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La partie « IV » du livre est consacrée à une approche enrichie du coefficient de Bishop qui permet d'élargir le principe des contraintes effectives aux sols non saturés. Ce modèle s'intéresse à l'expression de ce coefficient sur un chemin de drainage en prenant en compte : l'effet de la variation de la compacité ; l'existence possible d'air occlus post entrée d'air ; le rôle du chaînage capillaire. On reprend et développe la notion de degré de saturation effectif de Alonso (2010), pour quantifier la quantité d'eau capillaire qui assure cette continuité.

SEC 2015 - Symposium International Retrait et gonflement des sols - Climat et construction, Marne la Vallée, FRANCE, 18-/06/2015 - 19/06/2015; The article presents correlations between parameters about identification, hydric states and shear strength, for fine grained compacted soils. The compaction Proctor curve is linked to the immediate bearing index curve (similar to the CBR index). To evaluate shear strength, we establish a correlation between parameter c from Bishop and the degree of saturation, using characteristics measured at the Optimum.; L'article présente des corrélations entre les paramètres d'identification de sol, d'états hydriques et de résistance au cisaillement, pour mieux caractériser les sols fins compactés. La courbe de compactage est corrélée avec la courbe de portance immédiate. Pour la résistance au cisaillement, on établit une corrélation entre le paramètre c de Bishop et le degré de saturation, à l'aide des caractéristiques mesurées à l'Optimum.

L’article décrit une méthode d’identification des sols naturels à partir des données mesurées au piézocône (CPTu) et présente son application aux sols du plateau deltaïque du Var. Cette méthode procède en deux étapes : la résistance de pointe pénétrométrique est d’abord décomposée en une partie isotrope et une partie déviatorique en tenant compte de la pression d’eau et des résistances drainées et non drainées mesurées à l’appareil triaxial sur les sols carottés au préalable sur le site. Cette décomposition permet de classer les sols, en distinguant les sols fins argileux et limoneux, dans lesquels se développent de fortes pressions d’eau, et les sols sableux dans lesquels ces pressions sont proches de la pression hydrostatique ou sont négatives. L’étape suivante identifie les sols sableux sensibles, de faible compacité et peu résistants, exposés au risque de liquéfaction notamment, en analysant le frottement latéral unitaire et la résistance de cône effective.

