L'effet de l'ajout de sable de Sidi Abd el Aziz (Jijel) sur le potentiel de gonflement de l'argile d'El khetba (Mila)

République Algérienne Démocratique et Populaire

Mhiistère de L'Enseignement Supérieure et de la Recherche Scientifiq

ue

Université de Jijel

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Faculté des Scie

nces

Département des Sciences de la Terre

Mémoire

De fin D'Etude En Vue de L'

obtention du Diplôme

D'ingénieur D'état en G

éologie

Option : Géologi

e de l'ingénieur

Thème

L'effet

de l'ajout

de

sable

de

Sidi Abd el Aziz (Jijel)

sur le potentiel de

gonfl

ement de l'argile d'El khetba (Mila).

Membre du jury: Présenté par :

1

"'

Je dédie ce modeste travai{

JI_:

:Mon père

<Pour son soutien durant mes années

â

étude

:Ma mère en témoilJnage

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mes

reconnaissances

et

ma

profonde

affection

:Mes frères: JI.bd e{ :M.oumen et JI.bd e{

;tziz.

:Mes sœurs: :Nassira, :Jfatfda, Œadra, Jl.6fa, Sana

surtout Lou5na, son

mari

:Naamen

et

son petit

enfant Jl.6d P.lbassat.

'Toute

ma

grantk famiffe.

::Mon deu:rjème mem6re de ce

Œinaire et sa famiffe.

'Tous mes amis.

:Mes cofûgues

tk

fa promotion

Je tféâie ce modeste travai{

)1:

:Mon père

(]!ourson soutien durant mes années

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études

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:Mes frères surtout mon petit frère

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::Mes soeurs

'Toute ma grande famille

:Mon deuxième mem6re de ce

Œinaire et sa famiffe.

'Tous mes amis

:Mes cofœgues de

lâ

promotion

2007-2008

SOMMAIRE

PROBLEMATIQUE RESUME

PRESENTATION DU SUJET

I- Données générales sur la région ... 1

I-1 : Situation géographique de la wilaya de Mila ... 1

I-2 : Climat de la région ...

1

I-3 : Hydrogéologie ...

2

Il: Situation géographique du secteur d'étude (El Kherba) ...

2

III : Situation géographique du Si di Abd el Aziz ... 5

CHAPITRE 1: CADRE GEOLOGIQUE ET HYDROCLIMATOLOGIQUE I-

Cadre géologique régional. ...

6

Introduction ...

6

I-1 : Domaine interne ...

6

I-1-1 : Socle kabyle ...

6

I-1-2 : Les formations de l'Oligo-Miocène kabyle et les Olistostromes ...

7

Al

L 'Oligo-Miocène Kabyle (O.M.K) ...

7

BI

Les

0 listostromes ... 7

I-1-3 : Dorsale kabyle ...

7

I-2 : Le domaine externe ...

8

I-2-1 : Les formations de types flyschs ...

8

I-2-2 : Les séries telliennes et l 'Avant Pays ...

9

I-3

:

Les formations post-nappes ...

10

II : Cadre géologique local ... 12

Il-1 : Le Trias ... 12

II-2: Le Jurassique ... 12

II-2-1 : Le Malm ... 13

11-2-2 : Le dogger ... 13

II-2-3 : Le Lias ... 13

Il-3 : Le Crétacé ... 13

II-3-1 : Le Crétacé inférieur ... 13

11-3-2 : Le Crétacé supérieur ... 13

11-4 : Le Paléocène et !

'Eocène ... 14

Il-5 : Le Mio-Pliocène ... 14

11-6: Le Quaternaire ... 14

III: Géologie du site ... 16

IV- Etude hydroclimatologique ... 17

IV-1 : La pluviométrie ... 17

IV -2 :Température ... 19

IV-3 : La relation entre la température et la précipitation ... 20

IV-5 : L'humidité ... 22

IV -6 : L'aridité

...

23

Conclusion ... 23

SOMMAIRE

CHAPITRE II: DEFINITION ET CLASSIFICATION DES SOLS

Introduction ... 24

1 - Classification des sols ... 24

1-1 : Les principaux types de sols ... 24

1-1-1 :Les sols fins (Les argiles) ... 25

A:Microstructure des argiles ... 25

A-l:structure de base ... 25

A-2:classification des argiles ... 27

A-3: Surface spécifique des argiles ... 30

A-4: Texture des argiles ... 31

B: Interaction eau - argile ... 32

B-1: Les différents types d'eau autour des feuillets ... 32

B-2: Interaction eau - argile ... 33

1-1-2- les sols grenus (sables) ... 34

1 -2: Les principales classifications ... 35

1-2-1 :Classification triangulaire ... .35

1-2-2-classification à partir de diagramme de Casagrande(diagramme de plasticité.35 1-2-3-classification à partir de la granulométrie et des limites d' Atterberg ... 35

CHAPITRE ID : ETUDE GEOTECHNIQUE Introduction ... 3 7 1 - Mesure des paramètres d'identification au laboratoire ... .37

1 -1 : Les paramètres physiques ... .37

1 -1 -1 : La teneur en eau naturelle (w) ... .37

1-1-2 : Les densités ( dh) et ( ds) ... .39

1-2 : Essais propres aux sols fins et aux sols grenus ... .43

1-2-1 : L'analyse granulométrique ... 43

1-2-2: L'équivalent de sable (ES) (NFP18-598) ... .45

1-2-3: Les limites d'Atterberg (NF P 94-051) ... .46

1-2-4 : Essai du bleu de méthylène (NFP 94 - 068) ... 50

1-3 : Etude minéralogique ... 51

1-3-1 : L'étude par diffraction de rayons X ... 51

1-3-2: L'analyse chimique ... 54

1-4 : Essai de compressibilité à l'oedomètre ... ... 55

CHAPITRE IV : ETUDE DU GONFLEMENT Introduction ... 62

Partie 1 : Etude bibliographique du phénomène du gonflement ... 63

1 - Impact du gonflement sur les ouvrages en géotechnique ... 63

1-1 : Ouvrage superficiels ... 63

1-2 : Ouvrages souterrains ... 63

II - Les principales causes du gonflement ... 63

Il-1 : Hydratation par osmose ... 63

Il-2 : Hydratation par Adsorption ... 64

11-2-1 : Force d'attraction ... 65

11-2-2- : Force de Répulsion ... 65

Il-3 : Hydratation par capillarité ... 65

SOMMAIRE

11-4 : Transformation chimique ... 66

III : Gonflement au sens mécanique ... 67

III-1 : Contraintes dans un sol ... 67

ill-2- Gonflement dû a une modification de l'état de contrainte ... 68

IV: Evolution de la texture au cours du gonflement ... 68

V : Prévention du phénomène du gonflement ... 69

Partie II : Méthodes géotechniques de détermination du phénomène du gonflement ... 71

I- Détermination indirecte du gonflement en fonction la limite d' Atterberg ... 71

