Diapositive 1UE : Approche Multi-échelle et Multi-physique du comportement des argiles
1.2. Structure minéralogique
1.3. L’essai triaxial pour l’étude du comportement mécanique
2. Mécanismes de déformation dans les argiles saturées remaniées
reconsolidées – Comportement macroscopique 2.1. Notions de base et principe de l’essai triaxial
2.2. Comportement sur chemins isotropes
2.3. Comportement normalement consolidé – notion de l’état de plasticité parfaite
2.4. Comportement surconsolidé
3. Les modèles élastoplastiques de Cam-clay – notion d’état critique
4. Mécanismes de déformation et état microstructural 4.1. Phénomène d’orientation des particules sur chemin triaxial
4.2. Microstucture et état critique
4.3. Influence de la minéralogie dans le comportement des argiles – Etude des mélanges
argileux
6. Ecriture de la loi de Cam-clay original sur matlab
Sommaire
3
Différentes définitions possibles selon la discipline
Une appellation générique, qui désigne selon la discipline un ensemble d’espèces minérales (physico- chimie, cosmétique), une famille de roche (mécanique des roches) ou alors une classe granulométrique (mécanique des sols).
Matériaux différents avec un point commun :
Contenir des minéraux argileux
minéraux argileux : silicates hydratés généralement des silicates d’aluminium avec une structure feuilletée
4
Les sols argileux : Exemples
Sol argileux de Sarthe Sédiment marin du golfe de Guinée par 1000 m de
profondeur
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Les argiles de laboratoire : Exemple
Kaolinite jaune (K13) Identification de 96% de kaolinite pure par analyse au DRX
Sous forme de boue Après consolidation unidimensionnelle
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Couche tétraédrique Couche octaédrique
Structure « feuilletée » - Empilement de feuillets élémentaires (10-9 mm ) constitués de deux couches :
2iS O 3 ( )Al OH
Si Al
Le feuillet élémentaire Si
Exemple la Kaolinite
Feuillet
Exemple la Kaolinite : microstructure
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smectite
(H2O)
Propriétés :
Liaison H très faible d’où la propriété très forte de gonflement par insertion de molécule d’eau
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Exemple la Montmorillonite : microstructure
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Argiles et microstructure - observations par MEB
Cas du kaolin P300
13
14
2. Structure minéralogique des argiles
Les propriétés d’état (physique) des argiles sont directement liées aux propriétés minéralogiques (corrélations par Biarez et Favre, 1975-1977)
Edge view
Face view
Hattab M, Bouziri S, Fleureau J-M, Canadian Geotechnical Journal (2010)
Greek Clay (about 97% of ca-Montmorillonite)
%<80mm 100%
%<2mm 80%
wL 170%
wP 60%
gs/gw 2.73
A° 1.31
%<80mm 100%
%<2mm 84%
wL 40%
wP 20%
gs/gw 2.65
A° 0.25
Hammad T, Hattab M, Fleureau J-M, European Journal of Environmental and Civil Engineering (2013)
The clay is marketed by “Dousselin Fontaines sur Saône (Rhône, France)”
in the form of dry powder
The clay is taken from Milos Island in the
Aegean Sea.
EXEMPLES
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Exemple du sédiment marin du golfe de guinée (collaboration avec ECP- MSSMAT dans le cadre du projet IFREMER (2005)
argile de couleur gris foncé avec débris coquillés
Photo MEB de l’argile GoG
Smectite
Kaolinites 50%
Teneur en carbonates 5 à 15%
Carotte de 17 m prélevée par 700 m de profondeur Fournie par FUGRO-
FRANCE
Hattab M, Hammad T, Fleureau J-M, Hicher P-Y, Géotechnique (2012)
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wL: 160 à 110% et wP: 90 à 30%
gs=26,5 kN/m3 et gw=10,2 kN/m3
w : de 100 % à 180% (en surface)
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wL: 160 à 110% et wP: 90 à 30%
gs=26,5 kN/m3 et gw=10,2 kN/m3
w : de 100 % à 180% (en surface)
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mécanique
3.1 Etude sur les argiles de laboratoire remaniée saturée reconsolidée
Onedimensional compression (initial state)
Consolidomètre à double drainage
Thèse de Lamine IGHIL-AMEUR (2015)
20
mécanique
35 mm
35 mm
35 mm
’3 ’3
’1’1