MINISTËRE DE L'ÉQUIPEMENT, DU LOGEMENT, DE L'AMÉNAGEMENT DU TERRITOIRE ET DES TRANSPORTS

LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSÉES

Essai de gonflement au gel des sols

Service de Physiq~e

PROJET DE MÉTHODE D'ESSAI

n° 24

Avril 1987

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AVERTISSEMENT

les Projets de méthode d'essai sont mis en application et diffusés, à titre expérimental, par les chefs de division ou de service du LCPC, après examen par la Direction des programmes et applications {Délégation à la qualité des essais, la normalisation et la réglementation technique),

Au bout d'une période dont la durée est normalement d'un an, les Projets de méthode d'essai sont réexaminés pour tenir compte des observations émises parieurs utilisateurs et, éventuellement, des résultats d'études complémentaires (essais înterlaboratoires, qualification des matériels d'essais ... ).

Selon l'importance des modifications à apporter, ils sont alors s9it reconduits à titre de Projet pour une nouvelle période '.d'essai, soit transformés en Méthodes d'essai LPC ou proposés à !'AFNOR comme projet de norme.

Les Méthodes d'essai LPC sont approuvées par le Directeur du LCPC après qualifi­cation par la Délégation à la qualité des essais, la- normalisation et la réglementation technique, et diffusées par la Section des publications du Service de l'information scientifique et technique.

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LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSEES

Essai de gonflement au gel des so

PROJET DE MeTHODE D'ESSAI

RAdig6 par Andrd DUPAS

Service de Physique (LCPC) Jean UVET (LR de Nancy)

Yves ARNAUD (LR de Clermont- Ferrand) Claude BREHIN (LR de Saint-Quentin)

Avril 1987

Service de Physique

Les utilisateurs de ce projet de méthode d'essai LPC sont invités à faire pan de leurs avis et suggestions au délégué à la Qualité des essais, à la Normalisation e t à la Réglementation technique (Direction des Programmes et applicarions) du LCPC.

Ce document u t proptiéd de i'Admini$aatioa et ne peut itro reproduit même partidanent sans f autorisation du Directaur do LÎbontoira cenaaï d a Pona et Chauoaia

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Avril 1987

AVERTISSEMENT

Lîs Projets de méthode d'essai sont mis en application et diffusés, à titre expérimentai, 3 a r les chefs de division ou de service du LCPC, après examen par la Direction des ?rogrammes et applications (Délégation à la qualité des essais, la normalisation e t la reglementation technique).

Au bout d'une période dont la durée est normalement d'un an, les Projets de méthode d'essai sont réexaminés pour tenir compte des observations émises par leurs utilisateurs o t , éventuellement, des résultats d'études complémentaires (essais interlaboratoiros, qualification des matériels d'essais...).

Selon l'importance des modifications à apporter, ils sont alors soit reconduits à tltre de Projet pour une nouvelle période 'd'essai, soit transformés en Méthodes d'essai LP C ou proposés à I'AFNO R comme projet de norme.

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Les Méthodes d'essai LPC sont approuvées par le Directeur du LCPC après qualifi- cation par la Délégation à la qualité des essais, la normalisation et la réglementation technique, et diffusées par la Section des publications du Service de l'information scientifique et technique.

S O M M A I R E

1 - OBJET ET DOMAINE D'APPLICATION 2 - REFERENCES 3 - PRINCIPE DE LA METHODE 4 - MATEXEL

4.1 - Appareillage spécifique de congélation et de mesure de gonflement

4.2 - Appareillage spécifique de compactage des éprouvettes 4.3 - Appareillage non spécifique

5 - CONDITIONS D'ESSAI 6 - PREPARATION DES MATERIAUX. CONFECTION DES EPROWETTES

6.1 - Cas des sols naturels non remaniés 6.2 - Cas des sols traités aux liants hydrauliques 6.3 - Cas des sols intacts

7 - PROCESSUS OPERATOIRE. EXECUTION DE L'ESSAI 7.1 - Conditionnement thermique des éprouvettes 7.2 - Mise en gel des éprouvettes et conduite de l'essai 7.3 - Arrêt de l'essai. Démoulage. Observations

8 - DEPOUILLEMENT DES MESURES. EXPRESSION DES mSULTATS 9 - PROCES - VERBAL D'ESSAI

ANNEXE 1 - a) Notion de gélivité des sols 3 6 b) Classement des sols selon leur degré de gélivi-cé 37 c) Evolution du gonflement en fonction de la racine 38

carrée de l'indice de gel

ANNEXE II - Photographies d'éprouvettes et répartition des teneurs 3 9 en eau après gel

ANNEXE III- Exemple de présentation de résultats 43

La présente méthode d ' e s s a i a pour but de déterminer un paramétre permettant un classement r e l a t i f des s o l s selon l au r degr6 de gél iv i té . .

E l l e s ' app l ique à des éprouvet tes de s o l s n a t u r e l s ou à des éprouvet tes de s o l s t r a i t é s aux l i a n t s hydrauliques ne comportant pas d 'é léments de t a i l l e supér ieure à 5 mm.

* Essai Proctor (Mode opéra to i re LCPC - Dunod - 1966). * Mesure de l a teneur en eau, Manuel du l a b o r a t o i r e r o u t i e r ,

R. P e l t i e r , Dunod 1959, c o l l . du LCPC.

* Banc d ' e s s a i à rayonnement gamma( Catalogue du matér ie l des LPC no 80 MC 72 1.

D'aut res r é fé rences , concernant notamment l e p r inc ipe de l a méthode e t sa j u s t i f i c a t i o n expérimentale son t données en annexe 1.

La méthode e s t fondée sur l e principe suivant : pour des condi t ions aux l i m i t e s simples (modèle semi- inf ini , température i n i t i a l e proche de O°C ... ) l e gonflement d'un s o l g é l i f es t une fonction l inéa i re de l a racine carrée de l ' ind ice de gel .

t L' ind ice de g e l I est é g a l B J @ t ( t ) d t oh 8 e s t l a température négative pendant une p6riode de ge1,et t l e temps. Pratiquement, c ' e s t l a temp6rature d e su r f ace cuiaul6e par rapport au temps e x p r i d e en O C x heures ou O C x jwrs

L'essai e s t donc fondé s u r la mesure du gonflement l i b r e d 'dprwvet tes de s o l s de dimensions données m i s en oeuvre dana cer ta ines condition8 de densité et de teneur en eau, aliment6s en eau par la base e t swriiis un même processus de congélat ion unidimensionnel avec une tempdrature de surface négative constante.

Le dépouillement des mesures consiste t r ace r l e s droi tes de gonflement en fonction de l a racine carrée de l ' i nd i ce de gel. (XG = f (\Tjl) a f in de determiner leur pente b XG/ A V Ï q u i e s t paramètre permettant d16tab l i r le classement des sols t e s t é s (Annexe 1) e t donc l e r é su l t a t de l ' e ssa i .

