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English
Auteur(s)
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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)
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Yu-Jun CUI : Directeur de recherche au Centre d’enseignement et de recherche en mécanique des sols (CERMES)
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Lire l’articleINTRODUCTION
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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Propriétés de rétention d’eau
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2. Techniques de contrôle et de mesure de la succion
2.1 Introduction
La succion est une grandeur physique difficile à mesurer, et diverses approches sont nécessaires pour couvrir toute la gamme des succions rencontrées dans les sols et qui peuvent atteindre plusieurs centaines de mégapascals. Cette difficulté technique est probablement l’une des causes du manque de données expérimentales relatives au comportement des sols non saturés, tant en termes mécanique que de transfert d’eau et d’air. Croney et al. [12] ont cependant fourni très tôt une description très complète de la plupart des techniques de contrôle et de mesure de la succion dans les sols. De nombreuses techniques reposent sur l’utilisation de pierres poreuses céramiques de très fine porosité, qui ne peuvent être désaturées que sous des succions beaucoup plus fortes que celles appliquées aux sols : ces pierres restent donc toujours saturées, même lorsqu’elles sont soumises à des pressions d’air, et permettent d’assurer la continuité de l’eau entre le système de contrôle et de mesure, et le sol.
HAUT DE PAGE2.2 Contrôle par plaque tensiométrique
Une des premières techniques utilisées, la plaque tensiométrique (figure 10), consiste à mettre l’eau d’un échantillon sous tension en le mettant au contact d’une pierre poreuse céramique saturée d’eau, connectée à un récipient d’altitude variable par le biais d’un tube en U. Un récipient placé plus bas que l’échantillon permet d’exercer une dépression égale à la hauteur d’eau. Ce système permet d’avoir une excellente précision aux très faibles succions, entre 0 et 10 kPa (1 m d’eau).
Dans des conditions normales, l’eau ne peut être mise sous tension que jusqu’à la limite imposée par la cavitation, qui est de 80 kPa pour une eau naturelle, ce qui définit la gamme tensiométrique (0-80 kPa). Cette gamme peut être couverte avec un procédé analogue, en plaçant du mercure dans le tube en U (100 kPa » 76 mm de mercure).
Sur le système de la...
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