102 et 103µm), r´esultant pro-bablement du forage `a travers une couche sup´erieure de sable. Les r´esultats granulom´etriques sont similaires `a ceux obtenus sur des ´echantillons d’argiles lit´ees prises dans la partie sud du glissement d’Avignonet (Bi`evre (2010)).

4.1.2 Analyses min´eralogiques

Une analyse par diffraction de rayons X (voir section 1.1.2) a ´et´e effectu´ee par le laboratoire IFSTTAR (Institut fran¸cais des sciences et technologies des transports, de l’am´enagement et des r´eseaux) sur les ´echantillons pr´elev´es sur les trois sites, pr´ealablement broy´es `a 80 microns.

Les r´esultats indiquent une composition min´eralogique similaire pour les trois ´echantillons (fi-gure 4.2b). Pour les min´eraux argileux, on observe la pr´esence dominante des chlorites (de 15% `a 30%) et des illites (de 70% `a 85%) et en plus petite quantit´e, des albites et des argiles gonflantes telles que les illite-montmorillonites interstratifi´ees. Le quartz et la calcite sont pr´edominants pour les min´eraux non argileux. Ces r´esultats concordent avec les ´etudes pr´ec´edentes (voir sec-tion 1.3). Toutefois, certains min´eraux pourraient ne pas ˆetre d´etectables par la m´ethode DRX

4.1. Identifications g´eotechniques 95

909 910 911 912

642.8642.9643643.1643.2643.3

Lac duMonteynard

glissement d’Avignonet

glissement de l’Harmalière

a) b)

c) Hf

He Hr

N

Figure4.1 – a) Localisation des zones de pr´el`evement des trois ´echantillons d’argiles du Tri`eves

´etudi´ees. b) Vue sur la Ravine et localisation de pr´el`evement de Hr. c) Vue de l’escarpement principal du glissement de l’Harmali`ere et localisation de pr´el`evement deHe et deHf (au-dessus du glissement).

si ils ne sont pas bien cristallis´es ou en quantit´e suffisante (<1%).

Figure 4.2 – a) Courbes granulom´etriques et b) pics de diffraction de DRX et interpr´etation min´eralogique pour les trois ´echantillons : He,Hf etHr.

4.1.3 Limites d’Atterberg

La figure 4.3 montre les r´esultats de l’identification des limites d’Atterberg dans le dia-gramme de Casagrande (voir section 1.1.4) pour les 3 ´echantillons (He Hf etHr). La mesure a

´et´e r´ealis´ee trois fois pour chaque ´echantillon. LLest la limite de liquidit´e, c’est `a dire la teneur en eau qui s´epare l’´etat liquide de l’´etat plastique. Ip est l’indice de plasticit´e, c’est `a dire la diff´erence entre la limite de liquidit´e et la limite de plasticit´e Lp (la teneur en eau qui s´epare l’´etat plastique et l’´etat solide).

Les valeurs des limites d’Atterberg se situent au-dessus de la ligne A et indiquent que ces argiles sont non organiques. Les limites d’Atterberg pour Hf (argiles remani´ees) etHr (argiles non remani´ees) sont dans des fourchettes similaires `a celles des ´etudes pr´ec´edentes dans la r´e-gion de Sinard (Giraud et al. (1991) ; voir section 1.3.2). L’indice de plasticit´e est relativement faible (10-25%). Par cons´equent, la limite de liquidit´e peut ˆetre facilement atteinte, expliquant le d´eclenchement des coul´ees argileuses `a la suite de fortes pluies et/ou de la fonte du manteau neigeux. Avec une limite de liquidit´e sup´erieure `a 50%, les argiles remani´ees de l’escarpement (He) sont class´ees comme des argiles de haute plasticit´e.

Argiles d’´etude

Pour des raisons de commodit´e de pr´el`evement, les ´echantillons argileux n´ecessaires aux

´etudes en laboratoire, aussi bien sismiques que rh´eologiques, proviennent tous de la ravine (Hr).

4.1. Identifications g´eotechniques 97

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 0

5 10 15 20 25 30 35 40

études antérieures

He Hf Hr

LL (%)

Ip (%)

faible plasticité plasticité moyenne haute plasticité

ZOOM

Ligne A: I p = 0.73 (

Wl - 20)

Sinard (argiles litées) Sinard (argiles remaniées)

Figure 4.3 – Diagramme de Casagrande pour les trois ´echantillons pr´elev´es dans le secteur Avignonet-Harmali`ere : He, Hf et Hr. Les r´esultats des ´etudes ant´erieures sur les argiles du Tri`eves (Giraud et al. (1991)) sont ajout´es et ceux des pr´el`evements localis´es `a proximit´e de notre zone d’´echantillonnage sont mis en ´evidence (Secteur de Sinard).

Teneur en eau et masse volumique des argiles du Tri`eves

Pour toutes les exp´eriences pr´esent´ees dans ce manuscrit, la mesure de la teneur en eau a ´et´e effectu´ee de fa¸con identique : les ´echantillons d’argiles recueillis en utilisant des ´echantillonneurs de cuivre (d’environ 3 cm de hauteur et 12 cm3 de volume ; figure 4.4a (I)), sont s´ech´es pendant au minimum 30 heures `a 105˚C et pes´es avant et apr`es (illustration figure 4.4a (II) et (III)). Ce protocole standard n’est pas parfait pour les argiles dont la porosit´e est multi-´echelle (Guillot et al. (2002)). Il est cependant suffisant pour ´etudier les ph´enom`enes macro-structuraux que nous pr´esenterons dans la suite de ce manuscrit. Les teneurs en eau seront d´efinies par la teneur en eau gravim´etrique w qui est le rapport entre la masse d’eau (We) et celle de la partie solide (Ws) : w=We/Ws.

A la suite de nombreuses mesures, une relation lin´eaire entre la teneur en eau gravim´etrique et la densit´e de l’argile est obtenue (figure 4.4b) : ρ = (2,27−1,03w).103. Dans les sections suivantes, nous passerons de la teneur en eau gravim´etrique `a la densit´e par cette fonction, et non `a partir de mesures ponctuelles.

0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75

1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100

ρ= (2,27-1,03

w).10 3

masse volumique ρ (kg/m3)

Teneur en eau gravimétriquew

pesage

séchage

a) b)

I

II

échantillonneur

III

Figure 4.4 – a) Illustration de la mesure de la teneur en eau gravim´etrique par (I) ´echan-tillonnage, (II) pesage et (III) s´echage. b) Mesures de teneur en eau gravim´etrique et de masse volumique pour 40 ´echantillons.

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