4.1.1 - D e s c r i p t i o n g é n é r a l e d e l ' i n s t a l l a t i o n ( p h o t o 1)

L ' e x S c u t i o n d e 1' e s s a i i m p l i q u e d e d i s p o s e r d ' u n a p p a r e i l l a g e s p é c i f i q u e de congé la t i on e t de mesure de gonflement au g e l des s o l s dont les d i f f é r e n t s é16ments son t d é c r i t s c i- dessous pour l a compréhension du mode o p é r a t o i r e ; cependant , compte tenu de l ' i n f l u e n c e i m p o r t a n t e d e t r è s n o m b r e u x p a r a m è t r e s , l a r e p r o d u c t i b i l i t é d e l ' e s s a i n e p e u t ê t r e a s s u r é e q u ' a v e c une i n s t a l l a t i o n q u i r é p o n d e s t r i c t e m e n t a u x c a r a c t é r i s t i q u e s g6omdtriques, technologiques e t métrologiques re tenues .

L ' i n s t a l l a t i o n , sch6mat i sée s u r l a f i g u r e 1, e s t c o n s t i t u é e d 'une cuve c y l i n d r i q u e i s o l é e thermiquement, contenant un l i q u i d e thermosta t6 B température p o s i t i v e c o n s t a n t e et proche de O°C dans l e q u e l plongent les u n i t e s de c o n a é l a t i o n contenant l e s ép rouve t t e s de s o l a tester (1) (pho to 2 ) .

Un groupe f r i g o r i f i q u e , pa r l t i n t e r m 6 d i a i r e de c i r c u i t s de r e f r o i d i s s e m e n t , a s s u r e d' une p a r t la conge la t i on des é p r o u v e t t e s c o n t e n u e s d a n s l e s s i x u n i t e s , e t d ' a u t r e p a r t l e m a i n t i e n en tempéra ture de l a cuve.

Des d i s p o s i t i f s d e c o n t r e l e e t de mesures permet ten t la v 6 r i f i c a t i o n du r e s p e c t d e s c o n d i t i o n s t h e r m i q u e s e t h y d r i q u e s i m p o s e e s a u x é p r o u v e t t e s e t l ' e n r e g i s t r e m e n t d e s p a r a m è t r e s pe rme t t an t d ' o b t e n i r les r é s u l t a t s d ' e s s a i s .

En gdndral , l a s e n s i b i l i t e au g e l d 'un é c h a n t i l l o n de s o l e s t déterminée B p a r t i r de deux 6prouvet tes .

(1) Pour a c q u é r i r une t e l l e i n s t a l l a t i o n ou un d e s c r i p t i f p r é c i s , s ' a d r e s s e r au LCPC, d i r e c t i o n des programmes e t a p p l i c a t i o n s .

• de iœsure de niveau des nai:JleS

Cuve cylirrlrique (cf. figure 2)

Fiq.l"

Disrnsitifs de mesure et d'enregistrem:mt des conditions d'essai

• terrpératures

• gonf lerœnt des sols

Schéua synoptique de l'installation de gonf lanent au qel des sols

Photo 1: Ensemble de l'installation

Photo 2: Cuve v t ~ de dessus avec une cellule (couvercle enlevé)

Photo 3: Cellule de cong6lation avec sa g r i l l e et son piston de refro id isamnt

SCHEMA OE LA CUVE

CüüH 1.1. Fig. 2

@ d'a es ara

@ lndd Q@ ~ r ~ ~ i r t ~e rimemm

Fig.3 COUPE DE L 'UNITE DE CONGELA TI ON

@ Cellule cylindrique @ Grille mé taIlique

@ ~ocutchouc mousse @€*ceinte Ù vide

@ ~éservoir de nappe O ~hermccou~le ( nappe )

@ Eau @ ~herrnocou~le arnovi b le l pis ton )

4.1.2 - CUVE THERMOSTATEE ET UNITES DE CONGELATION

La f i g u r e 2 r ep ré sen t e une vue de dessus p a r t i e l l e de l a c u v e c y l i n d r i q u e , une demi- coupe a i n s i que l e s d i s p o s i t i f s d e c o n t r a l e e t de mesure qu i s ' y r a t t a c h e n t .

La cuve c y l i n d r i q u e ( 1 ) , i s o l é e thermiquement l a t é r a l e m e n t e t 2i s a base par du polys tyrène expansé (21, e s t remplie d 'un mélange d ' eau e t de g l y c o l ( 3 ) maintenu à une température p o s i t i v e de 1 ° C au moyen, d 'une p a r t , d 'un s e r p e n t i n en c u i v r e (4) dans l e q u e l c i r c u l e de l ' a l c o o l r é f r i g é r é , e t d ' a u t r e p a r t , d 'un d i s p o s i t i f de r é g u l a t i o n (5 ) . Ce t t e cuve est fermée à sa p a r t i e s u p é r i e u r e par un c o u v e r c l e ( 6 ) p e r c é d ' u n t r o u c e n t r a l p o u r l e p a s s a g e du d i s p o s i t i f d e r é g u l a t i o n , e t de s i x t r o u s pé r iphé r iques pour l e passage des s i x u n i t é s de congé la t i on (7). La cuve est c o i f f é e par une c loche en p l e x i g l a s (11) . Un p rodu i t déshydra tan t p l acé sous c e t t e c loche S v i t e l e g ivrage des c i r c u i t s de r e f ro id i s semen t .

C e t t e u n i t é de c o n g é l a t i o n r e p r é s e n t é e en coupe s u r l a f i g u r e 3 est c o n s t i t u é e par :

* Une c e l l u l e c y l i n d r i q u e (1 ) en p l e x i g l a s , a double p a r o i . E l l e est d e s t i n é e a c o n t e n i r l ' é p r o u v e t t e ( 2 ) q u i e s t s e p a r é e de l a p a r o i i n t é r i e u r e de l a c e l l u l e par un manchon (3) de caoutchouc m u s s e cy l ind r ique . La double p a r o i 'forme une chambre oh l ' o n r é a l i s e le v ide en vue d ' a s s u r e r l ' i s o l a t i o n t h e r m i q u e l a t é r a l e d e i ' éprouvette (photo 3 ) .

* Un r é s e r v o i r c y l i n d r i q u e en p l e x i g l a s (4). Sa p a r t i e i n f e r i e u r e contenant de l ' e a u (5) s imule l a nappe dans l a q u e l l e l a base de l a c e l l u l e d e c r i t e prdcedemment v i e n t p longer ; l ' e a u a l imente a i n s i l t $ c h a n t i l l o n au t r a v e r s d 'une g r i l l e mé ta l l i que ( 6 ) f i x é e l a base d e l a c e l l u l e e t d'un pap ie r f i l t r e i n t e r p o s e e n t r e cet te g r i l l e e t l ' é p r o u v e t t e (photo 3 ) . Un thermacouple ( 9 ) est f i x é a u fond du rdse rvo i r .

* Un p i s t o n m é t a l l i q u e (7) c r eux p l a c e dans la c e l l u l e au s o u e t d e l ' é p r o u v e t t e . Une c i r c u l a t i o n d ' a l c o o l r é f r i g é r 6 dans l e p i s t o n impose c e l u i- c i , a i n s i qu ' au sommet de 1 ' 6 p r o u v e t t e une t e m p e r a t u r e d e s u r f a c e c o n s t a n t e , l a base du p i s t o n é t a n t maintenue en c o n t a c t t h e r m i q u e p a r f a i t a v e c l ' é p r o u v e t t e (fig. 3 ) . Un thermocouple amovible (10) t r a v e r s e le p i s t o n e t permet l a m e s u r e d e l a t e m p é r a t u r e d e l a s u r f a c e d e l ' é p r o u v e t t e .

