Transfert hydrique dans un sol argileux gonflant non saturé : influence du confinement

Hydraulic transfer in an unsaturated swelling soil : influence of confinement

¹ LEMTA. UMR 7563 CNRS-INPL-UHP 2, av. de la Forêt-de-Haye, BP 160 54500 Vandœuvre-lès-Nancy Sebastien.Rolland@ensem.inpl-nancy.fr Didier.Stemmelen@ensem.inpl-nancy.fr Christian.Moyne@ensem.inpl-nancy.fr, France.
² LAEGO-ENSG-INPL rue du Doyen-Roubault BP 40 54501 Vandœuvre-lès-Nancy Farimah.Masrouri@cnsg.inpl-nancy.fr, France.

Résumé

La description des mécanismes d’infiltration et de gonflement dans les sols argileux représente un enjeu important en géotechnique, en agronomie ou dans l’industrie pétrolière. L’objectif de cet article est d’analyser les effets de couplage hydromécanique lors de l’imbibition d’un milieu argileux gonflant soumis à différentes conditions de confinement. Le matériau utilisé est un mélange de bentonite et de limon de Xeuilley. Préparé à une teneur en eau massique connue, ce mélange est compacté au moyen d’une technique double-piston, permettant d’élaborer des éprouvettes de sol d’humidité et de masse volumique sèche uniformes. Des essais d’imbibition capillaire ont été réalisés pour trois types de confinement : libre, œdométrique, à volume constant. La technique de gammamétrie double-source est utilisée afin de suivre localement, et de manière non intrusive, l’évolution simultanée de la masse volumique sèche et de la teneur en eau. Une comparaison des trois cinétiques d’humidification est finalement menée à partir d’une caractérisation en terme de diffusivité hydrique, basée sur une description lagrangienne des transferts.

Abstract

The description of infiltration and swelling mechanisms in clayey soils is of significant interest in geotechnics, agronomy o petroleum industry. The aim of this article is to show the effects of hydromechanical couplings during imbibition in a compacte« swelling clay sample, under different confinement conditions. The material is a bentonite-silt mixture, prepared with a known water content and compacted with a dual piston technique. Thi : method allows to produce homogeneous soil samples, in terms of water content and dry bulk density. Experiments related to bottom infiltration are then carried out with three different mechanical boundary conditions : free, oedometric, fixed volume. The non-intrusive dual-energy gamma-ray technique is used to measure the local variation of bulk density and humidit ; Finally, the three infiltration kinetics are compared in terms of hydraulic diffusivity, described in a Lagrangian way.