In order to study the mechanical behaviour of heterogeneous soils, the author proposes to determine the failure resistance at different scales of soil organization and especially to determine, as a ...reference for a given soil, the failure resistance of 2 to 3 mm aggregates. A crushing test was selected among the different techniques proposed in the literature. The relationships between crushing force and tensile strength are presented, as well as the required hypothesis (homogeneity, continuity, and elasticity). Improvements to the technique are proposed : 1) the importance of controling the shape of aggregates is discussed and a method to obtain spherical aggregates out of natural ones is given ; 2) the number of measurements to be performed to obtain a given precision is discussed according to the mineral constitution of soils.
L’auteur se propose, pour étudier les comportements mécaniques de matériaux terreux hétérogènes, d’analyser leur résistance mécanique à différentes échelles d’organisation et plus particulièrement à l’échelle d’agrégats de 2 à 3 mm de diamètre. En adéquation avec les objectifs fixés et leurs impératifs techniques, un « test de résistance à l’écrasement » est choisi comme méthode de mesure, parmi les différentes techniques proposées dans la littérature. Les interprétations en termes de contraintes mécaniques, et plus particulièrement en termes de résistance en traction, sont présentées, en insistant sur les hypothèses qu’elles requièrent. Des améliorations méthodologiques sont apportées : - au niveau de l’échelle d’organisation à laquelle se situe la mesure, et de l’interprétation que l’on peut en donner; - au niveau de la maîtrise des conditions expérimentales, et notamment du contrôle de la géométrie des agrégats soumis au test : une méthode permettant d’arrondir des agrégats naturels est proposée ; - au niveau de l’estimation du nombre de mesures à effectuer pour atteindre une précision donnée.
Le retrait vertical d’un sol riche en argile gonflante est étudié à deux échelles : sur des agrégats naturels d’environ 1 cm de diamètre, et, in situ, sur des couches de sol d’épaisseur initiale 20 ...cm. La diminution d’épaisseur due au retrait vertical, ou affaissement du sol, est reliée à son humidité. Ces données expérimentales sont confrontées aux valeurs théoriques d’un affaissement calculé selon l’hypothèse d’un retrait isotrope des agrégats, et de leur empilement continu au sein d’une couche. L’isotropie du retrait est mise en évidence au niveau de l’agrégat. L’affaissement des couches de sol s’opère en 2 temps que l’on explique par une modification de l’organisation structurale : les éléments structuraux s’écartent au début du dessèchement, puis se rapprochent dans une deuxième phase du dessèchement.
The vertical shrinkage of a swelling clayey soil was studied at two scales : on natural aggregates of about 1 cm diameter, and, in situ, on soil layers of 20 cm initial thickness. The thickness decrease due to vertical shrinkage, i.e. soil sinking, was related to water content. These experimental data were compared with theoretical values calculated on the hypothesis of isotropic shrinkage of aggregates, and their continuous piling within the layer. The shrinkage of the aggregates was found to be isotropic. The sinking of the soil layers appeared to occur in two stages, which indicates changes in structural organization : the structural units move away at the beginning of drying, then they are brought nearer again in the second stage of drying.
Le retrait vertical d’un sol riche en argile gonflante est étudié à deux échelles : sur des agrégats naturels d’environ 1 cm de diamètre, et, in situ, sur des couches de sol d’épaisseur initiale 20 ...cm. La diminution d’épaisseur due au retrait vertical, ou affaissement du sol, est reliée à son humidité. Ces données expérimentales sont confrontées aux valeurs théoriques d’un affaissement calculé selon l’hypothèse d’un retrait isotrope des agrégats, et de leur empilement continu au sein d’une couche. L’isotropie du retrait est mise en évidence au niveau de l’agrégat. L’affaissement des couches de sol s’opère en 2 temps que l’on explique par une modification de l’organisation structurale : les éléments structuraux s’écartent au début du dessèchement, puis se rapprochent dans une deuxième phase du dessèchement.
The vertical shrinkage of a swelling clayey soil was studied at two scales : on natural aggregates of about 1 cm diameter, and, in situ, on soil layers of 20 cm initial thickness. The thickness decrease due to vertical shrinkage, i.e. soil sinking, was related to water content. These experimental data were compared with theoretical values calculated on the hypothesis of isotropic shrinkage of aggregates, and their continuous piling within the layer. The shrinkage of the aggregates was found to be isotropic. The sinking of the soil layers appeared to occur in two stages, which indicates changes in structural organization : the structural units move away at the beginning of drying, then they are brought nearer again in the second stage of drying.
Because of soil heterogeneity and discontinuity, the scale at which tensile strength is determined has to be defined. The tensile strength arising from the packing and cementing of the elementary ...particles is proposed as a reference. An estimate of this « textural tensile strength was shown to be correlated with clay content (weight per weight). An interpretation of this result, based on an estimate of the volume of the lacunar pores, is proposed. There was apparently only a slight effect of organic matter content on mean « textural tensile strength. However, within a sample with an organic matter/clay content ratio greater than 0.9, the spread of the distribution of tensile strengths of individual aggregates depended on organic matter content. Tensile strength varied very rapidly with the water content, decreasing from the dry state to a water potential of 5-10 . 102 kPa. A predictive model is proposed, with clay and water contents as the main variables.
