Tassements et gonflements différés dans les sols fins proches de la saturation

Deferred settlement and swelling forecast in fine soils near saturation

SCETAUROUTE Département Géotechnique et Matériaux 3, rue du Docteur-Schweitzer 38180 Seyssins l.boutonnier@scetauroute.fr, France.

Résumé

Des progrès remarquables ont été accomplis ces dernières années dans le domaine des sols non saturés. Cependant, il n’existe pas à l’heure actuelle de couplage hydromécanique simple permettant de prévoir les tassements et surtout les gonflements différés dans le domaine des sols fins proches de la saturation.

En utilisant la loi d’Henry, la loi des gaz parfaits, le principe des contraintes effectives et la relation S_r(s) (S_r degré de saturation, s succion), une méthode simple est proposée pour prévoir le gonflement différé sous imbibition et le tassement différé lors de l’application d’une charge (consolidation). Cette théorie monodimensionnelle peut être utilisée pour les sols contenant des bulles d’air occlus et pour des succions inférieures à la succion d’entrée d’air. Elle peut être généralisée au cas tridimensionnel.

En utilisant cette approche, une relation théorique a été établie entre le coefficient de consolidation c_v1 obtenu à partir des essais œdométriques classiques (pas de succion dans l’échantillon, pressions interstitielles positives) et le coefficient c_v2, calculé à partir des courbes de gonflement en fonction du temps d’essais de gonflement libre à l’œdomètre (imbibition d’une éprouvette présentant une succion initiale). Cette relation a permis d’effectuer une étude paramétrique qui montre que, pour les sols présentant une forte succion d’entrée d’air, les coefficients c_v1 et c_v2 sont pratiquement égaux.

Abstract

These last decades, numerous advances have been made in unsaturated soil mechanics. However, there is currently no simple hydromechanical model to forecast the settlement or swelling as a function of time.

Using Henry’s law, perfect gas law, effective stress principle and the relation S_r(s) (S_r degree of saturation, s suction), a simple method is proposed to predict the time evolution of swelling and settlement (consolidation). This one dimensional theory is valid for soils containing occluded air bubbles and/or for suctions below air entry suction. It could be generalised to three dimensional theory.

The model shows that the coefficient of consolidation c_v1 obtained from classical oedometric test (no suction in the sample, positive pore water pressure) and the coefficient c_v2 obtained from « free-swell » oedometer test (submerging a specimen with initial suction) are linked. A parametric study has been carried out and it shows that c_v1 and c_V2 are approximately equal, particularly for soils with high air entry suction.