4.1.3 - CIRCUIT DE REFROIOISSEHENT ET REGULATION DES TEHPERATURES ET C I R C U I T O€ VIDE

Un c r y o s t a t à c i r c u l a t i o n d ' a l c o o l permet l a r é f r i g é r a t i o n d e 1' ensemble de l ' i n s t a l l a t i o n . L' a l c o o l e s t d i s t r i b u e par deux pompes, l ' u n e a l imentan t l e s p i s tons de r e f ro id i s semen t , l ' a u t r e l e s e r p e n t i n de l a cuve thermostatée.

Chaque p i s t o n de re f ro id issement e s t raccordé au réseau de d i s t r i b u t i o n d' a l c o o l de façon indépendante e t d6montable. Ceci e s t e f f e c t u é a u moyen d ' abou t s auto o b t u r a t e u r s I f ig . 2 ( 8 ) 1 e t de tuyaux soup le s aux basses températures 1 f i g . Z(9) 1 .

La r égu la t i on de l a température de l a cuve e s t a s su rée par un d i s p o s i t i f 1 f i g u r e 2 ( 5 ) 1 c o n s t i t u e d'une r é s i s t a n c e chau f f an t e , d ' u n t h e r m o m è t r e à c o n t a c t e t d ' u n e h é l i c e d ' a g i t a t i o n . La tempéra ture de l a cuve e s t régulée 2 2 O , l ° C pour des c o n d i t i o n s de tempéra ture ambiante v a r i a n t de + lS°C à + 2S°C.

La température des p i s t o n s est r é g l é e 2î p a r t i r du c r y o s t a t ( p r é c i s i o n de r é g u l a t i o n + O , l ° C ) e l le est s t a b l e 2î - + O,Z°C dans l e s mêmes c o n d i t i o n s de température ambiante.

Les e n c e i n t e s 2î v i d e I f i g u r e 3 ( 8 ) 1 d e s c e l l u l e s de c o n g é l a t i o n son t reliées 1 f i g u r e Z(10) 1 à une pompe 2î v ide à p a l e t t e .

Un manomhtre permet de c o n t r d l e r 1 1 6 t a n c h 6 i t é du c i r c u i t l f i g u r e 1 1 .

4.1.4 - DISPOSITIFS DE MESURE

Mesures des tempdratures

Les tempdratures des s i x p i s t o n s , des s i x nappes d ' eau , du mélange eau- g lyco l d e l a cuve e t de l ' a l c o o l du c r y o s t a t s o n t mesurées par des thermocouples 1 f i g u r e 2(12) e t 3 ( 9 ) e t 3 (10 ) 1 . La t empéra tu re d e r é f d r e n c e de c e s thermocouples (Q°C+ Q , 0 l 0 C ) e s t ob tenue p a r un a p p a r e i l à é q u i l i b r e eau- glace r e f r o i d i p a r des Blgments A e f f e t P e l t i e r .

Mesures d e s gonflements

Le gonflement de chaque é p r o u v e t t e provoque l e déplacement du p i s t o n p l ace à sa face supdr i eu re . Ce déplacement e s t t ransmis par l ' i n t e r m é d i a i r e d'un f i l , d'une p o u l i e e t d 'un contre- poids, à l ' a x e d 'un poten t iomèt re c i r c u l a i r e 1 f i g u r e 2(13) 1 al imenté par une source d e t e n s i o n s t a b i l i s e e ; l a t e n s i o n m e s u r e e a u x b o r n e s du po ten t iomè t re e s t p r o p o r t i o n n e l l e au déplacement du p i s ton . La courbe e s t de 25 mm e t l a s e n s i b i l i t é d e la mesure de 0,01 mm.

Chalne d e mesure

Un c o m m u t a t e u r m o t o r i s e p e r m e t d e t r a n s m e t t r e -à un e n r e g i s t r e u r à deux voies l e s s ignaux f o u r n i s par l e s thermocouples e t l e s c a p t e u r s de gonflement; la p e r i o d i c i t é d t enregis t rement e s t de l ' o r d r e de d i x minutes pour les s i x éprouvet tes . Ces informat ions peuvent etre également s tockees à l ' a i d e d'une cha lne d ' a c q u i s i t i o n de données e t t r a i t e e s u l t é r i e u r e m e n t par un c a l c u l a t e u r a s soc i é 3 un t r a c e u r de courbes.

Suiv i de l 'a l imentat ion en eau des éprouvettes

L'eau qui alimente l e s éprouvettes r s t maintenue ,à niveau c o n s t a n t g r a c e h un d i s p o s i t i f e x t e r ~ e comportant une c u v e l f i g u r e 2(14)1, un t u b e b i s e a u t é e t une b u r e t t e g r a d u é e l f i g u r e 2(15) 1. Ce d i s p o s i t i f permet, en e f f e c t u a n t un r e l e v é p é r i o d i q u e , de m e s u r e r les v o l u m e s d ' e a u a b s o r b é s par l e s éprouvettes.

Photo 4 : Appareillage de compactage, piston e t cel lule de congélation

TABLEAU 1

4.2 - APPAREILLAGE SPECIFIQUE DE; COMPACTAGE DES EPRIJWTTES /

Comme l ' i n s t a l l a t i o n de c o n g é l a t i o n , 1' a p p a r e i l l a g e de compactage d e s é p r o u v e t t e s d é c r i t c i- dessous imp l ique l e s t r i c t r e s p e c t des cond i t i ons technologiques re tenues ( c f . remarque 1 du

4.1.1)

L ' a p p a r e i l l a g e n é c e s s a i r e au compactage des ép rouve t t e s de s o l s n a t u r e l s remaniés, r ep ré sen t é su r l a photo 4 comprend :

* Une t a b l e de compactage en a c i e r ( 1 ) su r l a q u e l l e e s t f i x é e l a c e l l u l e de congéla t ion ( 2 ) ;

* Un ensemble de v ing t bague t t e s mé ta l l i ques ( 3 ) formant un c o r s e t c y l i n d r i q u e q u i c o n s t i t u e le moule de compactage ;

* Une h a u s s e amov ib l e ( 4 ) q u i p r o l o n g e l a c e l l u l e de cong6 la t i on ;

* Un c y l i n d r e en a c i e r de d iamèt re v a r i a b l e (5) de 68 à 75 mm c o n s t i t u e par qua t r e c o q u i l l e s . Cet a p p a r e i l permet l a mise e n p l a c e d e s b a g u e t t e s e t d u p i s t o n d e r e f ro id i s semen t ;

* Un manchon de caoutchouc mousse ( 6 ) ;

* Une b a g u e e n t r e t o i s e ( 7 ) d e 30 m m d e h a u t e u r q u i p o s i t i o n n e l e p i s t o n pendant l e compactage;

* Deux dames de compactage dimensionnees l ' é c h e l l e de l ' é c h a n t i l l o n dont les c a r a c t 6 r i s t i q u e s s o n t données au t ab l eau 1 ;

* Un m a n d r i n e n b o i s L i 70 h 1 5 0 mm p o u r m a i n t e n i r l ' é c h a n t i l l o n e t é v i t e r sa rup tu re l o r s de l ' e x t r a c t i o n des baguet tes .

