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1 août 2013 · Matériaux argileux: Structure, propriétés et applications Minéralogie et de Cristallographie et Groupe Français des Argiles, 586 p, 1990

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4 Une structure en feuillets (phyllosilicates) avec une ou deux couches de tétraèdres SiO 4 4- et une couche d'octaèdres AlO 6 9- Il y a ainsi des argiles TO et 

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SOMMAIRE 1 1 LES MINERAUX ARGILEUX ET LE SYSTEME EAU - ARGILE 2 1 1 1 Minéralogie des argiles 2 1 1 1 1 Structure des minéraux argileux 2

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M. HATTAB

+33 (0)387547230
mahdia.hattab@univ-lorraine.fr

UMR-7239

1

MASTER GENIE CIVIL PARCOURS CMGS

UE : Approche Multi-échelle et Multi-physique du comportement des argiles 2

1. Introduction générale

1.1. Les argiles définitions et propriétés

1.2. Structure minéralogique

2. Mécanismes de déformation dans les argiles saturées remaniées

reconsolidées Comportement macroscopique

2.2. Comportement sur chemins isotropes

2.3. Comportement normalement consolidé

2.4. Comportement surconsolidé

3. Les modèles élastoplastiques de Cam-clay

4. Mécanismes de déformation et état microstructural

4.2. Microstucture et état critique

4.3. Influence de la minéralogie dans le comportement des argiles Etude des mélanges

argileux

5. TP : Essai triaxial

6. Ecriture de la loi de Cam-clay original sur matlab

Sommaire

3

1. Définition propriétés

Différentes définitions possibles selon la discipline

Une appellation générique, qui désigne selon la discipline un ensemble G·HVSqŃHV 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 hydratĠs gĠnĠralement des silicates d'aluminium aǀec une

structure feuilletée 4

1. Définition propriétés

Les sols argileux : Exemples

Sol argileux de Sarthe

Sédiment marin du golfe de Guinée par 1000 m de profondeur 5

1. Définition propriétés

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 6

2. Structure minéralogique des argiles

Couche tétraédrique

Couche octaédrique

Le feuillet élémentaire

Structure " feuilletée » - Empilement de feuillets élémentaires (10-9 mm ) constitués de deux couches :

2iSO3 ( )Al OH

Si Al Si Al liaison O forte 7

2. Structure minéralogique des argiles

Le feuillet élémentaire Si

Al Al Si

Liaison O forte

7,5 A°

8

2. Structure minéralogique des argiles

Exemple la Kaolinite

Si Al Si Al liaison O forte liaison H faible

La particule

particule

Feuillet

1 à 2 m

0,5 m

1 µm

9

2. Structure minéralogique des argiles

Exemple la Kaolinite : microstructure

texture du matériau

Vues de face

Vues de bord

Thèse de Soumia Bouziri (2007)

10

2. Structure minéralogique des argiles

Exemple montmorillonite ou

smectite

La particule

Si Al Si Si Al Si liaison H très faible (H2O)

Propriétés :

ILMLVRQ + PUqV IMLNOH G·RZ OM

propriété très forte de gonflement par insertion de

PROpŃXOH G·HMX

11

2. Structure minéralogique des argiles

Exemple la Montmorillonite : microstructure

Structure ă l'aspect alǀĠolĠ

Thèse de Tammam Hammad (2010)

12

2. Structure minéralogique des argiles

Argiles et microstructure - observations par MEB

Cas du kaolin P300

Cas du Greek Clay (montmorillonite)

Thèse de Tammam Hammad (2010)

13

2. Structure minéralogique des argiles

14

2. Structure minéralogique des argiles

IHV SURSULpPpV G·pPMP SO\VLTXH GHV MUJLOHV VRQP GLUHŃPHPHQP OLpHV MX[ propriétés minéralogiques (corrélations par Biarez et Favre, 1975-1977)

Edge view

Face view

15

Kaolin P300 (about 95% of kaolinite)

Hattab M, Bouziri S, Fleureau J-M, Canadian Geotechnical Journal (2010)

Greek Clay (about 97% of ca-Montmorillonite)

%<80m 100% %<2m 80% wL 170% wP 60% s/w 2.73

A° 1.31

%<80m 100% %<2m 84% wL 40% wP 20% s/w 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

in the form of dry powder

The clay is taken from

Milos Island in the

Aegean Sea.

EXEMPLES

16 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 GoG

Smectite

Sphéroïdes de pyrite

framboïdale

Fraction argileuse

40 à 60%

Kaolinites

50%

Smectites

15 à 25%

Matières organiques

6%

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)

17 Exemple du sédiment marin du golfe de guinée wL: 160 à 110% et wP: 90 à 30% s=26,5 kN/m3 et w=10,2 kN/m3 w : de 100 % à 180% (en surface) 18 Exemple du sédiment marin du golfe de guinée wL: 160 à 110% et wP: 90 à 30% s=26,5 kN/m3 et w=10,2 kN/m3 w : de 100 % à 180% (en surface) 19 mécanique

3.1 Etude sur les argiles de laboratoire remaniée saturée reconsolidée

Onedimensional compression

(initial state)

Consolidomètre à double

drainage

35 mm35 mm35 mm

vı

Cylindrical specimen

of saturated clay for triaxial tests

Thèse de Lamine IGHIL-AMEUR

(2015) 20 3 mécanique

Avec comme état initial du

matériau

35 mm35 mm35 mm

vı

Cylindrical specimen

of saturated clay for triaxial tests 33
1 x y z

333333

11 x y z x y z

Axisymmetric triaxial loading

23''VV

quotesdbs_dbs27.pdfusesText_33