Nouveau dispositif pour l’étude de la suffusion suivant différents états mécaniques: Fid-Bau Portal

Nouveau dispositif pour l’étude de la suffusion suivant différents états mécaniques

Marot, Didier / Oli, Bikram / Gelet, Rachel / Bendahmane, Fateh

Les instabilités et les ruptures que peuvent subir les digues et les barrages en remblais sont très majoritairement dues aux processus d’érosion externe (surverse) et d’érosion interne (renard hydraulique, érosion régressive, érosion de contact ou suffusion). Cette étude porte sur la suffusion qui peut mobiliser la fraction fine de sols pulvérulents ou faiblement cohésifs. Ce processus complexe combine trois mécanismes : le détachement, le transport et l’éventuelle filtration des particules fines. De nombreux critères ont été proposés dans littérature, pour caractériser la susceptibilité à la suffusion, en considérant uniquement la distribution granulométrique et éventuellement la densité du sol. Toutefois, plusieurs études ont montré que l’initiation et le développement de la suffusion dépendent aussi du chemin de chargement hydraulique. Par ailleurs, chacun des trois mécanismes susmentionnés dépend du chargement mécanique subi par le sol. Dans ce contexte, un dispositif expérimental a été développé afin de caractériser la sensibilité vis-à-vis de la suffusion, de quatre sols pulvérulents à distribution lacunaire (composé de sable et de gravier), en contrôlant l’état mécanique et le chemin de chargement hydraulique. Les essais sont réalisés à l’aide du banc triaxial dédié qui permet d’appliquer à l’échantillon (diamètre : 100 mm ; hauteur : 200 mm) un écoulement vertical descendant. La charge hydraulique appliquée est augmentée automatiquement, par faibles incréments et suivant le même chemin pour tous les essais. Les échantillons sont tous consolidés sous une même contrainte effective moyenne, mais la valeur du déviateur de contrainte est propre à chaque essai. Enfin des essais sont menés en conditions œdométriques. L’interprétation des évolutions de conductivité hydraulique et de taux d’érosion permet tout d’abord d’identifier 4 étapes successives : initiation, filtration, débourrage et état permanent caractérisant la fin du processus de suffusion. Chacune de ces étapes est ensuite étudiée à l’aide de différentes méthodes interprétatives. À la fin de chaque essai, les échantillons sont découpés en 4 couches afin de mesurer les évolutions de distribution granulométrique. Les résultats obtenus soulignent la présence d’écoulements préférentiels circonférentiels pour l’essai réalisé en conditions œdométriques, ce qui conduit à une légère surestimation de la sensibilité à la suffusion. En conditions triaxiales, l’influence sur la suffusion du déviateur de contrainte apparaît limitée, notamment en regard de l’influence du pourcentage de sable. Enfin la confrontation de ces résultats montre que contrairement à l’approche énergétique, l’approche en conductivité hydraulique ne permet pas de détecter toutes les étapes pour tous les essais.