L’hétérogénéité et la discontinuité des matériaux terreux nécessitent de définir l’échelle à laquelle on détermine leur résistance en traction, si on veut interpréter correctement cette variable et l’utiliser dans une modélisation de comportements mécaniques des couches de surface des sols. Une estimation de la résistance en traction résultant pour une grande part de l’organisation des constituants élémentaires est proposée comme élément de référence. Cette résistance en traction « texturale » est étroitement corrélée à la teneur pondérale en argile. Une interprétation à partir de la porosité lacunaire est proposée. L’effet d’une modification de la teneur en matières organiques sur la résistance en traction texturale moyenne d’un matériau s’avère de faible intensité. Cependant, pour un échantillon dont le rapport MO/A moyen est supérieur à 0.9, l’étalement de la distribution des résistances en traction des agrégats est étroitement dépendant de leur teneur en matières organiques. La résistance en traction varie très rapidement avec l’humidité : l’essentiel de la variation se situe entre l’état sec et un potentiel compris entre 5 . 102 et 10 . 102 kPa au-delà duquel la méthode n’est plus valide. Un modèle prédictif de T est proposé, les variables d’entrée se limitant à la teneur en argile, et à la teneur en eau de la phase argileuse.
In order to study the mechanical behaviour of heterogeneous soils, the author proposes to determine the failure resistance at different scales of soil organization and especially to determine, as a ...reference for a given soil, the failure resistance of 2 to 3 mm aggregates. A crushing test was selected among the different techniques proposed in the literature. The relationships between crushing force and tensile strength are presented, as well as the required hypothesis (homogeneity, continuity, and elasticity). Improvements to the technique are proposed : 1) the importance of controling the shape of aggregates is discussed and a method to obtain spherical aggregates out of natural ones is given ; 2) the number of measurements to be performed to obtain a given precision is discussed according to the mineral constitution of soils.
L’auteur se propose, pour étudier les comportements mécaniques de matériaux terreux hétérogènes, d’analyser leur résistance mécanique à différentes échelles d’organisation et plus particulièrement à l’échelle d’agrégats de 2 à 3 mm de diamètre. En adéquation avec les objectifs fixés et leurs impératifs techniques, un « test de résistance à l’écrasement » est choisi comme méthode de mesure, parmi les différentes techniques proposées dans la littérature. Les interprétations en termes de contraintes mécaniques, et plus particulièrement en termes de résistance en traction, sont présentées, en insistant sur les hypothèses qu’elles requièrent. Des améliorations méthodologiques sont apportées : - au niveau de l’échelle d’organisation à laquelle se situe la mesure, et de l’interprétation que l’on peut en donner; - au niveau de la maîtrise des conditions expérimentales, et notamment du contrôle de la géométrie des agrégats soumis au test : une méthode permettant d’arrondir des agrégats naturels est proposée ; - au niveau de l’estimation du nombre de mesures à effectuer pour atteindre une précision donnée.
In order to study the mechanical behaviour of heterogeneous soils, the author proposes to determine the failure resistance at different scales of soil organization and especially to determine, as a ...reference for a given soil, the failure resistance of 2 to 3 mm aggregates. A crushing test was selected among the different techniques proposed in the literature. The relationships between crushing force and tensile strength are presented, as well as the required hypothesis (homogeneity, continuity, and elasticity). Improvements to the technique are proposed : 1) the importance of controling the shape of aggregates is discussed and a method to obtain spherical aggregates out of natural ones is given ; 2) the number of measurements to be performed to obtain a given precision is discussed according to the mineral constitution of soils.
L’auteur se propose, pour étudier les comportements mécaniques de matériaux terreux hétérogènes, d’analyser leur résistance mécanique à différentes échelles d’organisation et plus particulièrement à l’échelle d’agrégats de 2 à 3 mm de diamètre. En adéquation avec les objectifs fixés et leurs impératifs techniques, un « test de résistance à l’écrasement » est choisi comme méthode de mesure, parmi les différentes techniques proposées dans la littérature. Les interprétations en termes de contraintes mécaniques, et plus particulièrement en termes de résistance en traction, sont présentées, en insistant sur les hypothèses qu’elles requièrent. Des améliorations méthodologiques sont apportées : - au niveau de l’échelle d’organisation à laquelle se situe la mesure, et de l’interprétation que l’on peut en donner; - au niveau de la maîtrise des conditions expérimentales, et notamment du contrôle de la géométrie des agrégats soumis au test : une méthode permettant d’arrondir des agrégats naturels est proposée ; - au niveau de l’estimation du nombre de mesures à effectuer pour atteindre une précision donnée.
