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Tassement et compaction
Gwendal Monnier
To cite this version:
Gwendal Monnier. Tassement et compaction. Etudes du CNEEMA, 1973, pp.13-20. �hal-02729463�
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TASSEMENT ET . CO.M. PACTICIN
par M. MONNIER, Directeur de Recherches au Laboratoire des Sols du Centre National de la Recherche Agronomique
Les- notions qui vont su -ivre ont été élaborées à la suite de travaux demandés par. Electricité de France pour l'évaluation des dégâts causés par les engins de génie civil dans les terrains agricoles lorsqu'on implante des pylônes. Les indemnisations étaient calculées en prenant comme base la largeur et la profondeur des ornières.
Les engins agissent par pression et causent des déformations plus ou moins réversibles. Il existe une analogie certaine entre leur action et celle des pneumatiques des tracteurs agricoles. Mais il n'est pas évident que la seule considé- ration des dimensions des ornières soit le seul critère à prendre en compte pour évaluer les dégâts causés par des .ptessiofis sur lé sol. -
I - TYPES D'ORNIERES.
On distingue trois grands types d'ornières : A. ORNIERE SANS BOURRELET LATERAL :
La porosité diminue autour de l'ornière de type A. Les particules ont surtout un déplacement vertical.
B. ORNIERE AVEC BOURRELETS LATERAUX SANS TASSEMENT:
Il y a déplacement de matériaux sur les côtés, mais le volume du creux est pratiquement égal au volume des bourrelets.
C. ORNIERE AVEC BOURRELETS ET TASSEMENT :
Il y a dans ce cas un véritable «labour». Le volume apparent total a varié au cours de l'opération.
H - ANALYSE DES PHENOMENES.
On peut définir plusieurs niveaux d'action à partir des ornières de type A.
A. LE TASSEMENT:
La pression rapproche les éléments structuraux. On constate une diminution de la porosité structurale.
13
TASSEMENT ET COMPACTION
B. LA COALESCENCE:
Lorsque certaines conditions sont réalisées, les mottes se soudent entre elles et on s'achemine vers des structures continues.
•
C. LA COMPACTION :
Elle correspond à une modification de l'assemblage des particules élémentaires. C'est la porosité texturale qui est modifiée. On peut parler aussi de «tassement textural».
La compaction vraie ne semble pas réversible dans l'état actuel des recherches. Si la réversibilité existe, elle doit être extrêmement lente.
• Le tassement et la coalescence sont au contraire réversibles, avec ou sans interventions de•matériéls de travail du sol.
III- FACTEURS ENTRANT EN 'JEU;
— Au niveau du tassement :
Le premier facteur est la porosité structurale. Une variation de 7 % correspond à une action très nette; à moins de 4 % on ne voit rien.
Le second facteur important est l'état d'humidité du sol, déterminant la plasticité du matériau. Si les mottes sont des éléments rigides non déforrnables, il restera, après tassement, une porosité structurale importante.
L'état de plasticité est une fonction complexe de la texture,et de l'humidité.
Le tassement est plus accentué dans les terres argileuses que dans les autres mais le phénomène est mécani- quement et naturellement réversible..
Le troisième facteur est la cohésion que l'on peut définir comme la résistance à la déformation. Si la cohésion est élevée, toute la pression agit au droit de l'ornière, la contrainte est localisée, le risque est important. Si la cohésion est très faible, on constate une rupture des couches latérales.
La cohésion est une fonction décroissante de l'humidité. .
En terre très humide, on a beaucoup plus de chance d'avoir un effet plus faible.
Les terres argileuses ont plus de chance de présenter des déformations importantes, mais il n'est pas évident qu'il y ait, dans ce cas, un tassement important.
— Au niveau de la coalescence :
Les facteurs principaux qui interviennent dans ce phénomène sont les suivants : surface de contact entre les mottes, fortes pressions appliquées, forte plasticité de la terre.
On a pu mettre en évidence des cas où la porosité structurale a disparu sans qu'il y ait de coalescence.
La teneur en électrolyte intervient aussi. Dans les terres riches en calcaire, on a moins de chance de voir
apparaître la coalescence.
TASSEMENT ÉT COMPACTION
— Au niveau de la compaction :
Les effets sont mis en évidence par les essais PROCTOR. Ils s'effectuent en laboratoire dans un moule . cylindrique de dimensions normalisées que l'on emplit de terre à différentes humidités. On compacte avec une énergie -de cbrnpactige. donnée et. on évalue la porosiié du systèMe en mesu. rant. la« densité apparente; Plus cette densité appa- rente est grande et plus la porosité est faible. Les courbes jointes donnent l'allure des phénomènes dans différents types de sol :
— sur des sables de Fontainebleau, on ne constate aucun effet de compaction en fonction de l'humi- dité (Schéma n ° 1); «
— sur des terres argileuses, on trouve peu d'effets de compaction en fonction de l'humidité (Schéma n° 3);
— sur des terres sablo-argileuses, il existe des variations notables de porosité en fonction de l'humidité (Schéma n ° 2).