Fig. 4

7UGE DE MISE €IV PLACE OU MANCHON CAOUTC.VoUC

Dans l e c a s des s o l s t r a i t é s aux l i a n t s hydrauliques, il f a u t d i s p o s e r en o u t r e d ' é t u i s en P V C de 7 1 , 8 mm de d i a m è t r e i n t e r i e u r , e n s e r r e s dans d e s moules en a c i e r c o n s t i t u é s de deux c o q u i l l e s semi- cyl indriques ( f i g u r e 4 e t photo 5 ) f i x é e s sur une base méta l l ique .

Photo 5 : Moule de compactage d e s s o l s t r a i t é s

Les d i f f ë r e n t e s opdrat ions de préparat ion e t con t rd le d e s é~rouvettes d d c r i t e s dans 15s paragraphes s u i v a n t s n é c e s s i t e n t l ' u t i l i s a t i o n de maté r i e l de l a b o r a t o i r e non spéci f ique à l ' e s s a i de gonflement des s o l s . 11 s ' a g i t de m a t é r i e l c o u r a n t e t , pour l a de terminat ion de l a densité d e s é c h a n t i l l o n s , d'un banc d ' e s s a i à rayonnement gamma.

Les cond i t ions normales (*) d'exécution de l ' e s s a i son t :

* l a forme e t l e s dimensions des eprouvet tes cy l indr iques (imposées pour l e rnatdriel) (!d = 0,07 m, h = 0,26 ml,

* 1 '6nergie de compactage, qui est celle de l ' e s s a i Proetor Normal; la teneur en eau i n i t i a l e sup6r ieure à l a teneur en eau de l'optimum Proc to r Normal (O.P.N.) correspond à une d e n s i t e seche 6ga le B 95 % de lvO.P.N.,

* l a temperature de l a p a r t i e i n f é r i e u r e de l'éprouvette p l o n g e e d a n s l ' e a u B +1°C20,10C e t d e l a p a r t i e s u p 6 r i e u r e m a i n t e n u e e n s u r f a c e -5 ,7°C+0 ,20C. -

(*) S ' i l y a l i e u de r e t e n i r des condi t ions d i f f e r e n t e s ( c f . remarque 2 du 5 6.1.11, c e s cond i t ions p a r t i c u l i è r e s s e r o n t indiquées dans l e proces- verba l de l ' e s s a i (cf . 9) .

6 - PRKPARATION DES MATERIAUX : CONFECTION QES FPROUVFTJES /

6.1 - CAS DfS SOLS NATURELS REMANIES /

6.1.1 - PREPARATION DES HATERIAUX

La quantité de matériau necessaire, Bcrêté s ' i l y a l ieu 5 mm, e s t d'environ 5 kg par éprouvette. Cette quantité ne comprend pas l e matériau destiné à l ' ident i f ica t ion géotechnique du so l , en p a r t i c u l i e r à 1' exécut ion de l ' e s s a i P roc to r Normal dont l e s résu l ta t s doivent ê t r e connus.

La teneur en eau du matériau e s t ajustée, pour obtenir une valeur supérieure a l a teneur en eau OPN,et correspond à 95 '% de la densité O.P.N., s o i t par humidification so i t par séchage mod6ré.

Cette regle permet de determiner une teneur en eau i n i t i a l e qui correspond a de bonnes condit ions de mise en oeuvre e t de compac tage (gradients de densite fa ib le) a ins i qu' une s i tuat ion favorable au développement de l a g6l ivi té car l e degré de saturation obtenu e s t généralement t r è s élev6 (>O , 9 ) .

Les so l s sont ensuite stockés pendant quelques jours dans des sacs 6tanches af in d'obtenir une bonne homogéndité de teneur en eau. Celle-ci e s t contrelée e t éventuellement réajustée pendant l e stockage ou avant l e stockage.

1°)Dans cer tains cas, des d i f f icu l tés peuvent apparaître pour at te indre l a teneur en eau fixée par l a règle (saturat ion de l 'échant i l lon en deça de ce t t e valeur, écoulement gravi taire hors de l 'échant i l lon si sa perméabilité e s t élevée, etc...) ; on s ' a r r ê t e a lors à l a teneur en eau limite au delà de laquelle ces problames appara issent , en s'appuyant su r l e s observations f a i t e s durant l ' e s s a i Proctor.

ZO)Pour des conditions par t icul ières d ' u t i l i s a t ion du so l , l ' e s s a i pourra ê t r e effectué suivant des modalités spécifiques :

* compactage à l16nergie du Proctor Modifié ( so ls t r a i t é s , e t c .

* t e n e u r en eau h 100 % de l t O . P . N . , t eneur en eau prévisible à long terme.

Les r é s u l t a t s de l ' e s s a i prat iqué dans ces conditions p a r t i c u l i è r e s , indiquees dans l e procès verbal, ne pourront ê t r e comparés avec ceux des essais exécutés dans l e s conditions normales.

La c e l l u l e de conge la t i on est endui te i n t é r i eu r smen t de g r a i s s e à vide , p u i s f i x6e s u r l a t a b l e de compactage.

Le c y l i n d r e à d i a m è t r e v a r i a b l e r é d u i t b son d i a m è t r e minimum e s t i n t r o d u i t à l ' i n t é r i e u r . du manchon de caoutchouc mousse préalablement endu i t de g r a i s s e à vide s u r ses deux faces .

L ' ensemble cylindre-manchon est g l i s s e h 1' i n t é r i e u r de l a c e l l u l e de congéla t ion jusqu 'en bu tee c o n t r e l a t a b l e de compactage. Le diamètre du c y l i n d r e e s t a l o r s augment6.

Les v ing t bague t t e s m é t a l l i q u e s son t endu i t e s d ' h u i l e de v a s e l i n e p u i s i n t r o d u i t e s une a une (photo . 6 ) . Elles doivent ven i r b u t e r s u r l a t a b l e de compactage e n t r e le cy l ind re d c a r t e u r e t l e caoutchouc mousse.

Le diamètre du c y l i n d r e e s t augment6 à nouveau de façon à pe rme t t r e 1' i n t r o d u c t i o n du p i s t o n de r e f ro id i s semen t (photo 7 1.

Ce d e r n i e r é t a n t m i s en p l ace , l e c y l i n d r e est r e t i r é .

L a c e l l u l e de c o n g é l a t i o n est f i x 6 e s u r l a t a b l e d e compactage, la bague e n t r e t o i s e ayant 6 t 6 i n t e r c a l d e e n t r e le p i s t o n e t l a t a b l e . La h a u s s e a m o v i b l e e s t a d a p t é e B l a c e l l u l e d e congé la t i on p u i s f i x é e B l ' a i d e du sys tème de blocage.

6-1-3 - COWACTAGE ET CONTROLE ûES EPROUVETTES

L e s m a t e r i a u x p r é p a r 6 s s o n t c o m p a c t 6 s p a r c o u c h e h l ' i n t é r i e u r du corset c o n s t i t u 6 p a r les b a g u e t t e s m é t a l l i q u e s (photo 8).