I-1 : La limite de liquidité ... 71

I-2 : Le rapport de plasticité ... 72

I-3: La limite de liquidité et l'indice de plasticité ... 72

I-4 : Corrélation entre les différents paramètres ... 74

II - Détermination indirecte des paramètres de gonflement ... 76

11-1 : L'indice de plasticité ... 76

II- 2 : L'indice de retrait ... 77

11-3 : La densité sèche et la teneur en eau ... 78

II-4: L'activité ... 79

ll-5 : L'influence de la surface spécifique des argiles ... 80

IV : Détermination directe du gonflement ... 82

IV- 1 : Essai de gonflement libre ... 82

Partie III : Les différentes techniques de stabilisation des sols argileux ... 84

I - Les techniques de la stabilisation chimique ... 84

I-1 : Stabilisations chimiques ... 84

I -2 : Stabilisations physico-chimiques ... 84

1-3 : Autres techniques de stabilisation ... 84

I-3-1 :Drainage ... 84

I-3-2:Substitution ... 85

1-3- 3 : Application de forces de pressions ... 85

I-3-4 : Compactages ... 85

I-3-5 : Préhumidification ... 85

I-3- 6 : Traitement thermique ... 85

CHAPITRE V: CALCULS ET INTERPRETATIONS Introduction ... 86

Partie-1 : Paramétres géotechniques de détermination du phénomène du gonflement d'argile d'El Kherba (Mila) ... 86

1- Détermination des paramètres physiques ... 87

II- Etude minéralogique ... 87

II-1 : L'analyse chimique ... 87

II-2: L'analyse minéralogique par diffraction des rayons X ... 89

II-3 : L'essai du bleu de méthylène et influence de surface spécifique de l'argile ... 91

III- Détermination indirecte du gonflement ... 92

III-1 : Limite d' Atterberg ... 92

II-2 : L'analyse sédimentométrique et l'activité des argiles ... 96

II-3 : Classification du potentiel du gonflement selon les auteurs ... 98

IV- Détermination directe du gonflement ... 99

SOMMAIRE

IV-1 : Essai œdométrique ... 99

IV-2 : Essai de gonflement libre ... .101

Partie 2: Stabilisation d'argile par le sable ... .103

1 - Sable de Sidi Abd el Aziz ... 103

1-1 : L'analyse chimique du sable ... 103

1-2 : L'analyse granulométrique ... 104

1-3 : L'équivalent de sable (ES) ... .106

II- Traitement des argiles par les différents pourcentages de sable ... 107

CONCLUSION

REFERENCES BIOBIBLIOGRAPIDQUES LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES FIGURES ANNEXES

SYMBOLES ET SIGNIFICATION

Symboles et significanon

Symbole sienification Unité

Ac Activité / Cu Coefficient d'uniformité / Cc Coefficient de courbure / Cg Coefficient de gonflement

(%)

Cc Coefficient de compressibilité

(%)

dh Densité humide / ds Densité sèche /

D Diamètre des particules (mm)

D60 Diamètre des grains passant de 60% (mm)

D10 Diamètre des grains passant de

10%

(mm)

D3o Diamètre des grains passant de

30%

(mm)

e Indice des vides /

eo Indice des vides initiaux /

er Indice des vides finals /

Es Equivalent de sable (%)

Esp Equivalent de sable de piston

(%)

Esv Equivalent de sable visuel

(%)

hl Hauteur du niveau supérieur de floculant (cm) h2 Hauteur de la partie sédimentée en uti1isant du piston (cm)

h\

Hauteur de la partie sédimentée sans utiliser le piston par (cm)

apport à la base

H l Hauteur initiale (cm)

HF Hauteur finale après stabilisation (cm)

lu Indice de plasticité /

le

Indice de consistance /

IL Indice de liquidité /

n Porosité /

N Nombre de chocs à Ja teneur en eau /

Sr Degré de saturation

(%)

S.S.T Surface spécifique total (m~i/g)

V Volume final de solution de bleu m3

V Vitesse de décantation cm/s

V.B.S Valeur de bleu de méthylène (cm3/~)

Vv Volume des vides mJ

Vs Volume des grains solides m..s

Vw Volume de l'eau m..s

Vi Volume total du sol mj

w Teneur en eau naturelle

(%)

WL Limite de liquidité ...(%)

Wp

Limite de plasticité

(%)

Ws Limite de retrait

(%)

SYMBOLES ET SIGNIFICATION

Wt Poids total du sol g

Ws Poids des grains solides g

Ww Poids de l'eau g

cr I!

Pression de gonflement bars

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c Contrainte de préconsolidation bars

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vo Contrainte effective du sol bars

'Yd Poids volumique sec KN/m3

Yb Poids volumique humide KN/m3

Ys Poids volumique des grains K.N/m:>

Îsat Poids volumique de sol saturé K.N/mJ

Yw Poids volumique de J 'eau KN/m3

y'

Poids volumique déjaugé KN/m.j

E2 Gonflement libre (%)

PROBLEMATIQUE

PROBLEMATIQUE

Un grand nombre de sol, notamment les sols très plastiques, présentent un retrait important au séchage et gonflent en présence d'eau. Tous les phénomènes qui provoquent des variations importantes du volume des sols engendrent des dommages aux constructions.

Pour remédier à ces phénomènes on procède à la stabilisation de ces sols, ce qui consiste à modifier leurs propriétés en vue d'améliorer Jeurs performances techniques.

Plusieurs techniques de traitement sont utilisées. Parmi ces techniques: la stabilisation par l'ajout de sable; qui est une technique récemment. Cette technique est souvent opérée pour augmenter la résistance, la perméabilité et diminuer la compressibilité,

et la sensibilité aux variations de la teneur en eau des sols.

Pour cela, plusieurs méthodes sont adoptées. Ces méthodes consistent à identifier les argiles et les sables du point de vue physique, mécanique et minéralogique avec la réalisation des essais nécessaires.

Cette étude présente l'influence de l'ajout de sable de Sidi Abd el Aziz (Jijel) sur le potentiel du gonflement d'argile d'El K.herba (Mila).

L'étude est faite sur des échantillons intacts apportés au laboratoire et traités par l'ajout de sable avec des pourcentages bien déterminés {l 5 %, 25 %, 35 % et 45 %) par apport au poids de l'argile prélevée.

RESUME

RESUME

Dans ce mémoire, on étudie le rôle de l'ajout du sable de Sidi Abd el Aziz (Jijel) dans la stabilisation des argiles de la région d'El Kherba de la wilaya de Mila.

Tous les facteurs pouvant influencer le gonflement de l'argile ont été mis en évidence tels que les caractéristiques lithologiques, climatologique, etc ...

Le potentiel de gonflement de l'argile a été déterminé par des méthodes de mesures directes et indirectes au laboratoire ainsi une étude minéralogique au rayon x et chimique

Les mélanges sables-argiles utilisés sont (15 %, 25 %, 35 % et 45 %). Apres la réalisation des mêmes essais sur ces mélanges une nette diminution du gonflement est obtenu.

A 15 % : La réduction du gonflement n'est pas importante. A 25 % : La réduction du gonflement égale 1. 79 %.

A35 % : La réduction du gonflement égale 1.15 %.

A 45 % : l'effet de sable devient très important où on atteindre 0.5 %.

Mots clés : sable de Sidi Abd el Aziz, argile d'EI Kberba, sols gonflants, potentiel de gonflement, stabilisation.

