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Article

1 - SUCCION DANS LES SOLS

2 - TECHNIQUES DE CONTRÔLE ET DE MESURE DE LA SUCCION

3 - PROPRIÉTÉS DE RÉTENTION D’EAU

4 - TRANSFERTS D’EAU DANS LES SOLS NON SATURÉS

  • 4.1 - Équations de transfert en phase liquide
  • 4.2 - Équations de transfert en phase gazeuse

5 - TECHNIQUES DE MESURE DE PERMÉABILITÉ

6 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : C301 v1

Conclusion
L’eau dans les sols non saturés

Auteur(s) : Pierre DELAGE, Yu-Jun CUI

Relu et validé le 20 juil. 2020

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Version en anglais English

Auteur(s)

  • Pierre DELAGE : Professeur à l’École nationale des ponts et chaussées (ENPC) - Directeur de recherche au Centre d’enseignement et de recherche en mécanique des sols (CERMES)

  • Yu-Jun CUI : Directeur de recherche au Centre d’enseignement et de recherche en mécanique des sols (CERMES)

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INTRODUCTION

L’eau joue un rôle majeur dans le comportement des sols non saturés. Sa cohabitation avec l’air dans les pores prend des formes variées, selon que l’eau domine et l’air ne peut se déplacer librement, ou au contraire que l’air occupe l’essentiel des pores et l’eau est bloquée aux contacts des particules, ou encore que l’eau et l’air peuvent se déplacer tous les deux. Outre les phénomènes de capillarité, qui se développent aux contacts des deux fluides, l’eau peut interagir avec les minéraux des particules du sol : ces interactions physico-chimiques sont particulièrement importantes dans les argiles. Enfin, la concentration des sels dissous dans l’eau est à l’origine de phénomènes osmotiques, qui influencent la migration des molécules d’eau dans les pores du sol.

Cet article décrit les différents états de l’eau dans les sols non saturés, les phénomènes physiques qui déterminent l’interaction de l’eau et des minéraux et les lois de déplacement de l’eau dans les sols non saturés. Il présente, en particulier, les techniques expérimentales permettant de mesurer ou imposer la succion, et de caractériser les capacités de rétention et de transfert de l’eau dans ces sols.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-c301


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6. Conclusion

L’attraction exercée par un sol non saturé sur l’eau qu’il contient est décrite assez simplement, dans le cas des sols granulaires, par la capillarité. En revanche, il est nécessaire, dans le cas des sols fins, de prendre en compte les interactions physico-chimiques intervenant entre l’eau et les minéraux argileux, qui sont quantifiées macroscopiquement par les limites d’Atterberg. L’état de l’eau dans un sol non saturé est caractérisé par un potentiel, ou une succion, sachant qu’on utilise parfois les termes de pression négative ou de pression capillaire.

La mesure et le contrôle de la succion dans les sols s’appuient sur diverses techniques, plus ou moins directes et sont de façon générale assez délicates, ce qui explique un certain retard dans l’acquisition de résultats expérimentaux relatifs aux sols non saturés, tant sur les aspects concernant le transfert de fluides (eau et air), que le comportement mécanique. Si les techniques de contrôle de succion, qui proviennent de la science du sol, sont bien maîtrisées et disponibles dans un nombre croissant de laboratoires, les techniques de mesure de succion font encore l’objet de recherches. L’extension récente de la tensiométrie à des valeurs de succion aussi élevées que 1,5 MPa constitue, à cet égard, un acquis important, qui mérite d’être consolidé en améliorant la fiabilité et la facilité de la mesure. La méthode du papier-filtre, plus ancienne, est d’un abord plus aisé et connaît un développement manifeste ; il est vrai qu’elle pourrait être davantage utilisée dans la pratique, sur des prélèvements de sols intacts, et donner d’intéressantes informations complémentaires, en particulier sur les problèmes de gonflement-rétraction de fondations, ou sur l’état initial d’un massif compacté d’ouvrage en terre ou de barrière de confinement.

La courbe de rétention d’eau, qui donne les variations de teneur en eau en fonction de la succion appliquée, en suivant des chemins de séchage (succion croissante) ou de remouillage (succion décroissante), est une caractéristique fondamentale d’un sol non saturé. Elle permet de quantifier, à chaque teneur en eau ou degré de saturation, l’ampleur de l’attraction exercée par le sol sur l’eau. Cette attraction reste assez faible dans les sols sableux ou peu plastiques (quelques dizaines de kilopascals) ; elle atteint...

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