Photo 6 : Mise en place des baguettes

Pho - I ~ Q 7 : Mise en place du piston

Photo 8 : Compactage avec surhausse o to 9 : Extract ion des baguettes

Lt4prouvette Stant compactée :

+ L a h a u s s e a m o v i b l e e s t e n l e v é e e t l e s b a g u e t t e s m é t a l l i q u e s s o n t r e t i r é e s à l ' a i d e d u c r o c h e t d ' e x t r a c t i o n . Pour é v i t e r l a rup tu re e t l e soulbvement de l ' é p r o u v e t t e , on appl ique une l égè re p re s s ion v e r t i c a l e à l ' a i d e du mandrin s u r s a p a r t i e l i b r e (photo 9 ) .

+ l e manchon de caoutchouc e t 1'éprouvette sont scies au r a s de l a , c e l l u l e d e c o n g é l a t i o n e t l ' e x t r é m i t é d e l'éprouvette e s t g r a t t . d e en s u r f a c e a f i n d e f a i r e d i s p a r a î t r e t o u t e t r a c e é v e n t u e l l e de g r a i s s e .

+ Une teneur en eau de c o n t r a l e est e f f e c t u é e s u r l a p a r t i e de l'éprouvette enlevée.

Pour o b t e n i r une bonne base d 'appui de l'éprouvette s u r l a g r i l l e , on r é a l i s e un deme avec du matér iau (Photo 1 0 ) .

+ l a g r i l l e , g a r n i e de p a p i e r f i l t r e humide, est f i x é e 2 l a base de l a c e l l u l e r . . .

Le c o n t r e l e d e s c a r a c t e r i s t i q u e s d e c o n f e c t i o n d e s é p r o u v e t t e s po r t e :

* d'une p a r t , s u r la t eneu r en eau, v 6 r i f i é e p a r t i r de t r o i s pr6lbvements e f f e c t u e s en cours de compactage e t s u r l e matér iau contenu dans l a rehausse ;

* d ' a u t r e p a r t , s u r la d e n s i t e , chaque é p r o u v e t t e é t a n t auscul t6e au banc de mesure & rayonnement gamma.

Les c e l l u l e s p r g t e s pour l'essai son t s t o c k é e s dans des s a c s 6 tanches.

Photo 10 : Mise en place de la grille garnie de papier filtre humide

6 , 2 S AUX L LIANTS HYDRAULIQUES /

6.2.1 - PREPARATION DES MATERIAUX

t a préparation du matériau t r a i t é aux l i a n t s hydrauliques e s t réalisée conformément aux modalités du traitement imposées (*) . La teneur en eau du matériau avant traitement es t ajustée de te l le m a n i è r e q u ' a p r è s t r a i t e m e n t e l l e c o r r e s p o n d e à 95 % de l a d e n s i t é O . P . N . côté humide.

6.2.2 - CONFECTION E S EPROUVETTES, CONSERVATION DURANT LA PERIOûE DE CURE

Le compactage des éprouvettes de sol t r a i t é est réalisé selon les mêmes modalités que pour l e s s o l s n a t u r e l s .

Les tubes P.V.C. contenant l e s éprouvettes sont fermés aux deux extrêmités avec du papier aluminium e t de l a parafine.

Les dprouvettes sont ensuite conservées en s a l l e climatisée a une température de 20°C+10C - pendant un temps égal a l a période de cure imposde (*).

6.203 - HISE EN PLACE DES EPROUVETTES

L'éprouvette e s t ex t ra i te du tube P.V.C. par sciage de ce dernier.

On dispose ce t t e éprouvette verticalement sur l e piston de refroidissement ; l e contact é p r o u v e t t e - p i s t o n e s t assurS par un f i lm de graisse au s i l icone

7 + ) Les modalités du t ra i tement e t l a pér iode de cure sont des données préalables a 1' essai.

L ' i n t r o d u c t i o n a e l'éprouvette d a n s l e manchon de caoutchouc mousse endui t de t a l c e s t r é a l i s é e a l ' a i d e du tube mincv en l a i t o n s u r l e q u e l a é t 6 e n f i l é au p r é a l a b l e l e manchon (photo 11). Ce tube a i n s i équipé , v i e n t c o i f f e r lleprouvette e t e s t r e t i r é en f a i s a n t g l i s s e r l e caoutchouc mousse qu i e n s e r r e a l o r s i'éprouvecte (photo 1 2 ) .

L'ensemble éprouvette - manchon de caoutchouc e s t e n s u i t e i n t r o d u i t dans l a c e l l u l e d e congéla t ion (photo 13) .

Pour o b t e n i r une bonne base d 'appui de l'éprouvette su r la g r i l l e , on t a i l l e un dôme dans le mater iau e t on f i x e l a g r i l l e , g a r n i e de papier f i l t r e à l a base de l a c e l l u l e (photo 1 0 )

Chaque e p r o u v e t t e e s t a u s c u l t é e au banc de mesure à rayonnement gamma,

Les c e l l u l e s p r & t e s pour l ' e s s a i son t s tockées dans des s a c s é tanches .

Dans l e c a s d e s s o l s i n t a c t s c a r o t t e s e n p l a c e , l e s é c h a n t i l l o n s s o n t m i s a u x c o t e s v o u l u e s (fd : 70 m m + 1 m m , h : 260 m m + 5 mm), l a f a c e e n c o n t a c t a v e c l e p i s t o n d e r e f ro id i s semen t é t a n t pa r f a i t emen t dressée.

La mise en p l a c e dans l a c e l l u l e de congé la t ion s' e f f e c t u e de la m&me manière que pour les s o l s t r a i t é s ( c f . 6.2.3)

Photo N O l l : Mise en place du caoutchouc mousse disposé sur son tube d'introduction.

Photon012: R e t r a i t d u t u b e Photo N013 : M i s e en p l a c e de l a d ' i n t r o d u c t i o n c e l l u l e de congélat ion l ibérant l e manchon en caoutchouc mousse qui v i e n t e n s e r r e r l'éprouvette.

e n p l e x i g l a s p a r g l i s s e m e n t s u r l ' e n s e m b l e éprouvette-caoutchouc mousse.

-----------a-------- ----------- ---- -- 7 - PROCESSUS OPERATOIRE - EXECUTION DE'L'ESSAI/ ................................ .......................... --

Le c o n d i t i o n n e m e n t thermique d ' u n e du rée d e 1 8 h e u r e s e n v i r o n , pe rme t d ' a b a i s s e r e t d ' u n i f o r m i s e r l a t e m p é r a t u r e d e s ép rouve t t e s .

Le j o u r p r é c e d a n t l a mise e n g e l , l e s c e l l u l e s d e congé la t i on s o n t i n t r o d u i t e s dans les r é s e r v o i r s c y l i n d r i q u e s , s u r de s c a l e s de s u r é l é v a t i o n , a f i n que l a ba se des é p r o u v e t t e s ne vienne pas en c o n t a c t avec l a nappe (photo 14).

Les c i r c u i t s de r e f ro id i s semen t des p i s t o n s e t de vide des c e l l u l e s s o n t r acco rdés e t con t r6 l é s .

