Influence de la texture des sols sur leur stabilite structurale

HAL Id: hal-02730326

https://hal.inrae.fr/hal-02730326

Submitted on 2 Jun 2020

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Influence de la texture des sols sur leur stabilite structurale

Gwendal Monnier, D. Kheyrabi

To cite this version:

Gwendal Monnier, D. Kheyrabi. Influence de la texture des sols sur leur stabilite structurale. Comptes

rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des sciences. Série D, Sciences naturelles, Gauthier-

Villars, 1966, 262, pp.485-487. �hal-02730326�

C. R. Acad. Sc. Paris, t. 262, p. 485-487 (24 janvier 1966). Série D

AGRONOMIE. — Influence de la texture des sols sur leur stabilité structurale.

Note (*) de

et

présentée par M. Jean Orcel.

L'état physique d'un sol est caractérisé par sa structure qui résulte du mode d'arrangement des particules primaires et secondaires qui le constituent. Les particules secondaires ou agrégats, résultent de l'asso- ciation par l'argile des particules primaires, limons et sables de diffé- rentes dimensions. Or, cette association a tendance à être détruite par l'action de l'eau et l'on dit que la structure est plus ou moins stable selon que les agrégats résistent plus ou moins à cette action.

S. Hénin a montré que la stabilité structurale dépendait essentiellement de deux propriétés du sol : sa cohésion à l'état humide, C,„ et sa mouilla- bilité. Si cette dernière est fonction de la nature et de la quantité des matières organiques présentes dans le sol, la cohésion de la terre humide, elle, paraît liée à la nature et aussi à la taille des constituants minéraux du sol.

Divers auteurs ont ainsi montré que, toutes choses égales par ailleurs, la stabilité structurale augmentait avec le taux d'argile (particules < 2 p.) et qu'elle était affectée par les proportions relatives de certaines classes granulométriques.

Nous avons cherché à préciser expérimentalement ce comportement en fonction non seulement de la teneur en argile, mais aussi de la taille des particules qui lui sont associées.

Dans un premier temps, nous avons opéré sur des échantillons préparés en mélangeant des quantités croissantes d'une même argile de sol a, saturée en calcium, à du limon fin 1 ^{(2,20 VI} à du limon grossier L (20,50 v.), à du sable fin s (63,16o p-) ou à du sable grossier S (0,280-1,2 mm). Le mélange des constituants a été obtenu par malaxage dans des quantités d'eau suffisantes pour conférer au matériau une certaine fluidité sans provoquer de séparation par sédiMentation des différentes fractions.

La stabilité structurale a été appréciée par la méthode de Hénin ( 4 ) sur des agrégats de dimensions moyennes comprises entre ï et 2 mm séparés par broyage à sec de ces différents échantillons. La mesure consiste à déterminer la proportion d'agrégats restant sur la toile d'un tamis de 200 p.

d'ouverture de maille, après un tamisage effectué sous l'eau dans des conditions standard.

Dans le tableau ci-après (première ligne pour chaque mélange), nous avons exprimé les taux d'agrégats stables A.g e) en valeur relative, la base ioo représentant le taux d'agrégats fourni par l'argile pure (54 %).

On constate d'abord que, dans tous les cas, la stabilité, nulle en l'absence

d'argile, croît au fur et à mesure que la proportion de celle-ci augmente

( 2 )

Stabilité structurale et cohésion de terre humide des mélanges à deux constituants.

Les chiffres en gros caractères — maximum pour la série.

/ ( Age ....

•

—• •

• ( Ch(*)...

s. 5 Age....

( Ch(*)...

Age ....

• Ch(*) ...

Argile ( %).

,

am...---...

0.

o o

— o

— o

— 10.

o 13 o 5 o 1,5 I 1,5

20.

I 16

0,7 8,5 0,3 3 17

2,5

30. 40. 50.

4

42 z 36

2o 32 35

I 7 ²⁷

ro 13

3 14 46

4, 5 7 7. 5

32 48 66

3,0 4,5 6

60.

1443 3 66 19 78 10 85 9

70.

136 24 Ioo 16 97 i4 94 Io

80.

124 19 124 13 I I I 16 107 12

90.

104 15 120 13 118 14 110 ro

100.

roo Io 100 Io ioo ro ioo Io Age, stabilité; Ch, cohésion à l'état humide.

