Résultats des essais de rétention d’eau en cellule de pression

Les résultats des essais de rétention d’eau en cellule de pression ont permis d’évaluer les courbes de rétention d’eau des différents matériaux. Ces courbes sont utiles pour analyser le comportement des matériaux en conditions non saturées. Ces résultats ont également permis d’obtenir d’autres relations pour définir le comportement des matériaux non saturésdéformables, avec les différents paramètres utilisés pour des modèles prédictifs et numériques. Pour que les résultats soient assez représentatifs avec le plus de points possibles pour e, θ, Ψ,

deux séries d’essai, le matériau concerné a été préparé à une teneur en eau initiale (pratiquement) identique afin de faciliter les comparaisons. Par la suite, plusieurs paliers de pressions (allant de 1

résultats es essais de retrait libre et en cellule de pression.

s relations complémentaires montrées sur ces figures ne sont pas utilisées régulièrement, mais peuvent être aussi utiles pour décrire le comportement hydrogéotechnique

ersus teneur en eau gravimétrique w et teneur en eau volumique θ versus teneur en eau gravimétrique

graphiques degré de saturation S versus succion Ψ des figures 4.4 à 4.8. Une discussion sur la à 4000 kPa à peu près) ont été appliqués pour les deux séries d’essais. Les résultats des essais de rétention d’eau en cellule de pression sont présentés aux figures 4.4 à 4.8. Ils sont comparés à ceux obtenus lors des essais de retrait libre réalisés sur les mêmes matériaux, sur des échantillons de 36 mm d’épaisseur. Sur les figures 4.4 à 4.8, on peut voir la bonne concordance entre les différentes valeurs expérimentales obtenues lors des essais de retrait libre et en cellule de pression.

Présentation des résultats Les figures 4.4 à 4.8 présentent différentes relations fondamentales obtenues sur les résidus miniers. Comme on l’a déjà mentionné, ces graphiques résultent de la combinaison des

d

Les graphiques montrent l’indice des vides e, le degré de saturation Sr et la teneur en eau volumique θ suivant l’axe des y ainsi que la succion Ψ (en kPa, à gauche) et la teneur en eau volumique w (en %, à droite) suivant l’axe des x. Ces relations incluent les courbes de rétention d’eau (teneur en eau volumique θ ou degré de saturation Sr versus succion Ψ) et les courbes de retrait volumique (indice des vides e versus teneur en eau gravimétrique w ou succion Ψ). Mbonimpa et al. (2006) ont discuté de l’importance de ces relations.

Deux autre

des matériaux déformables à l’état non saturé. Il s’agit des relations degré de saturation Sr v

w.

Les lignes pointillées sur les figures 4.4 à 4.8 indiquent l’emplacement de la valeur d’entrée d’air (AEV) et des états associés sur les six relations graphiques. Il est important de mentionner que l’AEV considérée dans cette étude est prise au début de la désaturation, comme montré sur les

r

Figure 4.4 Relations expérimentales obtenues des essais de retrait et en cellule de pression – Résidus Bulyanhulu; les traits pointillés correspondent au début de la désaturation.

Figure 4.5 Relations expérimentales obtenues des essais de retrait et en cellule de pression –

Figure 4.6 Relations expérimentales obtenues des essais de retrait et en cellule de pression – Résidus Manitou 1; les traits pointillés correspondent au début de la désaturation.

Figure 4.7 Relations expérimentales obtenues des essais de retrait et en cellule de pression – Résidus Manitou 2; les traits pointillés correspondent au début de la désaturation.

Figure 4.8 Relations expérimentales obtenues des essais de retrait et en cellule de pression – Résidus Goldex; les traits pointillés correspondent au début de la désaturation.

Les courbes du degré de saturation Sr en fonction de succion Ψ et de la teneur en eau gravimétrique w (figures 4.4 à 4.8) montrent que pour un accroissement de succion matricielle donné, le matériau reste saturé aussi longtemps que la succion n’a pas atteint la valeur d’entrée d’air, AEV (ou la teneur en eau correspondant à l’entrée d’air dans le matériau wAEV). Les courbes degré de saturation Sr versus teneur en eau w des figures 4.4 à 4.8 montrent trois phases :

- la phase correspondant à une saturation de 100% malgré la perte en eau (avec diminution de la teneur en eau w). Cette phase correspond au retrait normal durant lequel la quantité d’eau perdue est égale à la variation de volume de matériau. Cette phase est linéaire et parallèle à l’axe des x. Elle constitue la principale différence entre un matériau déformable et un matériau non déformable qui amorce la désaturation aussitôt qu’il y a perte en eau;

- La phase correspondant au début de la désaturation du matériau en réponse à la perte en eau et au réarrangement des grains associé à la contraction volumique. Cette phase curviligne est très courte pour les résidus miniers faiblement plastiques; elle correspond à celle du retrait résiduel. Sur le graphique teneur en eau w versus degré de saturation Sr, le point de passage de la phase linéaire à saturation de 100% (première phase) à cette deuxième phase devient une indication claire de la valeur de la teneur en eau à l’entrée de l’air wAEV dans le matériau;

- La phase où la diminution de la teneur en eau est proportionnelle (variation linéaire) à la diminution du degré de saturation. Sur le graphique w versus Sr, cette phase est linéaire, avec une pente définie par Dr /e. Elle est sensée passer par l’origine du graphique (x, y). Elle correspondant à la phase de retrait nul.

Fleureau et al. (1993, 2003) ont discuté la relation entre le degré de saturation Sr et la teneur en eau gravimétrique w. La différence entre la courbe degré de saturation Sr versus w des matériaux silteux à faible plasticité (comme les résidus miniers) et celle des argiles plastiques est principalement au niveau de cette deuxième phase qui est très courte pour les premiers matériaux (résidus miniers) alors qu’elle est bien visible pour les matériaux argileux (Fleureau et al., 1993, 2003).

Les courbes indice des vides e versus succion Ψ et indice des vides e versus teneur en eau gravimétrique w des figures 4.4 à 4.8 constituent les courbes de retrait. Elles renseignent sur l’indice des vides final, la limite de retrait et la teneur en eau d’entrée d’air dans les matériaux. On y remarque pour la plupart des matériaux testés que l’indice des vides final ef varie entre 0.6 et 1 et que la limite de retrait wS varie entre 20% et 25 % (sauf pour les résidus manitou-1 et manitou-2). Les valeurs approximatives des différents paramètres sont présentées dans les tableaux 4.1 à 4.4 plus loin.

Les relations Sr succion Ψ versus et teneur en eau volumique θ versus succion Ψ représentent les deux formes connues de courbes de rétention d’eau. Elles permettent de déterminer la valeur d’entrée d’air AEV ainsi que la teneur en eau résiduelle θr. Ces deux courbes sont très utiles pour

cipaux :

- Permettre d’évaluer l’impact de la teneur en eau initiale (en même temps que celui de

ltats relatifs au premier objectif sont présentés dans cette section. Les figures 4.9 à 4.12 ésentent les résultats de l’évaluation de l’indice des vides final en fonction de la teneur en eau l’analyse du comportement des matériaux en conditions non saturées. Pour les matériaux déformables comme les résidus miniers lâches, seule la relation degré de saturation Sr versus succion θ sera utilisée pour déterminer la valeur de l’AEV.

4.3 Évolution de l’indice des vides final en fonction de la teneur en