L e c o n d i t i o n n e m e n t t h e r m i q u e e s t s u i v i a l ' a i d e d e l ' e n r e g i s t r e m e n t des temp6ratures .

A l ' i s s u e de l a phase de condi t ionnement thermique,

* le v ide est d t a b l i dans l ' e s p a c e a n n u l a i r e d e s c e l l u l e s de congé la t i on ;

* l e s B p r o u v e t t e s s o n t immergées d a n s l e s n a p p e s e n r e t i r a n t les cales de s u r é l é v a t i o n ;

* le c i r c u i t de nappe est o u v e r t e t l e niveau des b u r e t t e s rep6rB e t noté. Ces v a l e u r s c o n s t i t u e n t les mesures de r é f é r e n c e de 1' abso rp t ion d' eau des gp rouve t t e s .

Photo 14 : Mise en place de l a c e l l u l e dans l a cuve

Photo 15 : Extraction de l'éprouvette

Photo 16 : ouverture du manchon de caoutchouc mousse

La c o n d u i t e de l ' e s s a i c o n s i s t e e n s u i t e à v e i l l e r au bon fonct ionnement de l ' a p p a r e i l l a g e e t à e f f e c t u e r pér iodiquement l e s o p é r a t i o n s s u i v a n t e s :

+ r e l e v é s j o u r n a l i e r s d e s a b s o r p t i o n s d ' e a u ;

* c a l c u l e t t r a c 6 d e s r e l a t i o n s gonflement en f o n c t i o n de l a r a c i n e c a r r é e de l ' i n d i c e de g e l ( 1 f o i s p a r j o u r ) . Ce d é p o u i l l e m e n t r a p i d e permet d e connaf t r e 1' a l l u r e d e s courbes de gonf lement e t de d é c i d e r de l ' o p p o r t u n i t é de l ' a r r ê t de l ' e s s a i .

7.3 - ARRET DE C'ESSAI - DMOULAGE - OBSERVATIONS /

L ' e s s a i e s t a r r ê t 6 :

* a p r è s 6 j o u r s d e mise en g e l , si aucun d e s matdr iaux n' a gonf 16 ;

* dans l e cas oh l ' u n au moins d e s maté r iaux a g o n f l e :

. s o i t l o r s q u e les p e n t e s d e s courbes XG = f (VI) diminuent ,

. s o i t a p r b s 1 2 j o u r s d ' e s s a i .

Le démoulage d ' u n e é p r o u v e t t e est e f f e c t u é d e l a façon s u i v a n t e :

* la c e l l u l e est retirée d e son r d s e r v o i r , l a g r i l l e e s t en levde a i n s i que le p a p i e r f i l t r e ;

* l ' é p r o u v e t t e , l e p i s t o n e t l e manchon d e c a o u t c h o u c mousse s o n t e x t r a i t s p a r p r e s s i o n s u r l e p i s t o n au moyen d 'un t u b e p e r m e t t a n t l e passage d e s tuyaux d ' a l i m e n t a t i o n en a l c o o l ( p h o t o 1 5 ) ;

* le manchon d e caoutchouc mousse est fendu 1' a i d e d' un s c a l p e l ( p h o t o 1 6 ) ;

* une pho tograph ie de chaque éprouvette e s t p r i s e ; un e x a m e n p e r m e t d e n o t e r l a p r é s e n c e d ' a n o m a l i e s é v e n t u e l l e s ( f o r m a t i o n de l e n t i l l e s d e g l a c e s o u s 1- p i s t o n , r u p t u r e d e l ' é p r o u v e t t e , etc. 1.

D i v e r s e s mesures s o n t e n s u i t e e f f e c t u é e s ; les r e l a v é s p o r t e n t notamment s u r :

* l a longueur de l ' é p r o u v e t t e ,

* l e d iamét re de l ' é p r o u v e t t e d i f f é r e n t e s c o t e s e t p lu s p a r t i c u l i è r e m e n t au niveau du Front de g e l ,

* l e niveau d ' a p p a r i t i o n d e s premieres l e n t i l l e s de g l ace ,

* l ' é p a i s s e u r e t l a forme des p r i n c i p a l e s l e n t i l l e s ( c f . annexe a ) .

Pour dé te rminer les t e n e u r s en eau a p r è s g e l s u r t o u t e l a longueur de l ' é p r o u v e t t e , c e l l e- c i est découpée en t r anches de 25 3 40 mm d ' é p a i s s e u r .

Le dépoui l lement c o n s i s t e r e l e v e r avec une p é r i o d i c i t é donnée, s u r 1' e n r e g i s t r e m e n t graphique , l a t empéra tu re p i s t o n- s o l a i n s i q u e l e g o n f l e m e n t c o r r e s p o n d a n t ; ceci pour chacune d e s é p r o u v e t t e s .

On pourra c h o i s i r une p é r i o d i c i t 6 de r e l e v 6 des mesures d ' une demi-heure & une heu re duran t les deux premiers j o u r s e t de 4 e t 8 heures du ran t les j o u r s s u i v a n t s .

La courbe XG = f (VI) e s t obtenue p o i n t par po in t .

L f o p 6 r a t e u r r eche rche graphiquement s u r le t r a c é l ' o r i g i n e e t l ' e x t r é m i t b de la p a r t i e l i n d a i r e de la d r o i t e du gonflement, d é t e r m i n e a l o r s la p e n t e d e l a d r o i t e e t t r a c e celle- ci s u r l e graphe.

La pente de cette d r o i t e c o n s t i t u e l e r é s u l t a t de l ' e s s a i e t permet le c lassement du s o l (annexe I e t III) .

Les deux 6 p r o u v e t t e s de chaque s o l f o n t l ' o b j e t d 'un p rocès v e r b a l d ' e s s a i unique: il d o i t mentionner :

* les c a r a c t é r i s t i q u e s géo techn iques du s o l t e s t 6 ;

* les p a r a m e t r e s de c o n f e c t i o n des é p r o u v e t t e s ( d e n s i t é , t e n e u r en e a u ) ;

* la v a l e u r d e l a p e n t e de l a d r o i t e de gonf lement ;

* les c o n d i t i o n s o p é r a t o i r e s p a r t i c u l i è r e s , a i n s i que l e s i n c i d e n t s s u s c e p t i b l e s d ' a v o i r a g i s u r l e s r é s u l t a t s .

Les p i è c e s s u i v a n t e s s o n t j o i n t e s A t i t re d ' i n f o r m a t i o n s complémentai res :

* e n r e g i s t r e m e n t d e s m e s u r e s d e d e n s i t é a u b a n c à rayonnement gamma ;

* graphe d e d i s t r i b u t i o n d e s t e n e u r s en eau a p r è s g e l , s u r l e q u e l s o n t p o r t é e s les v a l e u r s du d i a m è t r e 3 d i f f é r e n t s n iveaux d e l ' é p r o u v e t t e (annexe II) ;

* planche d e pho tos d e s é p r o u v e t t e s a p r b s g e l ;

* c o u r b e s d e gonflement en f o n c t i o n d e l a r a c i n e c a r r é e de 1' i n d i c e d e g e l .

Un exemple d e p r é s e n t a t i o n d e s r e s u l t a t s e s t donné 3 l ' a n n e x e III .