PRESENTATION DU SUJET 1

1- Données générales sur la région :

1-1: Situation géographique de la wilaya de Mila:

La wilaya de Mila est située à une cinquantaine de kilomètres à l'Ouest de Constantine sur une superficie de 3407.6 km2 est d'altitude moyenne de 452 m. Sur cette aire géographique se répartissent 13 daïras et 32 communes. Administrativement la wilaya de Mila est limitée :

• Au Nord, par la wilaya de Jijel (l 05 km).

• Au Sud, par la wilaya d'Oum el Bouaghi.

• À l'Est, par la wilaya de Constantine (50 km). • A l'Ouest, par la wilaya de Sétif (140 km). (Figl)

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---Fig. 1 : Situation géographique de la région étudiée [22].

1-2 : Climat de la région :

La région de Mila est caractérisée par un climat semi-aride (doux), entouré de part et d'autre par un climat sub-humide (frais) qui caractérise les reliefs montagneux de Djebel M'Cid Aicha et Djebel Chettabah-Zouaoui.

Il est marqué par des écarts de température assez importants, les températures en été sont assez élevées et avoisinent les 40°c. En hiver, eJies sont généralement basses et peuvent parfois descendre en dessous de zéro degré.

Le couvert végétal est peu importan~ il se résume principalement aux cultures céréalières et des herbes sauvages.

PRESENTATION DE SUJET 2

1-3 : Hydrogéologie :

La région étudiée est traversée par deux grands oueds : Oued Endja et Oued El Kebir. A ces deux oueds convergent de nombreux petits oueds et chaabats.

La prédominance de dépôts détritiques (conglomérats, graviers et sable), rend assez favorable l 'emmagasinement des eaux et Je développement des nappes phréatiques.

Cependant, la contamination par les sels des roches évaporitiques rend souvent ces eaux inutilisables

II: Situation géographique du secteur d'étude ( EJ Kherba) :

Le secteur concerné par notre étude, fait partie du

bassin

de Mîla, qui appartient au bassin versant constantinois qui se situe au Nord-Est de l'Algérie.

Le site d'étude fait partie de la région d'El Kherba. Il se trouve à l'Ouest du centre ville de Mila, et se délimite par la route nationale 79 reliant la ville de Mila à celle de Ferdjioua; au Nord, les logements évolutifs 334 logement de terrain au Sud, le centre ville de Mila à l'Est, et les 140 logements semi collectifs promotionnels à l'Ouest (fig 2 et 3).

PRESENTATION DE SUJET 3 '.

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Fig. 2 Situation géographique de la zone d,étude.

PRESENTATION DE SUJET

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lfpfte du secteur d'6tude.

Fig. 3 : Situation du site étudié par apport à l'ensemble.

L'effet de l'ajout du sable de sidi Abd el Aziz (Jijd) sur le potentiel de gonflement de l'argile d'el Kharba (Mila).

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.

CHAPITRE I: CADRE GEOLOGIQUE ET HYDROCLIMATOWGIQUE 12

II: Cadre géologique local:

Le secteur étudié, couramment dénommé bassin néogène de Mila-Constantine, est limité au Nord par l'arête montagneuse de M'Cid Aicha et de Sidi Driss, au Sud par le

Djebel Akhal et Djebel Grouz, à l'Est par le massif du Chettabah et Djebel el Kheneg et à

l'Ouest par le Djebel Boucherf et Oukissène (Fig. I-3).

L'une des caractéristiques géologiques du bassin néogène de Mila est la prédominance de dépôts détritiques et évaporitiques du Mio-Pliocène. Les terrains constituant le bassin de Mila sont très variés.

11-1 : Le Trias :

Les formations du Trias représentent les terrains les plus anciens connus à

l'affleurement dans la région. Elles sont essentiellement représentées par des dépôts

évaporitiques et argileux.

Il n'affleure jamais en position stratigraphique normale~ mais se présente en

pointements diapiriques et en lames injectées le long des accidents tectoniques. On le voit

souvent pointer à travers la couverture Mio-Plio-Quaternaire.

Ces formations triasiques affleurent dans la région de Sidi Merouane, et aux pieds des

massifs d'El Kheneg, Djebel Akhal et du Djebel Chettabah.

Du point de vue faciès, il s'agit surtout de masses de gypses et d 'argilites bigarrées qui contient le plus souvent des blocs calcaro-dolomitiques.

Les minéraux libres associés au complexe triasique sont fréquents. Ces minéraux se présentent essentiellement sous forme de quartz bipyramidé, noir, des rhomboèdres de

dolomites centimétriques noirs et des cristaux de

pyrite Je

plus souvent oxydés en limonite.

(17]

11-2: Le Jurassique:

Les formations du Jurassique affleurent au Djebel Chettabah, Djebel Akhel et M'Cid

Aicha. Elles forment une épaisse série des calcaires massifs comportant des horizons très fossilifères.

CHAPITRE 1 : CADRE GEOLOGIQUE ET HYDROCLIMATOLOGIQUE 13

11-2-1 : Le Malm:

Il est représenté par des calcaires fins, parfois siliceux ou bio-détritiques. Ces calcaires sont affectés par un phénomène de dolomitisation très important, notamment au Djebel el Kheneg.

11-2-2 : Le dogger :

Il est représenté par des formations carbonatées comportant des calcaires, des mamo-calcaires et des dolomies.

11-2-3: Le Lias:

Il est représenté par des calcaires et des dolomies massives du Lias inférieur et moyen, et des calcaires à silex du Lias.

11-3 : Le Crétacé :

11-3-1 : Le Crétacé inférieur:

Les formations du Crétacé inférieur sont caractérisées par des marnes et des marno-calcaires. Ces formations sont bien connues au Djebel Akhal~ ainsi qu'à l'Ouest dans le massif d' Ahmed Rachedi, du Djebel Oukissène, du Djebel Boucherf et du Djebel el Halfa et dans la région de Sidi Merouane.

Les formations du Crétacé inférieur débutent par une alternance de marnes, de calcaires gris noir cristallins, parfois bréchiques, et de grès quartziteux gris. La série se poursuit par une puissante entité de marnes et de pélites calcareuses.

II-3-2 : Le Crétacé supérieur :

Le Crétacé moyen à supérieur comprend des marno-calcaires peu épais de l' Albien,

des rnarno-calcaires noduleux de couleur grise, et des marnes grises bleutées parfois gypsifères marquées dans sa partie supérieure par une surface durcie du Sénonien.

CHAPITRE 1 : CADRE GEOWGIQUE ET HYDROCLIMA TOLOGIQUE 14

11-4 : Le Paléocène et l'Eocène :

Au Nord de Red jas El Ferrada, la série type du Paléocène et de !'Eocène, est formée par des marnes noires à débit finement feuilleté. Ces marnes contiennent des niveaux à boules jaunes carbonatées, ainsi que des calcaires fétides, avec des niveaux de silex noirs. [25]

11-5: Le Mio-Pliocène:

Les formations du Mio-Pliocène recouvrent la majeure partie du bassin de Mila. Elles sont représentées essentiellement par des dépôts détritiques (conglomérats, graviers, sables, argiles) et des dépôts évaporitiques (gypses, anhydrites et sel gemme) et des calcaires lacustres.