Soil treatment is a well known earthwork technique which has been widely used in constructions of railway and highway substructures. It can improve the workability of soils by lowering their water contents and improve the hydro-mechanical performance by reinforcing and binding the soil grains/aggregates. However, the durability of the treated soils is still an open question. It constitutes the main objective of the ANR project TerDOUEST (Terrassements Durables - Ouvrages en Sols Traités, 2008 - 2012).The present study is part of the works in TerDOUEST project, and deals with the aggregate size effect on the stiffness (Gmax) development of lime and/or cement treated fine-grained soils from Héricourt using bender element technique. In the laboratory conditions, four aggregates sizes were accounted for (Dmax = 0.4, 1, 2 and 5 mm). To prepare an aggregate size, the soils were first air-dried, crushed and sieved through a target sieve. The soils were then brought to a desired water content, mixed with additive (lime and/or cement) and compacted both dry and wet of optimum of normal Proctor by keeping the same dry density. The Gmax measurements were performed during curing and during application of wetting/drying cycles. In field conditions that refer to the experimental embankment in Héricourt, the aggregates size is significantly larger: Dmax = 20 mm and 31.5 mm for the silt and the clay, respectively. Cores samples were taken from the embankment at two different times and the Gmax measurements on core specimens were performed. The results show that the hydromechanical behaviour of the cementitious treated soils is strongly influenced by the aggregates size for the treated silt and clay prepared in both laboratory and field conditions: the larger the aggregates, the lower the Gmax and the resistance to wetting/drying cycles. The high heterogeneity of the in-situ soils was also clearly identified. A hyperbolic model was developed enabling up-scaling the results in laboratory conditions to those in field conditions by considering the effect of aggregate size. Comparison between the model predictions and experimental measurements shows the performance of the model proposed, provided that the mean values of experimental data are used to minimize the effect of soil heterogeneity; Le traitement des sols est une technique connue qui a largement été utilisée dans les constructions ferroviaires et routières. Il améliore la maniabilité des sols en réduisant la teneur en eau et en améliorant les performances hydromécaniques par renforcement et lien des agrégats du sol. Cependant, la durabilité des sols traités reste une question ouverte, elle constitue l'objectif principal du projet ANR TerDOUEST (Terrassements Durables – Ouvrages en Sols Traités, 2008-2012).La présente étude fait partie des travaux réalisés dans le cadre du projet TerDOUEST, et traite de l'effet de la taille des agrégats sur l'évolution de la raideur (Gmax) des sols fins provenant d'Héricourt (70) et traités à la chaux et/ou au ciment, à l'aide de la technique piézo-électrique (bender element). Dans les conditions de laboratoire, quatre tailles d'agrégats ont été étudiées (Dmax = 0.4, 1, 2 et 5 mm). Afin d'obtenir des tailles d'agrégats souhaitées, les sols ont d'abord été séchés, broyés puis tamisés à une taille désirée. Les sols ont ensuite été ramenés à la teneur en eau souhaitée, mélangés au liant hydraulique (chaux et/ou ciment) puis compactés du côté sec et du côté humide de l'optimum du Proctor normal, tout en conservant la même densité sèche. Les mesures de Gmax des sols traités ont été réalisées pendant la cure et pendant l'application de cycles humidification/séchage. Dans les conditions du terrain, qui correspondent au remblai expérimental d'Héricourt, les tailles des agrégats sont nettement plus élevées : Dmax = 20 et 31.5 mm pour le limon et l'argile, respectivement. Les résultats montrent que le comportement hydromécanique des sols traités est fortement influencé par la taille des agrégats, que les sols soient argileux ou limoneux, préparés en laboratoire ou bien dans les conditions du terrain : plus la taille des agrégats est élevée, plus la raideur diminue avec le temps de cure et moins les sols résistent à la succession de cycles humidification/séchage. Une forte hétérogénéité des sols in-situ a aussi été identifiée clairement. Un modèle hyperbolique a été développé afin de permettre l'application des résultats obtenus en laboratoire à ceux obtenus dans des conditions de terrain, étant donné l'effet de la taille des agrégats. La comparaison entre le modèle de prédictions et les mesures expérimentales démontre la performance du modèle proposé, à condition d'utiliser les valeurs moyennes des données expérimentales afin de minimiser l'effet de l'hétérogénéité du sol

Cet article présente les résultats d'une large étude sur le comportement des sols fins compactés soumis à des variations d'état hydrique. L'objectif de ce travail était d'évaluer l'influence de la nature et de l'état initial des sols sur les risques de déformations par humidification et séchage. L'interprétation des expérimentations réalisées a conduit à développer un modèle de microstructure simplifié permettant d'expliquer les tendances observées par des phénomènes à l'échelle microscopique. Les résultats de cette approche ont permis de proposer une description quantifiée des phénomènes se développant à l'échelle des particules lorsque les sols sont soumis à une inondation sous faible contrainte. L'influence couplée de la masse volumique sèche et de la teneur en eau pondérale sur les déformations a pu être intégré dans cette interprétation et a permis de mettre en évidence, notamment dans le cas de l'inondation sous contrainte, des comportements fondamentalement différents.

A new section of main road Route Nationale 7 has been under construction since 2007 between La Pacaudiere and Changy (Loire, France). This new way is 8 km long and goes across fine soils, essentially plastic clay and clay-sand. This clay-sand had to be treated with 1% lime and 5.5% cement in order to build a capping layer of 40 cm. The top of the embankments had to be treated with lime to get a EV2 modulus over 35 MPa. At the beginning of the roadwork, the clay-sand was put on a special area to be homogenized and treated with 1% lime. After then, the building company proposed another technical solution to build the capping layer : using a hydraulic binder instead of cement and increasing the mechanical performances of the top of the embankments (EV2 over 50 MPa), to reduce the thickness of the capping layer to 35 cm. A trial was made in 2008 to compare both solutions. After treatment and compaction, the measurements by gamma densitometer with two probes showed that the average compaction rate at the bottom of the layer was 92% for the project solution and 98% for the building company solution. This last solution was accepted because compaction rate must be over 96% at the bottom of the layer. Unfortunately, the laboratory study showed that the soil treated with the hydraulic binder had bad mechanical performances in case of less compaction or less moisture content. The building company, on the advice of LRPC from Lyon, has made the layer with high performance working machines such as an in-situ moistening machine, a pulvimixer and powerful compactors. Results of daily moisture content and gamma densitometer tests showed that the realisation objectives had been reached. Moreover, diametral compression tests showed that mechanical performances had been reached too.