A N ' N E X E I

a) Notion d e g é l i v i t é des s o l s

On peu t d i s t i n g u e r , d ' a p r è s l a u r comportement au c o u r s d 'une pér iode de g e l , deux c a t é g o r i e s de s o l s :

+ l e s s o l s "non g é l i f s " q u i se congèlen t en masse s a n s v a r i a t i o n impor tan te de l e u r teneur en eau e t dont l a s t r u c t u r e e s t p e u m o d i f i é e . L e u r p r i n c i p a l e t r ans fo rma t ion n o t a b l e peut être un l é g e r gonflement dO à l ' augmenta t ion de volume de l ' e a u q u i se t ransforme en g l a c e (9% env i ron ) ; l ' impor t ance de ce gonflement, en g é n é r a l trés limité, est l iée au degré de s a t u r a t i o n du s o l l o r s de l a congélation;

* l e s sols n g é l i f s u dont l a c o n g é l a t i o n s' accompagne d e modif i c a t i o n s n o t a b l e s de s t r u c t u r e dues 3 p l u s i e u r s phénom&nes : a s p i r a t i o n d 'eau au vo is inage du f r o n t de g e l , écoulement t r a v e r s l a zone non ge l ée , formation de l e n t i l l e s d e g l a c e , gon f l emen t du s o l , c o n s o l i d a t i o n é v e n t u e l l e de couches s i t u é e s h l ' a v a l du f r o n t de g e l , e t c .

La g d l i v i t é d ' u n s o l d é p e n d d e c e r t a i n s p a r a m è t r e s i n t r i n s è q u e s du matér iau qu i l u i con fè ren t un c a r a c t e s e p o t e n t i e l de g é l i v i t é , e t de c e r t a i n e s c o n d i t i o n s liées a l 'environnement q u i permet ten t a ce c a r a c t h r e de se man i f e s t e r et de se développer.

Les caractéristiques.propres du s o l qu i jouent un r a l e dans les phenombnes de g é l i v i t é s o n t : sa n a t u r e physico-chimique e t son é t a t ( d e n s i t d , t eneu r en eau ou degré de s a t u r a t i o n , etc. ) e t p l u s pa r t i cu l ih remen t :

* l a g r a n u l a r i t é e t l a t e x t u r e , c a r l ' a s p i r a t i o n d 'eau au niveau du f r o n t de g e l (c ryosucc ion) e t l a formation de l e n t i l l e s de g l a c e s o n t l iées e n p a r t i c u l i e r l a s u r f a c e s p é c i f i q u e d e s g r a i n s e t a l a dimension des po re s du matér iau ;

* l a p e r m é a b i l i t é q u i d o i t ê t r e s u f f i s a n t e p o u r q u e l ' é c o u l s m e n t d ' e a u a s c e n d a n t , dO a u phénomène d e c r y o s u c c i o n , ne s o i t pa s c o n s i d é r a b l e m e n t f r e i n é ou annulé par d e s p e r t e s de c h a r g e s t r o p importantes .

Les f a c t e u r s e x t é r i e u r s s o n t en p remier l i e u l ' i n t e n s i t é e t l a durée de l a p é r i o d e de g e l ; on a pu c o n s t a t e r en p a r t i c u l i e r qu 'un g e l peu i n t e n s e mais long a v a i t d e s conséquences p l u s n é f a s t e s qu 'un g e l i n t e n s e mais b r e f , c a r l e s phénomènes de c ryosucc ion e t de format ion de l e n t i l l e s de g l a c e s o n t d ' a u t a n t p l u s i m p o r t a n t s que l e f r o n t de g e l se d é p l a c e lentement en deçà d 'une c e r t a i n e v i t e s s e c r i t i q u e ; il f a u t donc n o t e r que l e s phénomhnes de g 6 l i v i t é peuvent s e m a n i f e s t e r d i f féremment dans une même r é g i o n ( e t à f o r t i o r i dans d e s pays d i f f é r e n t s ) en f o n c t i o n d e s c o n d i t i o n s c l i m a t i q u e s . En second l i e u , l e s p o s s i b i l i t é s d ' a l i m e n t a t i o n en eau du f r o n t de g e l c o n d i t i o n n e n t également la m a n i f e s t a t i o n de l a g é l i v i t é d ' u n s o l , de t e l l e s o r t e qu'un 6 c h a n t i l l o n de s o l g é l i f a t eneur en eau i n i t i a l e t rès f a i b l e e t p a r f a i t e m e n t i s o l é de t o u t e a r r i v é e d ' e a u e x t é r i e u r e se comportera p ra t iquement comme un s o l non g d l i f s ' i l s u b i t une p é r i o d e de g e l .

b ) Classement d e s S o l s s e l o n l e u r Deqrd d e G e l i v i t é

L ' e s s a i de gonf lement au g e l a pour but d ' e f f e c t u e r un c lassement r e l a t i f d e s s o l s s e l o n l e u r degré d e g é l i v i t 6 , il permet d e c o m p a r e r l e u r c o m p o r t e m e n t d a n s l e c a d r e d ' u n e p r o c é d u r e e x p é r i m e n t a l e b i e n d é f i n i e , l ' i n s t a r d e n o m b r e u x e s s a i s d ' i d e n t i f i c a t i o n d e s s o l s .

P o u r l e ' d i m e n s i o n n e m e n t d e s c h a u s s é e s , l e s s o l s e t maté r iaux de couche de forme o n t é té r e g r o u p é s en t r o i s c l a s s e s de s e n s i b i l i t é au g e l q u i cor responden t aux s e u i l s de p e n t e d e s d r o i t e s XG = f(V1) s u i v a n t e s :

P e n t e ob tenue l ' essai de 1 gonflement au g e l en I m / v m

0,05 0,QO JXXXXXxxXXXXXXXXXXXX(>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

SGn 1 SGP I SGt Classes de s e n s i b i l i t é ( t r é s g 6 l i f ) (peu g é l i f ) ( t r b s g é l i f ) au g e l c r o i s s a n t e s

c ) E v o l u t i o n du Gonflement en Fonc t ion de l a Rac ine c a r r é e d e l ' I n d i c e d e G e l

La courbe du gonflement en fonc t ion de l a r a c i n e ca r r6e de l ' i n d i c e de g e l peut p r é s e n t e r néanmoins d i f f é r e n t e s a l l u r e s :

* Le gonflement s i g n i f i c a t i f ( p a r t i e l i n é a i r e de l a courbe) peut commencer dès l e début du g e l ( f i g u r e 1) e t se développer de façon r é g u l i è r e t o u t au long de l ' e s s a i . Les matér iaux qu i se comportent a i n s i s o n t en généra l des matér iaux perméables. Néanmoins, v e r s l a f i n de 1' e s s a i , l o r sque l e f r o n t de g e l est proche de l a nappe maintenue à t e m p é r a t u r e c o n s t a n t e p o s i t i v e , l e s p o i n t s expérimentaux s ' é c a r t e n t de l a p a r t i e l i n é a i r e ; dans ce c a s , l a c o n d i t i o n a u x l i m i t e s d e s e m i - i n f i n i t é d e l ' é c h a n t i l l o n n ' e s t p l u s respec tée .