Selon [25], la sédimentation au cours du Mio-Pliocène est marquée par des périodes de dépôts et des périodes de non dépôts. D'après cet auteur, trois cycles sédimentaires peuvent êtres distingués :

• Le cycle Langhien-Serravalien inférieur ;

• Le cycle Serravalien supérieur (Mellalien supérieur);

• Le cycle Turolien inférieur (Tortonien inférieur) .

11-6 : Le Quaternaire :

Les formations quaternaires sont Jargement représentées dans le bassin de Mila au

niveau des vallées : Oued Rhumel, Oued Endja.

Il s'agit de graviers et des blocs roulés recouverts d'une croûte calcaire feuilletés, dans une matrice limoneuse.

CHAPITRE 1 : CADRE GEOLOGIQUE ET HYDROCLU\'IATOLOGIQUE 15

Mer méditerra..riée

·~ ..

:

.. ~:.:~

.

- ' .. ~ .

.

~ . Ç7 (ôù". 25km

[

Quaternaire 1::--~j Tertiaire et _{Sénonien marneux} l·:-~J Oligo-Miocène KahvlP.

I

:

_J

Mio-Pliocène continental

1

! 1 11 Jurassique et Crétacé du de néritique du Constantinois

n

₁

l

I]

_{Dorsale kabyle}

1

P:~~s

Jurassique du Crétacé des

f

Î

Mio-Pliocène marin Sellaoua et de fAvant pays _1~·~:~i

des bassins côtiers

r

-·:-;:

.

·

·.

1

Socle kabyle

:

..

~

: ..

··

·

i·

:

Numidien

(i

1

j

;

₁

Mio-Pliocène marin des

(/A

Magmatisme Mio~ne

t: Sellaoua et de !'Avant pays Flyschs

Fig. 1-3: Carte géologique synthétique du bassin de Constantine-Mila

flSl

CHAPITRE I : CADRE GEOLOGIQUE ET HYDROCLIMATOLOGIQUE 16

III : Géologie de site :

La région d'El kharba (Mila) présente une pente douce, avec une topographie assez régulière, dont la pente est généralement dans le sens du Nord.

La géologie de la région est représentée par des formations superficielles (Mio- Plio-Quatemaire) constituées essentiellement de terre arable ou terre végétale, les argiles et les marnes renfermant de gypse, et les calcaires lacustres de différentes tailles .

• Litt~H.De_,:

~ J1to-pt;cc.il'I.?

l~"ti

"IRÎA.S

- - - fAilLE

Fig.I-4: Coupe géologique synthétique du secteur d'El kherba

(d'après sonatrach).

CHAPITRE 1 : CADRE GEOLOGIQUE ET HYDROCLIMA TOWGIQUE 17

IV- Etude hydroclimatologique: IV-1: La pluviométrie:

Pour évaluer le taux de ruissellement, d'infiltration et d'alimentation des réserves aquifères, il est nécessaire de connaître la quantité de précipitations dans la région. La wilaya de Mila située dans une zone où

Ja

pluviométrie moyenne inter-annuelle est entre

600 et 700 mm/ An.

La station météorologique

Ja

plus proche du site c'est celle de Hamala (Mila). Malheureusement, les données de cette station marquent une lacune entre 1998 et 2000 , dans ce cas, nous avons utilisés, par analogie, les données de la station météorologique de

Ain

el Bey ( constantine ), qui sont les

plus

représentatives en comparaison avec celle de Hamala. (Tableau 1-1 et 1-2). Où les variations pluviométriques, sont plus ou moins marquées d'une année à l'autre.

A partir des graphiques des précipitations moyennes mensuelles, (Fig. I-5 et I- 6),

on

constate que le mois le plus pluvieux est le mois de Décembre avec une moyenne de 76mm (Station de Ain el Bey) et 144.92mm (Station de Hamala), le mois le moins pluvieux étant

le mois de Juillet avec une moyenne de précipitation de 4,62 mm ( Station de Ain el Bey) et

3.15mm (Station de Hamala).

Par la comparaison entre 2 stations

on

remarque que les valeurs de la station de Ain el Bey sont plus élevées que celle de Hamala.

Total 1990-000 Moyenne 1990-2000 J F M A M J J A

s

0 N 710 598 516 609 458 245 51 111 390,2 397,7 724 64,54 54,3 46,3 55,3 41,7 22 4,6 10,1 35,47 36,15 65,81

Tableau 1-1 : Précipitations moyennes mensuelles en (mm) (D'après la station météorologique de Ain el Bey -Constantine).

D Total

836,1 5666

76 515,1

CHAPITRE I : CADRE GEOLOGIQUE ET HYDROCLil\'IATOLOGIQUE 80 70 ~ 60 ~ 50 ~ 40

ra

30

1

-+--

Précipitation

1

it 20 10 0 -+-~--~~~-~~~-~~~~ J F M A M J J A S O N D MOIS

Fig. 1-5: Précipitations moyennes mensuelles en (mm) (D'après la station météorologique de Ain el Bey-Constantine).

J F M l _A 1 _M 1 J 1 J A

s

0 i 1 1 N Total i 1005 1067 1 863 464,7 1984-1997 1678•2 1 155,8 44,1 49,7 378 770 992,7 Moyenne 1984-1997 119,86 71,82 1 1 76,2 161,64

l

33,19 11,13 3,15

i

3,55 27 55

Tableau 1-2: Précipitations moyennes mensuelles en (mm) (D'après la station météorologique de Hamala -Mila-).

70,9

- Précipitation

J F M A M J J A S 0 N D

MOIS

Fig.1-6: Précipitations moyennes mensuelles en (mm)

(D'après la station météorologique de Hamala-Mila).

0

2028,9

144,92

L'effet de l'ajout de sable de Sidi Abd ei Aziz (Jijel) sur le potentiel de gonflement de l'argile d'EI Kherba (M:tla).

18

Total

9497, 11

CHAPITRE 1: CADRE GEOLOGIQUE ET HYDROCLIMATOLOGIQUE 19

IV -2 :Température :

L

a température et les précipitations constituant les éléments majeurs réag

i

ssant

l

e climat

d'une région. C'est bien évident qu'une variation considérable de température entre le jour et la nuit : chute de la température dans la nuit par exemple et son élévation durant le jour a un effet négatif sur le comportement des sols et des roches~ car e11e faciJite la phénomène de

gel et dégel (thermoclastie)

.

En observant pour les deux stations (Tableau 1-3 et 1-4 ; Fig. 1-7 et I-8) on voit que : La température moyenne inter -annuelle est égale à 17.38°C (Station de Hamala)

et

15.37°C (Station de Ain el Bey).

Les mois les plus chauds sont : Juin, juillet~ Août, Septembre avec un maximum de température remarquée au mois de Juillet égale à 27,57°C.

Total 1990-2000 Moyenne 1990-2000 J F M A M J J A

s

0 72,6 84,6 109,2 132,9 195 245,9 272,4 285 241,3 183,7 6,6 7,96 9,92 12,08 17,72 22,35 24,76 26 21,33 16,7

Tableau 1-3: Températures moyennes mensueJles en (°C) (D'après la station météorologique de Ain el Bey - Constantine).

