[PDF] Développement des pressions interstitielles de construction dans

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D. POULAIN

E. ALONSO H. GIRARDCEMAGREF 50, avenue de Verdun, BP 3 33611 Gazinet cedexP. MORLIERUniversité Bordeaux I LRBB,domaine de l'Hermitage, BP 10, 33610 GazinetDéveloppement des pressions

interstitielles de construction dans les barrages en matériaux argileux humidesRésumé

Des glissements intervenus en fin de construction sur des barrages homogènes en matériaux argileux humides ont mis en évidence le rôle important joué par les pressions interstitielles sur la stabilité à court terme de ce type de remblais. L'influence respective du matériau et des conditions de sa mise en place sur le développement de ces pressions est recherchée. Pour ce faire, les résultats d'une approche théorique et d'essais de laboratoire spécifiques sont confrontés à des mesures réalisées in situ sur un barrage en construction.Ces travaux mettent en évidence, pour les matériaux étudiés, certains paramètres essentiels favorisant le développement des pressions interstitielles ; leur prise en compte au stade des projets de barrages peut ainsi être améliorée.

Development of construction

pore pressure in wet clayey fill damsAbstract

A few wet clayey homogeneous embankment failures at the end of their construction have brought to the fore the importance of construction pore pressure for slope stability. Research about the influence of the backfill material and compaction methods on pore pressure development is carried out. For this purpose, results of special laboratory tests and of a simple theorical calculation are compared to field measurements on a dam during construction.This study shows the main parameters of pore pressure development in wet clayey soils; thus the approach to the problem of excess water pressure in design of earth dams can be improved.

35
REVUE FRANÇAISE DE GEOTECHNIQUE N° 72 3e trimestre 1995 dmTéTImde

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lées par Delage (1987). Parmi les méthodes classiques

de calcul de la pression interstitielle celle proposée par Hilf permet d'obtenir, à partir des résultats d'essais oedométriques, le tracé des courbes u = f (F1) pour une teneur en eau constante donnée. FD représente la contrainte verticale totale subie par un échantillon non saturé et non drainé, placé dans un champ de contraintes oedométriques, et dont on calcule la pression interstitielle. On reproduit ainsi des conditions proches de celles dans lesquelles se trouve le sol d'un remblai soumis à une contrainte verticale égale au poids des terres qui le surmonte.

Cette méthode repose sur les hypothèses suivantes :

- les pressions de l'air et de l'eau dans les pores sont égales ;- la pression initiale de l'air est la pression atmosphérique ;- la variation de volume pour un chargement donné est due à la compression de l'air.

La courbe oedométrique nous donne pour chaque valeur de la contrainte verticale effective F' la variation de hauteur de l'échantillon AH/H0. Les pressions interstitielles déduites sont alors données par la relation :

où :

Pa = pression atmosphérique (101 kPa) ;

h = constante de Henry = 0,02 à 20° C ; n0, Sr0 sont les valeurs initiales de la porosité et du degré de saturation.

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La méthode de calcul de Hilf repose sur des hypothèses simplificatrices fortes mais présente l'intérêt de ne nécessiter que les résultats d'un essai oedométrique classique ; nous avons donc essayé de définir un calculthéorique basé sur le même concept mais en cherchant

à en minimiser les approximations.

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Nous nous intéressons aux matériaux argileux humides compactés à une teneur en eau supérieure à celle de l'Optimum Proctor Normal et dont le degré de saturation après compactage est supérieur à 90 %. On peut donc, dans ces conditions, au vu de la micro-structure de ces matériaux avec des pores de petites dimensions et peu inter-connectés faire l'hypothèse que la phase gazeuse est discontinue et se présente donc sous forme de bulles dans une phase liquide continue. Cette hypothèse par ailleurs avancée par Schuurman (1966) qui considérait qu'au-delà d'un degré de saturation de 85 % l'air contenu dans un sol fin se présente sous forme de bulles, a largement été reprise par la suite. Notons toutefois que des essais à succion contrôlée ont montré que sur certains matériaux la continuité de la phase gazeuse peut parfois être observée pour des degrés de saturation supérieurs à 90 %.

Le mélange eau-air peut être décrit par les phénomènes physiques suivants :

• la tension superficielle de l'eau implique une relation simple entre les pressions uw de l'eau et ua d'une bulle d'air de rayon r :

u, = uw + 2q/r (1) q désigne le coefficient de tension superficielle de l'eau ; • la solubilité de l'air dans l'eau peut être décrite par la loi de Henry : Vad = h.Vw (2)h désigne la constante de Henry (h = 0,02 à 20 °C), Vad et Vw sont respectivement les volumes d'air dissous et d'eau ; • si l'on assimile l'air à un gaz parfait nous avons à température constante :

Vaua = cte avec Va = Val + Vad (3)Vad et Val sont respectivement les volumes d'air dissous et libre.37

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C.GI. LCBERBTA. D. HOU1.V,ETMI. EF Sa NK WneoKuWnK vllP oDnPP1-i 1i2nDP2121nggnyÉop8

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1i2nDP2121nggn hn:2 MpD1nD Un 'P V 7P Éopr soit une variation du coefficient ru de 0,2 à 0,5 selon que cette contrainte est une contrainte principale majeure FD ou mineure Fx. d-:P DnM1niUD-iP P:D Hn2 0g0(ni2 hD1(-DU1pg h-:D gp U02nD(1'ip21-i UnP H-n331H1ni2P Un hDnPP1-i UpiP :i Dn(kgp1 ni M:n Un P-i HpgH:g Un P2pk1g120 V H-:D2 2nD(n.