En Géotechnique, et plus particulièrement dans le domaine des Terrassements, il existe un besoin d'évaluation de l'état hydrique des sols par méthodes non destructives, efficaces et applicables avec les contraintes de site. L'utilisation des méthodes électriques et électromagnétiques issues de la Géophysique Appliquée, intégrantes et rapides à mettre en oeuvre, pourrait répondre à ce besoin pour la caractérisation des sols, le suivi de digues et de remblais et l'aide à l'exécution de chantiers. L'étude d'échantillons de sol compacté en laboratoire montre que les paramètres électromagnétiques « effectifs » mesurés (résistivité électrique et constante diélectrique) sont sensibles aux paramètres d'état des sols, à la fois à la teneur en eau massique et à la masse volumique sèche. Ceci suggère que l'utilisation combinée des méthodes électriques et électromagnétiques pourrait permettre de découpler les paramètres d'état des sols qui sont utiles en géotechnique. Les tendances observées sur échantillons contrôlés sont interprétées en s'appuyant sur un modèle microstructural du sol constitué d'agrégats argileux et prenant en compte la distribution de l'eau dans le sol. Afin de pouvoir appliquer in situ les lois établies en laboratoire, des séries de mesures géophysiques sont réalisées sur un site test, à échelle et conditions réelles de chantier, mais dont l'homogénéité, la géométrie, la température, le degré de compactage et la teneur en eau sont contrôlés. Des planches d'essais décamétriques, à différents états du sol, permettent d'évaluer la sensibilité des techniques de mesures et de relier les résultats obtenus au laboratoire à ceux d'un site réel. With respect to Geotechnics, and in particular earthworks, there is a need regarding the soil hydric state evaluation through methods which are non-destructive, effective and applicable to the site constraints. The use of electrical and electromagnetical methods from Applied Geophysics, which are integrated and quick to carry out, might answer to this need for soil characterising, levees and embankments monitoring and helping earthworks construction site. The laboratory studies on compacted soil specimens show that the effective electromagnetic parameters (electrical resistivity and dielectrical constant) are sensitive to soil state parameters, both gravimetric water content and dry density. This observation suggests that the combined use of electrical and electromagnetic methods could enable one to distinguish between the soil state parameters which are useful for geotechnics. The trends observed on controlled specimens are interpreted on the basis of a soil microstructural model constituted by clayed aggregates and the water distribution in soil. In order to apply the laws fromWith respect to Geotechnics, and in particular earthworks, there is a need regarding the soil hydric state evaluation through methods which are non-destructive, effective and applicable to the site constraints. The use of electrical and electromagnetical methods from Applied Geophysics, which are integrated and quick to carry out, might answer to this need for soil characterising, levees and embankments monitoring and helping earthworks construction site. The laboratory studies on compacted soil specimens show that the effective electromagnetic parameters (electrical resistivity and dielectrical constant) are sensitive to soil state parameters, both gravimetric water content and dry density. This observation suggests that the combined use of electrical and electromagnetic methods could enable one to distinguish between the soil state parameters which are useful for geotechnics. The trends observed on controlled specimens are interpreted on the basis of a soil microstructural model constituted by clayed aggregates and the water distribution in soil. In order to apply the laws from the laboratory, a further set of geophysical measurements are to be carried out on a test site at scale close to real site conditions but where the homogeneity, the geometry, the temperature, the compaction state and the water content are monitored. Further decametric test sites, at different soil sates, allow to evaluate the measurement tools sensitivity and to link up the results obtained from laboratory to real site ones. the laboratory, a further set of geophysical measurements are to be carried out on a test site at scale close to real site conditions but where the homogeneity, the geometry, the temperature, the compaction state and the water content are monitored. Further decametric test sites, at different soil sates, allow to evaluate the measurement tools sensitivity and to link up the results obtained from laboratory to real site ones.