(*) moyenne sur 3o agrégats.

dans le mélange — et cela jusqu'à un maximum (nombres en gros carac- tères dans le tableau) qui est toujours atteint pour une teneur en argile inférieure à wo %. On peut voir là une confirmation du rôle essentiel et très général joué par l'argile en tant que facteur de stabilité.

Si l'on apprécie la « cohésion à l'état humide » Ch (deuxième ligne du tableau pour chaque mélange) des divers échantillons en mesurant la résistance à l'écrasement d'agglomérats humectés préalablement avec précaution pour éviter leur désagrégation par éclatement, on constate qu'elle varie dans ses grandes lignes, comme la stabilité. C'est donc bien en jouant le rôle d'un ciment relativement résistant à l'eau que l'argile, lorsqu'elle est floculée, agit sur la stabilité structurale.

Pour les échantillons présentant des teneurs de plus en plus élevées en argile, la stabilité, après être passée par un maximum décroît légèrement;

la cohésion Ch subit une variation semblable mais de plus grande ampleur.

Cette anomalie résulte de l'apparition, lors de l'humeetation même très ménagée des échantillons, d'une fissuration d'autant plus dense que le matériau est plus argileux. Ce phénomène, indépendant de l'éventuelle destruction par éclatement des agglomérats, affecte dans le même sens mais avec des intensités différentes les mesures de stabilité et de cohésion : dans le premier cas il entraîne une diminution moyenne de la taille des particules délimitées par les fissures qui sont effectivement soumises au test; quant aux mesures de cohésion, elles ne portent plus seulement sur la cohésion intrinsèque du matériau, mais reflètent aussi et surtout l'exis- tence de lignes de moindre résistance plus ou moins nombreuses dans les agrégats.

Si les résultats obtenus montrent que les grandes lignes de la stabili-

sation par l'argile sont communes aux quatre combinaisons étudiées, ils

mettent, de plus, en éNidence l'influence notable de la dimension des

particules complémentaires sur les modalités de cette action.

( 3 )

Tout d'abord, les premiers agrégats stables apparaissent pour des teneurs en argile plus faibles en présence de limon fin (2,20 p.) qu'en présence de limon grossier ou de sables fins (20,200 p.). De plus, le maximum de stabilité atteint est plus élevé en présence d'éléments fins (< 5o p.) qu'en présence de sables (> 5o p.). Par ailleurs, la teneur en argile pour laquelle ce maximum est atteint est d'autant plus élevée que les fractions qui lui sont associées sont plus grossières.

Dans tous les cas précédents, les différences de cohésion de terre humide traduisent l'influence de la taille des constituants du squelette sur le pouvoir de cimentation des colloïdes argileux et fournissent ainsi des éléments d'interprétation.

Les mélanges riches en sables grossiers (plus de 6o %) posent toutefois un problème particulier en dérogeant à la règle générale. En fait, les agrégats stables correspondants sont beaucoup plus riches en argile que l'échantillon dont ils sont extraits. L'argile ne réussit à englober les sables grossiers que lorsque sa proportion dans le mélange atteint 4o ou 5o %.

Ainsi, si nous restons dans la gamme des teneurs en argile inférieures à 5o %, les plus fréquentes dans le milieu naturel, la présence de limon fin et de sables grossiers apparaît, pour des raisons différentes, comme favorable à la formation d'agrégats stables; le limon grossier et le sable fin ont toujours dans cette gamme des actions comparables justifiant ainsi l'appellation de sables très fins parfois attribuée aux particules comprises entre

et 5o p..

D'un point de vue plus général, il apparaît évident que, même en l'absence de matières organiques, la seule teneur en argile, si bien définie que soit la qualité de celle-ci, ne permet pas de prévoir l'un des compor- tements physiques les plus globaux et les plus importants du sol. Même dans le cas de matériaux dont la granulométrie est très simple, on doit faire appel à la notion de texture qui rend compte à la fois de l'action principale de l'argile, et de l'interaction des différentes classes granulo- métriques. Nous montrerons ultérieurement que cette conclusion prend une importance encore accrue dans le cas d'échantillons dont la granulo- métrie est plus complexe.

(*) Séance du Io janvier 1966.

( 1) S. HÉNIN et G. MONNIER, C. R. V le Congrès international de la Science du Sol, 1, no 7, Paris, 1956, p. 49-52.

(Laboratoire des Sols, C. N. R. A., Versailles, Yvelines.)