N 124,6 11,32 30

1

-+-

Température 25

~

20 Q: 15

i

10 5 0 -+-~~~~~~~~~~~~~~~ J F M A M J J A S O N D MOIS

Fig. 1- 7: Températures moyennes mensuelles en (°C) (D'après

la station météorologique

de

Ain el Bey-constantine).

D 85,5 7,77

L'effet de rajout de sable de Si di Abd el Aziz (Jijel) sur le potentiel de gonflement de largile d'El Kherba (Mila).

Total 2033 185

CHAPITRE 1 : CADRE GEOLOGIQUE ET HYDROCLIMATOLOGIQUE J Total 1984- 126 1997 Moyenne 1984- 9,01 1997 F M A M J J A

s

0 150 178,2 204 258,7 328,9 387,9 374 323,7 262,9 10,7 12,73 14,71 18,47 23,49 27,56 26,69 23,15 18,77

Tableau 1-4 : Températures moyennes mensuelles en (°C) (D'après la station météorologique de Hamala- Mila).

N 185,6 13,25 30 25 -+--Température

~

20 0: 15

i

10 5 0 -+-~~~~~~~~~~~~~~~ J F M A M J J A S O N D MOIS

Fig. 1-8: Températures moyennes mensuelles en (°C) (D'après la station météorologique de Hamala - Mila).

IV-3 : La relation entre la température et la précipitation :

20

0

141

10,12

En étudiant la relation entre la température moyenne mensuelle et les précipitations totales, on constate que la période sèche s'étale du mois de Mai au mois d'Octobre, cette période c'est la succession des mois secs. Un mois sec est défini selon Bernulet et Gaussen : comme celui ayant un total de précipitation en (mm) égal ou inférieur au double de la

température moyenne

p

:s

2T.

Par comparaison on remarque que les données de la station météorologique de Hamala et sur une période de 14 ans (1984-1997) donnent presque les mêmes résultats que celle de Ain el Bey :

L'effet de l'ajout de sable de Sidi Abd el Aziz (Jijel) sur Je potentiel de gonflement de l'argile d'EJ .k."herba (Mila).

1

Total 1

2921 1

1 208,7 1

CHAPITRE 1: CADRE GEOLOGIQUE ET HYDROCLil\rlATOLOGIQUE 21

Une période sèche qui s'étale du mois de Mai jusqu'au mois d'Octobre et l'autre humide commence de la fin d'octobre s'étale jusqu'à la fin d'avril, mais avec une pluviosité

plus élevée que celle de la station de Ain el

Bay

(Constantine).

::

1

z ₁₂₀ 0

s

100

:

f

ii:: 0 w a:: o. 40 20 0 J - - -Précipitation --+-Température

Fig. 1-9: Diagramme ombrothèrmique

(D'après la station météorologique de Ain el Bey).

T

60 - Précipitation -+-Température

+

50 1 w

t

40

~

i

30w o. 20

==

_w t-10 0 T M A M J J A

s

0 N D MOIS

Fig. 1-10: Diagramme ombrothermique

(D'après

la

station

météorologique de Hamala).

CHAPITRE I : CADRE GEOLOGIQUE ET HYDROCLIMATOLOGIQUE

22

IV-5 : L'humidité :

C'est un état de climat correspondant à la qualité de vapeur d'eau dans l'air. Elle peut

accélérer le phénomène d'altération chimique à la surface comme l'Oxydation.

Vu le manque de données au niveau de la station de Hamala (Mila), on a utilisé celles de la station de Ain el Bey (Constantine). L'humidité relative varie entre un minimum de

50

%

au mois de Juillet et maximum de 80 % au mois de Décembre et Janvier. (Tableau l-5

,

Fig.I-11 ).

Total 1990-. 1999 Moyenne 1990-1999 J F M A M .J .J A

s

0 N 797 775 742 721 668 574 543 525 626 676 750 80 78 74,2 72,l 66,8 57,4 54,3 52,5 62,6 67,6 75

Tableau 1-5: L'humidité relative moyenne(%)

(D'après la station météorologique de Ain el Bey - Constantine).

90 80 70 w 60

....

ë 50 :ë 40 :::> ::i: 30 20 10 -+-L'humidité O +---~---,~-.---~---,~-.---~---,~~~---,----.. J F M A M J J A S 0 N D MOIS

Fig. 1-11: Humidité relative moyenne en(%)

(D'après la station météorologique de Ain el Bey - Constantine). D

794 79,4

L'effet de l'ajout de sable de Sidi Abd eJ Aziz (Jijel) sur Je potentiel de gonflement de l'argile d'EI Kherba (MiJa).

Total

8191

CHAPITRE I: CADRE GEOLOGIQUE ET HYDROCLIMATOLOGIQUE 23

IV-6: L'aridité:

C'est l'état du climat qui permet d'évaluer le phénomène de dégradation, d'érosion et par conséquent de l'instabilité des sites dans la région. Cet état est exprimé par l'indice

d' ar-idité (I) de E. Mortonne d'où la formule :

Pmoy/An - 1 : Indice d'aridité;

I= - - - - avec: - Pmoy: Précipitations moyennes annuelles (mm);

Tmoy+lO -Tmoy: Température moyenne annuelle (°C).

Pour: I < 5 : Climat hyper aride ;

5 < I < 7,5: Climat désertique;

7, 5 < I < 10 : Climat steppique ~

10 < I < 20 : Climat semi-aride~

20 < 1 < 30 : Climat tempéré.

Pour la région de Mila :

674,78

I = = 24 ,59 - - - • Climat tempéré.

17 ,44+10

Conclusion :

D'après l'indice d'aridité, nous situons notre région dans l'étage climatique tempéré. La quantité importante des précipitations joue un rôle primordial dans l'accélération

des mouvements de terrains. Elle contribue à l'alimentation des nappes aquifères.

L'humidité et l'aridité sont deux facteurs très importants dans la région, vu leur rôle dans l'accélération de l'altération chimique et physique des sols et des roches.

La présence d'eau avec la température, très variable facilite la désagrégation physique des roches (gélifraction), ce qui influe sur les caractéristiques mécaniques, des roches.

CHAPITRE II: DEFINITION ET CLASSIFICATION DES SOLS 24

Introduction :

Les sols sont généralement le résultat de la désagrégation mécanique ou chimique des roches de l'écorce terrestre.

On peut dire qu'un sol est constitué d'm1 ensemble des particules solides entourées de vides,les particules solides sont des grains minuscules de différents minéraux alors que les vides peuvent être remplis d'eau,d'air ou d'air et eau en proportions variables.

1 - Classification des sols :

Il existe plusieurs systèmes de classification des sols basés généralement sur la taille des particules, ou sur quelques autres propriétés comme la plasticité et la compressibilité .La classification des sols à partir des caractéristiques granulométriques est couraniment utilisée.

Le système unifié de classification des sols identifie les sols selon leur texture et leur plasticité .Les sols sont groupés d'après:

• Les pourcentages des classes granulométriques particulières.

• La forme de la courbe granulométrique.

• Les caractéristiques de plasticité et de compressibilité.

1-1 : Les principaux types de sols:

sols :

Le système unifié de classification des sols tient compte de trois principaux types de

• Les sols à gros grains : qui contiennent 50 % moins de fines. Ces sols connaître 3 calibres des particules ;

- Les Caillaux: particules de dîaniètre supérieur à 75 mm;

- Les graviers: particules dont la taille est comprise entre 4,75 et 75 mm ;

- Les sables: particules dont la taille est comprise entre 0,075 et 4,75 mm.