Pour évaluer le risque induit par l'utilisation de sols sensibles à l'eau dans des remblais en zone inondable et la pertinence d'une méthodologie de prévision des déformations des corps de remblai, le Centre d'Expérimentation Routière de Rouen (CER) et le Laboratoire Central de Ponts et Chaussées (LCPC) en partenariat avec la Société Nationale des Chemins de Fer (SNCF) ont réalisé un remblai expérimental en sols fins de 5,40 m de haut sur 10 m de long et 21 m de large à sa base. Ce remblai a été fortement instrumenté, principalement pour suivre les mouvements d'eau et les déformations. La mesure de la teneur en eau a été l'occasion de mettre en oeuvre des techniques nouvelles ou encore peu diffusées. Le comportement de l'ouvrage a été suivi durant la phase de construction et les deux phases d'inondation de sa base.

International audience; This paper presents a study performed on a compacted swelling material in the range of suctions comprised between 8.5 and 287.9 MPa. Two series of tests were carried out with suction controlled oedometers. The aim of the first series was to study the compressibility as a function of suction. It showed that the apparent preconsolidation pressure and the plastic compression line are greatly affected by the applied suctions. The other series of tests highlighted the influence of complex hydromechanical paths on the compressibility of the studied material that appeared to be greatly influenced by the stress path followed.; Cet article présente une étude menée sur un matériau gonflant compacté dans la gamme des succions comprises entre 8,5 et 287,9 MPa. Deux séries d'essais œdométriques à succion contrôlée sont présentées. La première permet la caractérisation de l'évolution de la compressibilité avec la succion. Elle montre que la pression de préconsolidation apparente et la pente de compression plastique sont significativement influencées par la succion. La deuxième série étudie l'influence de sollicitations hydromécaniques complexes sur la compressibilité du matériau qui apparaı̂t très dépendante du chemin hydromécanique.

A coupled model for three-phase unsaturated porous media, with allowance for both the stress-strain relationships of the soil and the flow of water and air, is presented. It is aimed at improving the settlement predictions and stability analyses of geotechnical structures. A system of non linear equations, both for the stress-strain relationships and for the flow of fluids, is first derived, on the basis of the static equilibrium equations, of the continuity equations and of the constitutive relationships of each of the three phases. This system of equations is then solved using the finite element method and an implicit integration scheme for time dependency. This work resulted in the implementation in the finite element program CESAR-LCPC of a new family of elements, devoted to the two-dimensional consolidation analysis of unsaturated soils, and of an iterative algorithm, combining the method of variable stiffness for the flow nonlinearities and the initial stress method for the material nonlinearities. A new subroutine of CESAR-LCPC, termed CSNS (for Consolidation of Unsaturated Soils, in French), was created for performing this type of analysis. The subroutine CSNS takes into account the staged construction of the geotechnical structures and can accommodate any type of boundary conditions. It was checked against the observed behaviour of a test section of an existing motorway. The comparison of the observed and calculated displacements and water pressures in the embankment gave encouraging insight into the capabilities of the method., Afin de mieux estimer les tassements et la stabilité des ouvrages géotechniques au cours du temps, une modélisation du comportement couplé (mécanique, écoulement de l'eau et écoulement de l'air) des milieux poreux non saturés est développée. A partir des équations d'équilibre, de continuité et de comportement des trois phases du sol, nous avons d'abord établi un système non linéaire tant du point de vue mécanique que du point de vue des écoulements. Ce modèle est discrétisé dans l'espace, par éléments finis, et dans le temps, par un schéma implicite. Le traitement numérique de ce problème conduit, d'une part, à la création d'une nouvelle famille d'éléments de consolidation bidimensionnelle des sols non saturés dans le code de calcul par éléments finis CESAR-LCPC et, d'autre part, à la mise au point d'un algorithme itératif combinant la méthode des rigidités variables pour le traitement des non linéarités liées à l'écoulement des fluides et la méthode des contraintes initiales pour le traitement des non linéarités mécaniques. La programmation de cet algorithme a été effectuée dans le module CSNS (Consolidation des Sols Non Saturés) de CESAR-LCPC. La modélisation effectuée et sa programmation, qui tient compte, entre autres, du phasage de la construction du remblai et des conditions aux limites de diverses natures, ont été testées sur un ouvrage réel (remblai autoroutier). La confrontation des résultats numériques et expérimentaux sur cet ouvrage a montré que cette approche de couplage des écoulements de l'eau et de l'air et des déformations du sol produit des résultats encourageants tant du point de vue mécanique que du point de vue des écoulements.