Lei risques de compactage les plus importants et.les plus irréversibles apparaissent pour les faibles humidités ' (inférieures à la capacité de rétention) et non pas pour les très fortes humidités. •
IV-LA TEXTURE.
- - • -
- • .. • . -
Tous ces phénomènes sont évidemment liés à la texture des sols.
Les sols entièrement sableux comme celui de la première courbe n'existent pas dans les terres agricoles.
Les sols contenant 3 à 20 % d'argile sont les plus sensibles.
Dans les sols contenant plus de 30 à 35 % d'argile, les risques sont très faibles et les courbes PROCTOR restent plates (ceci n'est pas exact dans les argiles de type kaolinites).
V - CONCLUSION.
faut donc distinguer, d'une part le tassement structural et la coalescence généralement 'réversibles et la compaction, modification fondamentale de la porosité texturale, d'autre part.
Les terres les plus sensibles au tassement et à la coalescence sont celles qui ont la meilleure aptitude à la fissuration.
Les terres limono-sableuses contenant moins de 15 % d'argile sont très sensibles à la compaction et, de plus, ont les plus mauvaises réactions aux phénomènes de tassement et de coalescence, contrairement à ce que l'on croyait empiriquement, et ceci aux faibles humidités.
La troisième colonne (porosité de fissures) du tableau I correspond à ce que l'on évalue habituellement lorsqu'on examine un profil cultural. Elle ne représente cependant pas plus de 10 à 12 %. Toutes les opérations cultu- rales doivent être jugées dans cette gamme.
Pour conclure, nous dirons que nous ne sommes pas encore arrivés à un ensemble cohérent de mesures et que nous ne faisons qu'effleurer le stade quantitatif. Les difficultés rencontrées proviennent fondamentalement de l'hétérogénéité des milieux sur lesquels nous sommes amenés à travailler. Les expérimentations à effectuer seront longues et coûteuses, d'autant plus que la demande en données quantifiées reste finalement assez faible.
15
N O LL OVe V03 13 1 N3 14 '3 S S V_ L SCHEMA N° 1
SABLE DE FONTAINEBLEAU
Caractéristiques de l'optimum Proctor : H% pondéral : 16%
H% volumique : 25,3%
= 58
PT% #40,4%
I I I I 11 I I I MM I •
SCHEMA N° 2
TERRE SABLO-ARGILEUSE (Argile : 18,7 %isable : 81.3%)
Caractéristiques de «l'optimum Proctor» : H% pondéral : 13,6%
H% volumique : 25.5%
7c1 = 1,87 PT # 29%
Début de la compaction vraie Disparition de la
porosité structurale
1 é
N OL LOV 'd W OO 1 3 _ LN3 W3SSV_ L
15 .
Zis 5 10
7d
1,6
5 10 15 20 25
SCHEMA N ° 3
TERRE ARGILEUSE (Argile : 51,5 %; sable : 48,5 %)
Caractéristiques de «l'optimum Proctor» : Hi pondéral : 26,2 %
H% volumique : 39,0 %
= 1,49 PT # 43,0 %
1,5-g
NO L LDV a lO D 1 3 1N 3I 4!3 SS V1
H% pondéral
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19
TASSEMENT ET COMPACTION
ANNEXE
REPONSES A DES QUESTIONS POSEES PAR LES AUDITEURS
•
• L'action des appareils de travail du sol se limite au domaine des porosités structurales. Il n'est pas possible de rétablir par des outils des situations où il y a compactage réel.
• Des études sont en cours pour déterminer les possibilités de drainage en fonction de la porosité. Les techniques à mettre en œuvre sont des techniques de laboratoire et non pas des techniques'de terrain.
• Dans l'emploi des tracteurs de forte puissance, ce qui compte du point de vue de la dégradation des sols, c'est l'inten- sité de la pression exercée et probablement la durée d'action. La pression exercée est liée à la pression de gonflement des pneumatiques, mais le phénomène est complexe car le patinage de la roue intervient aussi : il n'est pas évident qu'un tracteur puissant fasse plus de dégât qu'un tracteur léger qui patine; dans le dernier cas, il peut apparaître localement des phénomènestle compaction. Les accidents apparaissent pour des pressions au sol dépassant 2 bars.
• En terre argileuse, il n'apparaît pas de modifications de la porosité texturale au niveau de la semelle de labour. Les effets les plus nocifs des semelles de labour apparaissent dans les terres sablo-argileuses.
MODIFICATION PAR TASSEMENT DES DIFFERENTS SYSTEMES DE POROSITE D'UN SOL DE LIMON A ENVIRON 2 % D'HUMIDITE
Tableau I -
•
Témoin non . tassé
Parcelle tassée Parcelle très tassée
Porosité totale (sol en place)
Porosité des mottes .
Porosité fissures (sol en place)
Surface spécifi- que des éléments
structuraux
=2 /100 g
.Eriaisseur moyenne des fissures
X 0,5 -
- Porosité texturale
. - .
43,2
40,1
.
39,3
.