• Les sols à grains fins : qui contiennent plus de 50 % de fines.

• Les sols fortement organique : tels les tourbeux, les sols fangeux, les sols à humus, ou les sols marécageux.

CHAPITRE II: DEFINITION ET CLASSIFICATION DES SOLS 25

1-1-1 : Les sols fins (Les argiles):

Les argiles proviennent de l'altération et de la dégradation des roches : altération physique sous l'effet des variations de température et surtout altération chimique au contact de l'eau qui permet la dégradation en particules très fines.

La définition que nous retiendrons est celle des mécaniciens des sols qui définissent

la fraction argileuse d'un sol comme étant la teneur en particules de moins de 2 à 5 µm de

diamètre.

Parmi

toutes les familles d'argiles existantes,

celle

des argiles gonflantes présente

un

grand intérêt en raison de son utilisation dans de nombreux contextes

en

génie civil et géotechnique, les argiles subissent des variations de volume lors de la modification de teneur en eau qui entraîne la modification de comportement mécanique de ces derniers.

A:Microstructure des argiles: A-1: structure de base :

La cristallite (unité structurale) est composée d'un feuillet et d'un inter feuillet Un

feuillet est formé de deux ou trois couches.Il existe deux types des couches :

)o. La couche tétraédrique (Si04) :

Quatre atomes d'oxygènes disposés au sommet d'un tétraèdre régulier enserrent un

atome de silicium,

les

tétraèdres se combinent entre eux pour former des couches (plans)

dites couches tétraédriques. [3] (27]

e •

Silicium

(a) (b)

Fig. 11-1 : a) Unité tétraédrique à cœur de siJiciwn; b) Schéma d'une couche de tétraoore avec arrangement hexagonal.

CHAPITRE II: DEFINITION ET CLASSIFICATION DES SOLS 26

.>

La couche octaédrique : Ali (OH)

6:

Ah (OH) 6 et éventuellement de magnésium MgJ (OH)fü 6 ions hydroxydes enserrent

un atome d'aluminium ou de magnésiwn. Les octaèdres se combinent également pour former des couches planes dites couches octaédriques. [3] [27]

•

(a)

(b)

Alu

mi

nium o

u

ma

..

m~ium

Fig. II- 2: a) Unité octaédrique; b} Structure en couche à base d'octaèdre de Brucite Mg (OH)2 ou de Gibbsite et Al (OH)3.

Suivant l'ordre d'empilement des couches octaédriques (0) et tétraédrique (T), Jes

minéraux argileux sont classés en deux. types :

.>

le type de feuillets T.O ou l :1:

Formé d'une couche tétraédrique Tet d'une couche octaédrique O. Ces argiles, dont

1 'unité structurale de base est dissymétrique, sont représentées par le groupe des kaoJinites et des Serpentites. Ces dernières étant beaucoup plus rares. [13]

• O n"lktum

Fig. 11-3: Assemblage d'une couche octaédrique et d'une couche

tétraédrique pour une argile T.0 (l:l).

CHAPITRE II: DEFINITION ET CLASSIFICATION DES SOLS

)- Le type de feuillets T.O.T ou 2:1:

Formé d'une couche octaédrique 0 interposée de deux couches tétraédrique T. Ces argiles qui présentent une unité structurale de base symétrique, comportent de nombreux groupes (illites, smectites, chlorites) dont la structure et les propriétés sont très variables. [13]

A-2: classification des argiles :

Le feuillet élémentaire idéal se compose d'un empilement de 2 ou 3 unités de base.

27

Les liens de covalence et les liaisons ioniques assurent la structure rigide du feuillet

élémentaire ; des liaisons moins fortes mais essentielles, assurent

r

assemblage des feuillets élémentaires.

Dans chacun des feuillets décrits précédemment; les cations peuvent être remplacés par d'autres de taille voisine mais pas nécessairement de la même valence.

On parle de substitution isomorphe car les dimensions du feuillet restent quasi inchangées.

Ces substitutions entraînent alors un excès de charges négatives a la surface des feuillets.

Cette électro-négativité est une caractéristique intrinsèque des matériaux argileux. A l'échelle microscopique des argiles, on peut distinguer :

• La structure ; • La texture.

Les quatre types d'argile les plus couramment rencontrés sont la kaolinite, l' illite, la montmorillonite et les chlorites. [7]

)- la kaolinite (S4 010) AJ4 (OH)s :

Les kaolinites sont des argiles dites peu gonflantes .une particule d'argile est formée d'un empilement de plusieurs feuillets. Chaque feuillet à une épaisseur approximative de 7A0

est composé d'une couche de silice et d'une couche d'alumine (fig. II-4).

Le contact entre les feuillet se fait suivant un plan contenant des ions d 'hydroxyles 011 de 1 'octaèdre et des ions d'oxygène 02-du tétraèdre.

Les feuillets sont alors soudés les uns aux autres par des forces de liaison très

CHAPITRE II: DEFINITION ET CLASSIFICATION DES SOLS

28

importantes rendant la kaolinite peu sensible au gonflement ainsi une particule de kaolinite sera constituée, par exemple , de quelques centaines de feuillet et pourra voire une épaisseur de quelques dizaines de micromètres.

Ces particules sont stables et leur structure élémentaire n'est pas affectée par la présence d'eau. (23] [24) Al hai on forte St

)J

--AI

-

'"'-

t

7

A _Si Al Al Si

Fig. II -4 : Structure particulaire de la kaolinite. (Mouroux et Al, 1987).

)- l'Illite (K, H20)2 Sis (AJ, Fe, Mg) 4.6020(0H)4:

Les illites sont des argiles dites potentiellement gonflantes les liaisons entre les feuillets de ce minéral sont moins fortes que celles de la kaolinite.

Le feuil1et élémentaire de 1'i11ite est composé d'une couche d'alumine comprise entre deux couches de silice. L'épaisseur d'une feuillet est d'environ 1OA0

(fig. II-5).

Des substitutions de Al3+ par Mg2+ et Fe2+, ainsi que de Si2+ par AJ3+ sont possibles. Le déficit de charge qui en résulte est compensé par des cations de potassium K+. La présence de ces cations contribue à renforcer les liaisons inter feuillets.

La particule d' illite comportera, par exemple, une dizaine des feuillets et pourra avoir une épaisseur de quelques centièmes de micromètre. L'espace crée à l'intérieur du feuillet de silice occupé par un ion K+ qui par sa présence, indique un lien fort entre les couches.

Le comportement des illites se rapproche alors de celui des kaolinites. [23] [27)

CHAPITRE II: DEFINITION ET CLASSIFICATION DES SOLS

St / Al

Al I Mg I Fe

•

•

ion?' K ~ éta.bli!l>SUnt une

liaii>on assc7. forte entre le: ·

feuillets

Fig. 11-5: Structure particulaire de rillite. (Mouroux et al, 1987).

)- Les chlorites (OH) 4(Si Al)8 (Mg, Fe)<;Ozc>:

IJ

est nécessaire de citer les chlorites du fait que leurs propriétés se rapprochent de celles des argiles. Leurs structures est cependant plus complexes, et se compose de deux feuillets de micas entre les quels s'insère un feuillet de brucite.

