Apport expérimental de la méthode de compactage statique des sols au laboratoire

Abstract

Une méthode de compactage statique a été mise en œuvre pour compacter des sols de diverses natures dans différentes conditions d’état, ou des sols traités, en vue de réaliser des essais de laboratoire. La méthode a été enrichie avec l’enregistrement des courbes donnant l’effort de compactage en fonction du tassement du sol. Ces courbes permettent de construire une surface d’état qui donne la déformation volumique du sol en fonction de la charge pendant son compactage à différentes teneurs en eau. La première partie de l’article est consacrée à une description de la compressibilité des sols dans diverses situations analogues où les sols se caractérisent par une grande porosité. La seconde partie s’adresse aux aspects expérimentaux du compactage statique, avec la description de la procédure mise en œuvre et des sols testés. Des exemples de surfaces d’état puis de courbes de compression statique sont présentés et commentés ensuite. Les paramètres qui sont identifiés sur ces courbes pour les caractériser sont définis. La dernière partie propose une récapitulation de ces paramètres, en lien avec la teneur en eau de compactage et d’autres propriétés des sols étudiés. L’exploitation de cette phase préliminaire de compactage statique présente l’intérêt de fournir des données complémentaires pour l’étude des sols compactés au laboratoire.

Interprétation des essais de sensibilité des sols compactés à l’imbibition d’après la méthode d’interprétation des essais de gonflement en parallèle

“…Le chemin de compactage s'effectue à la teneur en eau constante w visée dans le plan d'état (w, e) avant d'aboutir à un état proche de la saturation. L'indice des vides minimal qu'il est possible d'atteindre à teneur en eau constante est e inf ¼ w visée G s =S rinf où le degré de saturation S rinf est proche de l'unité (Serratrice, 2018). Une compacité plus forte ne peut être obtenue (e visé < e inf ) avec la poursuite de la densification que si le drainage concomitant d'un volume d'eau est possible alors (w 0 < w visée ).…”

“…L'enregistrement de ces courbes permet de relier le compactage du sol, en particulier la contrainte de compactage s acmp , aux propriétés mécaniques qui seront mesurées ensuite sur le sol compacté, telles que la pression de gonflement (voir plus bas). Cette courbe est associée au chemin suivi dans le plan d'état (w, e) (Serratrice, 2018). En principe, il s'agit d'un chemin à teneur en eau constante w = w visée , sauf si le compactage statique a provoqué un drainage du sol.…”

“…Ces auteurs suggèrent, entre autres, d'adopter l'indice des vides e w = G s w comme variable représentant la teneur en eau pour définir le plan d'état (e w , e) qui est équivalent au plan d'état (w, e). Le plan d'état (w, e) joue un rôle clé dans la compréhension du comportement des sols compactés, pendant le compactage statique (Serratrice, 2018), ou pendant les essais de sensibilité, comme ici, en donnant accès à la définition des paramètres e s et E s d'après (6), pour porter une notion liée à l'énergie de compactage. Faute d'accès à la mesure ou au contrôle de la succion, l'instrumentation mise en oeuvre ici pour enregistrer les courbes de sensibilité des sols compactés ne permet pas d'interpréter les réponses observées dans le cadre de la mécanique des sols non saturés.…”

“…Les éprouvettes sont préparées par compactage statique. Les courbes contrainte-déformation, qui décrivent la densification du sol foisonné, sont enregistrées pendant cette phase préliminaire d'essai (Serratrice, 2018). Les contraintes de compactage sont déduites de ces courbes et servent à l'interprétation des essais de sensibilité.…”

Les essais de sensibilité appliqués aux sols compactés

“…Le compactage statique fait passer le sol de son état foisonné à son état compacté en suivant la ligne pointillée indiquée sur le graphique (courbe de compression statique). Dans de nombreux sols, l'enregistrement de cette courbe fait apparaître une région de transition où la compressibilité du sol foisonné est la plus forte, à l'image de la compressibilité des argiles sensibles ou des sables soumis à des très fortes pressions (Serratrice, 2019). Il est nécessaire d'atteindre la contrainte de compactage s acmp pour amener le sol à teneur en eau constante à la densité visée, qui est représentée ici par l'indice des vides e 0 sous une contrainte totale quasi-nulle (s a0 est la contrainte unité, s a0 = 1 kPa).…”