* Sur les f i g u r e s 2 e t 3, l e gonflement s i g n i f i c a t i f ne commence pas dès le début du ge l . I l peut ê t r e précédé d 'un premier gonflement peu important q u i p rovien t de l a c o n g e l a t i o n de l ' e a u contenue i n i t i a l e m e n t dans l a p a r t i e s u p é r i e u r e de 19Achan t l l l on . I l peut e x i s t e r également une p é r i o d e avant l ' a p p a r i t i o n du gonflement s i g n i f i c a t i f duran t l a q u e l l e le gonflement est p a r t i e l l e m e n t compensé par l a c o n s o l i d a t i o n d e s couches p l acées en a v a l du f r o n t de gel . Cette conso l ida t ion se mani fes te p a r t i c u l i è r e m e n t au début du gel, lo rsque l ' a l i m e n t a t i o n en eau se p rodu i t aux dépens des couches i n f é r i e u r e s s a n s que l a nappe y p a r t i c i p e .

L ' a l l u r e e t l a dur6e de ces pe r iodes t r a n s i t o i r e s dépendent d e nombreux p a r a m è t r e s : de l a t e n e u r en eau i n i t i a l e , de l a p l a s t i c i t 6 e t du d e g r é de g e l i v i t é du m a t é r i a u , de l a v i t e s s e d'avancement du f r o n t de g e l ( p a r r appor t l a v i t e s s e c r i t i q u e ) , etc.

Le gonf lement abso lu de l ' é c h a n t i l l o n es t donc p l u s ou moins a f f e c t 6 par ces pér iodes t r a n s i t o i r e s . De ce f a i t , il ne peut être cons idé r6 comme r e p r é s e n t a t i f de l a g é l i v i t 6 du matér iau e t pe rme t t r e l e c lassement des s o l s .

A N N E X E I I

PHOTOS D'EPROUVETTES ET REPARTITION DES TENEURS EN EAU APRES GEL

L 'obse rva t ion d 'un é c h a n t i l l o n g e l é e t l a r é p a r t i t i o n des t e n e u r s e n e a u a p r h s g e l p e u v e n t d o n n e r d e s i n f o r m a t i o n s cornpl6rnentaires concernant le mode de développement du phénoméne de g é l i v i t é d a n s l t é c h a n t i l l o n . Néanmoins, . l ' u t i l i s a t i o n d e c e s in format ions est d i f f i c i l e c a r de nombreux types de l e n t i l l e s e t des r é p a r t i t i o n s de teneur en eau très v a r i a b l e s peuvent être observés , dont 1' i n t e r p r é t a t i o n est d 6 l i c a t e .

C e r t a i n s exemples s o n t donnes s u r les p lanches qu i su iven t .

Pour les sols non g e l i f s (exemple : éprouvettes 1 et 21, il ne se forme pas de l e n t i l l e s , mais le g e l provoque seulement de l é g é r e s v a r i a t i o n s de t eneu r s en eau, cons6cut ives à des mouvements d ' eau par g r a v i t 6 e t c a p i l l a r i t é . Par a i l l e u r s , en aébut d ' e s s a i , duran t l a phase de propagat ion r ap ide du f r o n t de g e l , ce d e r n i e r peu t provoquer un r e fou lemen t de l ' e a u , de t e l l e s o r t e que l e s t e n e u r s e n e a u l a p a r t i e s u p é r i e u r e d e l t 6 c h a n t i l l o n s o n t i n f é r i e u r e s aux v a l e u r s i n i t i a l e s .

D'une façon génGrale, le f r o n t de g e l se propage a s s e z v i t e dans ces mater iaux non g 6 1 i f s ( s o i t en r a i s o n de l a t eneu r en eau f a i b l e , s o i t du f a i t que l e s m a t é r i a u x s a b l e u x p o s s b d e n t une c o n d u c t i v i t 6 thermique é l e v d e , etc. ) e t descend t r b s bas dans 116chan t i l l on .

Dans l e c a s des s o l s g é l i f s (exemple : éprouvettes 3 , 4, 5 e t 61, il se p r o d u i t une f o r t e augmentation de l a t eneu r en eau dans l a p a r t i e g e l d e ; cette augmentation est p l u s ou moins p rog re s s ive e t impor t an t e s u i v a n t les c o n d i t i o n s de t e n e u r en eau i n i t i a l e , l a p e r m é a b i l i t é e t le c a r a c t b r e gélif du sol. On remarque p a r f o i s , immédiatement sous le f r o n t de ge l , dans l a p a r t i e non ge lke , une zone moins humide due à une c e r t a i n e conso l ida t ion du mat6riau.

-- - .- .

Les aspeccs et les dimensions aes lzntilles, ainsi que ;rs s t r u c t u r e s d e sol g e l é s o n t t r b s d i v e r s . On p e u t , p a r exemple, r encon t r e r de s s t r u c t u r e s f e u i l l e t é e s avec l e n t i l l e s f i n e s d i spos6es hor izonta lement ou ver t ica lement , de s d i sques de g l a c e horizontaux de p l u s i e u r s m i l l i m b t r e s d t 6 p a i s s e u r , d e s s t r u c t u r e s p o l y g o n a l e s , e t c .

REPARTITION DEB TENEURS EN EAU APRES

EPROUVETTE 1

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REPARTITION DES TENEURS EN EAU APRES

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PHOTOGRAPHIE DES EPROUVETTES GELEES

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A N N E X E III

EXEMPLE DE PRESENTATION DE RESULTATS

MATERIELS SPECIFIQUES

Tubes de caoutchouc mousse.

R é a l i s é s à p a r t i r de f e u i l l e s de caoutchouc mousse, r é f é r e n c e 111 N , épa i s seu r 10 mm, diamgtre e x t é r i e u r 89 mm.

E t u i P.V.C. 0 75 x 1.6 E.P.

Dossier

1 C L ~ ~ ~ ~ F ~ ~ A T I O N a .T. a . - fraction O /Smm t e r t i e A 1 1 du SOL fraction 0/20 m m testcie

---.-.- fraction O/O m m 1 Nnruai c;eo~c=iou~ ai ADmsunrioni : Limon 1

GRANULOMETRIE . .

7 C o ~ c x ~ i q u e s visées Pinrras OES O~ONTES O. DDNCLCMSNT 50 a~.: f = -O..59- " " ~ ~ x ~ ) i

-'Vr R : = ..O,.54- mm4ae.hl+

E S S I S U I S E LE.&B4.~.1983

valeur de bleu sur 0/5 747/5 : 0,5

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- 46 - Dossier

k a g e , Mesure de densité ou banc d 'essai

, à rayonnement gamma 1 MTURE DE L 'ECHANTILLON : Limon - C.D. 44 P.K. 13,500 (57)

PROUVE T TE No 6

Densité h m & par la méthode [hydrostatique : 2.08

GRAPHE DE OENSITf Yb GRAPHE DE OENSITÉ Yh

D ~ I - - ; F ~ . rio

- X P A C I C E G E GEL -

'r - r ESSFII : E 161 EPROUU. No 6 10 POINT '35 O E R N I E R POIHT 168

f PENTE DE LFI DROITE= 8.548 CORRELFITION= 0.3977 C 66 PÜIuTS----- ---------------------------- e-

u ---*- RGSCISSE 9 L'ORIGINE : 8.27

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