29

En fait, le déficit de feuillet de mica est rarement comblé par le feuillet de brucite et des cations interchangeables se logent dans les espaces crées au sein de feuillets de mica. De l'eau peu alors pénétrer entre les feuillets, provoquant ainsi un accroissement de l'inter

distance et donc un gonflement. Cependant, les édifices

de

brucite tendent

à

coller les

feuillets ]es uns aux autres et donnent ainsi au,-x ch1orites une certaine cohésion,

contrairement aux feuillet des minéraux argileux, qui sont libre de glisser les uns aux autres. [23] [27]

feuillet élémentair-c

14Â

i

reuillc• brucitiqm

Fig. II -6 : Structure particulaire de chlorite. (Mouroux et Al, 1987).

CHAPITRE II: DEFINITION ET CLASSIFICATION DES SOLS 30

~ La montmorillonite :(OH)4 SisAl10,J) 020, n H20:

Les smectites (montmorillonites) sont des argiles dites potentiellement très gonflantes.

Le feuillet élémentaire est composé, comme pour l'illite, d'wie couche d'Alumine comprise

entre deux couches de silice.

Les couches de silice, un ion Si4+ sur quatre est remplacé par un ion Ah, l'épaisseur

d'un feuillet est d'environ 10A0 _(Fig.IT-7)

Les liaisons entre les feuillets sont moins fortes que celle des kaolinites et des illites.

La faiblesse de ces liaisons leur contère de grande surface spécifique et de fort

potentiel de gonflement. (23] [24] St Ail Mg IOÂ /...--=--=-=-'--=~~'--,-'--'---'='--''--...,,.. 1110 haîsoru

~

I f Ms

~-faihtcr. Si

~

-

-

-

-

-

-

-

---A) B)

Fig. li -7 : Structure particulaire de montmorillonite.

(Mouroux

et

al, 1987)

.

A-3: Surface spécifique des argiles :

L'argile est composée de la surface externe comprise entre les particules et la surface

interne correspondant à l'espace inter foliaire. L'augmentation de la surface spécifique

donne un pouvoir de gonflement plus important et par conséquent un potentiel de

gonflement plus élevé.

Les caractéristiques de ces argiles sont résumées dans le tableau ll-1 :

CHAPITRE II: DEFINITION ET CLASSIFICATION DES SOLS 31

Nom Type Nombre de Diamètre Epaisseur Surface

feuillets par d'une d'une spécifique en

particule _particule particule m3/g

(µm). (µm)

Kaolinite 1 : 1 100 - 200 0.1 -4 1 - 10 10-20

Illite 2 :1 1 - 10 0.1 - 1 0.003 -0.01 65-100

Montmorillonite 2 :1 1 0.1 0.001 700- 840

Chlorite 2 :1 l 0.1 0.005 800

Tableau 11-1 : Caractéristiques des argiles.

A-4: Texture des argiles :

La texture des minéraux argileux dépend du mode de sédimentation et de l'état de consolidation. Une roche argileuse

qui

présente une organisation serrée et orientée des particules d'argile n'a pas le même gonflement qu'un sol argileux dont la sédimentation a été rapide et récente et pour lequel la distance entre les plaquettes est maximale. Cette organisation des minéraux argileux est la principale cause de gonflement. [2]

La texture des matériaux argileux se superpose aux organisation des autres minéraux non argileux qu'ils renferment.

L'hétérogénéité rend la structure et la texture extrêmement complexes surtout lorsque les minéraux argileux sont cimentés par d'autres minéraux carbonatés.

L'évolution de la microstructure en fonction de l'hydratation peut être observée à l'aide de microscope électronique à balayage (M.E.B). [2]

La fig. H-9, présente des images de ces argiles prises au microscope électronique à balayage. Les observations au microscope électronique à balayage permettant d'analyser l'évolution de la texture au cours du gonflement.

CHAPITRE II: DEFINITION ET CLASSIFICATION DES SOLS 32

Kaolinite

lllite MOiilmrillonite

Fig. II -8: Photographies au microscope électronique à balayage [3].

B: Interaction eau - argile :

B-1: Les différents types d'eau autour des feuillets:

Le caractère dipolaire de la molécule d'eau lui confère Ja propriété d'être attirée par

l'intermédiaire de ses extrémités positives à la surface négative des minéraux argileux. Cette

attraction modifie le propriétés hydrodynamiques de l'eau est cela dépend de la distance

entre les molécules d'eau et la surface argileuse.

Trois types d'eau existant dans la matrice argileuse peuvent être distingués. [2]

). L'eau libre:

Remplissant les macro pores entre les particules, elle peut être éliminée par séchage à

l'étuve à une température de 105°C.

). L'eau liée:

Occupant les espaces inter fouîlliaîres par des interactions chimiques et électriques; elle

a besoin d'une température élevée de 200°C pour être évacuée.

Sa densité et surtout sa viscosité sont plus élevées que celle de l'eau libre. Sa quantité

totale dépend de la surface spécifique, de la densité de charge et de la capacité d'échange

cationiq ue des minéraux argileux.

~ L'eau cristalline:

Se situe au niveau des feuillets argileux et a besoin d'une température de 550°C pour

être éliminée.

CHAPITRE II: DEFINITION ET CLASSIFICATION DES SOLS 33

B-2: Interaction eau - argile :

Selon la force des liens unissant les feuillets d'argiles, ceux-ci autorisent ou non l'arrivée d'eau dans l'espace inter-foliaires. Nous avons vu, avec la classification des argiles que chez certaines argiles (kaolinite, illite), l'eau ne peut s'engager entre les feuillets. Ces argiles sont faiblement gonflantes.

En revanche, dans les smectites, la faible liaison entre feumets fait que chaque espace inter-feuillet peut hydrater:

Les smectites font partie des argiles dites« gonflantes». Ainsi, dans certaines argiles, l'eau peut latéralement s'engouffrer dans l'espace inter-feuillets, les feuillets s'écartent, et la liaison entre deux feuillets paraBèJes doit alors être assurée différemment.

Le deuxième fait essentiel du gonflement est que l'interaction eau argile est liée aux ions présents dans l'eau. Les cations présentent en solution sont attirés vers les surfaces des feuillets d'argiles chargées négativement : ils sont par ailleurs repoussés de ces surfaces par la force osmotique qui tend à unifonniser la concentration en cations dans la solution, il résulte de ces deux effets opposés une certaine distribution des cations au voisinage des feuillets. De même, les anions qui sont repoussés électrostatiquement par les feuillets, mais repoussés vers ceux-ci par osmose, ont une distribution spatiale particulière au voisinage des feuillets, il en résulte que la distribution des ions dans l'espace inter-foliaires , est en générale différente de celle dans les gros pores, ce qui se traduit par une différence entre les pressions osmotiques « interne » et « externe » aux particules, et donc par des forces

exercées sur les feuillets et qui tendent à les écarter. Nous verrons plus loin, les modèles utilisés pour estimer ces pressions osmotiques. Néanmoins, cela permet de comprendre l'origine du gonflement des argiles. (13]

CHAPITRE II: DEFINITION ET CLASSIFICATION DES SOLS 34

1-1-2- les sols grenus (sables):

Le sable, est une roche sédimentaire meuble, constitué de petites particules provenant de la désagrégation d'autres roches dont la dimension est comprise entre 0.063 et 2 mm.