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g la pression interstitielle d'un matériau argileux humide, à teneur en eau et densité fixés, est fonction de la contrainte moyenne Fm / (F1 S 2 FCT/3 qu'il subit , gn H-('h-D2n(ni2 Un Hn 2Shn Un (p20D1p: nP2 U-iH ):pP1(ni2 0gpP21):n g1i0p1Dn n2 Pn(kgn i;W2Dn ):n 2DvP hn: 1i3g:niH0 hpD gn 2Shn Un H-(hpH2pFn :21g1P0 yV f / H-iP2pi2n8 h-:D -k2ni1D gp UniP120 P-:Op120n ,g V contrainte fixée la pression interstitielle qui se développe dans :i matériau compacté est principalement fonction de sa teneur en eau phhD0H10n ni 3-iH21-i Un Pp Mpgn:D Dngp21Mn hpD Dphh-D2 V g;mh21(:( oD-H2- D d-D(pg yfmod8 n2 V gp g1(12n Un hgpP21H120 yfh8. Ei PnH-iU g1n:r -i i-2n g;1i3g:niHn Un gp UniP120 y-: UnFD0 Un Pp2:Dp21-i8 U: (p20D1p:. Ei n33n2r P:D g;niPn(kgn UnP nPPp1P D0pg1P0Pr -i H-iP2p2n ):;:i P:DH-(hpH2pFn ni2Dp9ipi2 gp P:D0g0'Mp21-i Un NP V N7 d U: UnFD0 Un Pp2:Dp21-i hn:2 ni2Dp9inD :in p:F(ni2p21-i Un g;-DUDn Un Prb U: H-n331H1ni2 Un hDnPP1-ir ):nggnP ):n P-1ni2 gnP H-i2Dp1i2nP phhg1):0nP.

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C.GI. LCBERBTA. D. HOU1.V,ETMI. EF SaNK WneoKuWnK vllP LTuÉ MW /iD'nU nh:liH-èhlv qH VPiiPkè qè =P uPhhèÉ xDhnlDinhk 1iD::3:è1lnDh D' =P uPhhè qP-É rsiE Fi l.ml2.(fi Ki 8iu 22(3.f2s9 l.3uir(2f( sri (iris. ir i2s r2(s.i99i usl3.fis.i 6 9=Él(f2s2 5.m8(m. 3m.229 4sf iu(H lms. 92 l9sl2.( Kiu 22(3.f2s9 Ks uf(iH 8m2l.fu ir(.i T@ i( >/ dE

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Somai roeIni nomt duoma

Somai cteai nomt duoma

Somai cteai nomt 2tmaedLt

Somai roeIni nomt 2tmaedLt

QI|R GC Évolution des pressions totales (rapport E/yh) dans le remblai de La Ganne.Total pressure (ration o/yh) in La Ganne earthfill.Là

REVUE FRANÇAISE DE GÉOTECHNIQUE da M'0N .GEON-.GN IMM2 g;-DUDn Un fmod S b8 Pn(kgn W2Dn UpiP Hn HpP gn 3pH2n:D

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g le rapport des contraintes totales verticales et horizontales est très variable selon la position du point concerné dans le remblai. La caractérisation des pressions interstitielles dans un remblai par le coefficient ru fonction de la seule contrainte verticale doit donc être utilisée avec prudence;• les caractéristiques du matériau, notamment sa teneur en eau, semblent être le facteur prédominant dans le développement des pressions interstitielles. Le mode et l'énergie de compactage ont n: hn: d'influence dans cecas où les matériaux ont une teneur en eau légèrement supérieure à l'Optimum Proctor Normal.

5

LnP hDn(1nDP 0g0(ni2P U;:in Mpg1Up21-i UnP U1330'Dni2nP phhD-HOnP U0Mng-hh0nP hD0H0Un((ni2 hn:Mni2 W2Dn phh-D20P hpD 1i2nDqH-(hpDp1P-i UnP D0P:g2p2P -k2n'i:P ni 3p1Ppi2 0Fpgn(ni2 D030DniHn p:4 (nP:DnP n33nH'2:0nP in situ.

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REVUE FRANÇAISE DE GÉOTECHNIQUE

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