>

caractéristiques :

Une particule individuelle est appelée sable. Les sables sont classés selon leur granulométrie (la grosseur des grains).

Le sable se caractérise par sa capacité à s'écouler, plus les grains sont ronds, plus le sable s'écoule facilement, le sable artificiel obtenu par décapage ou broyage mécanique de roches, est principalement composé de grains aux aspérités marquées, on peut également différencier un sable qui a été transporté par le vent d'un sable transporté par l'eau. Le premier a une forme plus anguleuse que le deuxième qui est plus rond.

Le sable est souvent un produit de décomposition du granite du fait de l'érosion, le plus fréquent de ses composants est le quartz, le constituant le moins altérable du granite.

Les grains de sable sont assez légers pour être transportés par le vent et l'eau. Ils s'accumulent alors pour former des plages et des dunes.

Le sable peut avoir plusieurs couleurs en fonction de sa nature : noir ou blanc.

>

propriété :

Le sable forme naturellement des pentes stables jusqu'à environ 30°, au de là de cet angle, il s'écoule par avalanches successives.

>

utilisation :

Le sable est utilisé pour faire des bétons et comme matière première du verre. Il peut être utilisé pour filtrer les liquides. 11 est également un élément important de l'industrie touristique. Lorsqu'il est présent sur les plages et les dunes ou il est également indispensable à la protection de la cote.

Dans notre étude on l'utilise comme un élément de stabilisation contre le phénomène de gonflement.

CHAPITRE II: DEFINITION ET CLASSIFICATION DES SOLS

1 -2: Les principales classifications: 1-2-1: Classification triangulaire :

Cette méthode est utilisée par les agronomes à partir des pourcentages relatjfs en poids de sable, d'argile et de limon. Ces pourcentages sont obtenus par ranalyse

granulométrique et sédimentométrique.

1-2-2: Classification à partir de diagramme de Casagrande (diagramme de plasticité) :

On utilise ce diagramme dans le cas où on connant WL, Wp, Ip.

35

On introduit la limite de liquidité en abscisse et l'indice de plasticité on ordonnée. Il donne la nature de sol fin et leur plasticité.

.e

~ 'ô

·=

., os Q. 4> "Cl 4> 0 ~ Q .... 50 40 30 :20 JO

_,,,v

,..r!IMONS LP

o---+---+---+---+..,.... -_r..,,. c~a"(;SOLS OROA?-ilQt.ra PEU PLAST!QUES Op

V

l 1

SOLS ORQJl.NIQU~ 11tES PLASTIQUES

1

OO 10 20 30 90

Lünit.e de liquidité WL

Fig. 11-9 : Le diagramme de plasticité (D'après Casagrande).

'°'

1-2-3: Classification à partir de la granulométrie et des limites d' Atterberg:

Ces classifications sont les plus utilisées actuellement car elles regroupent plusieurs paramètres en même temps. La classification LCPC, ci-dessous, des sols grenus, et le diagramme de Casagrande pour les sols fins.

La classification LCPC ci-dessous qui utilise en même temps les caractéristiques physiques de la partie fine et celle de la partie grenue, ce qui reflète bien la nature du sol.

CHAPITRE II: DEFINITION ET CLASSIFICATION DES SOLS 36

CLSSIFICATION L C .P. C DES SOLS GRENUS (plus de 50 % des éléments> 0.08 mm)

définition symboles Conditions appellations

/\

8 GB Dw > 4 Grave propre bien

~

-

E _(Gw)

_Cu=

_{DIO gradué} -Il) _Oô Er

§

0

9

2

:a

s _{C = D3o} § 13

s

·c D10.D60 compris entre

=

·:a; <D 0

""

j

'#.

'"

_~ l et3

GM Une des conditions de Gb Grave propre mal

0

.

s

0 0

/\ ::E (Gp) non satisfaites gradué

en

....

s:: ~ Il) 8 OO

GL Limites d'Atterberg Grave limoneux

•Il) 0

au

-

9

~

Cil s _{(GM) dessous de la ligne A}

.g

i::: Q)

s

~ -0 ::V 0

""

U'.l V) _'#.

g2

Il) N

GA Limites d'Atterberg Grave limoneux

~ ... au

~

Cil

1

~

;::s _{"' (GC) dessus de la ligne A}

0

-

p.. ..e t:l..

ê

§

SB Cu =~>-6 D Sable propre bien

OO (Sw) DIO gradué OO 0 0

9

0 _s C =

D3/

/\. i:::

s

Cil •Q) c DwD60

=

_Il) :a; Et

""

E '#. comprise entre 1 et 3 •Il)

'"

~ Q) ~ Cil "'

Sm Une des conditions de Sb Sable propre mal

i::: Il)

'ô

~

~ ::E _{(Sp) non satisfaite}

0 gradué

V)

lîl ~ Il) SL Limites d'Atterberg au Sable limoneux

~

v

~ en

~

;::s N (SM) dessous de la ligne A

-

...

p.. Il) 1:/) _~

Cil _' SA Limites d'Atterberg au Sable argileux

;::s _ë

-

p..

t

(SC) dessus de la ligne A

ê

Lorsque: 5 % <%inférieur à 0,08 mm< 12 % on utilise un double symbole

Tableau 11-2: Classification LCPC des sols grenus. [19)

CHAPITRE III : ETUDE GEOTECHNIQUE 37

Introduction :

Indépendamment de l'obligation légale faite au maître de l'ouvrage public de faire réaliser une étude géotechnique, tout constructeur doi~ dans son propre intérê~ prendre en

compte la nature du sous sol pour adapter son projet en conséquences, définir le système de

fondation de l'ouvrage avec le meilleur rapport sécurité/coût et se garantir contre les effets de la réalisation des travaux sur les constructions voisines.

L'étude géotechnique comporte des essais in-situ et des essais au laboratoire. Le phénomène de gonflement est concerné, beaucoup pJus,

par

des essais au laboratoire. Dans ce chapitre on donne les propriétés (physiques, minéralogiques et mécaniques) des sols à déterminer par les différents essais de laboratoire.

1 - Mesure des paramètres d'identification au laboratoire.

1-1: Les paramètres physiques:

1 -1 -1 : La teneur en eau naturelle (w):

C'est le rapport du poids de reau au poids des grains solides, il s'exprime par la relation suivante :

Ww: le poids de

reau

Wt : Je poids total du sol. W s : le poids des grains solides

La méthode de calcul de la teneur en eau est très simple, on prélève un échantillon du sol, dont on mesure la masse totale,. en le fait ensuite sécher dans une étuve à 110°C~ jusqu'à ce que sa masse atteigne une valeur constante, on doit tenir compte de la masse constante, on le soustrayant de la masse totale et de la masse du sol sec. Donc on peut calculer la teneur en eau par la relation précédente. [21]

La connaissance de ce paramètre est très importante car elle permet d'apprécier l'état dans lequel se trouve le sol et ainsi avoir une idée des travaux à entreprendre par la suite

(drainage par exemple).