Les essais mécaniques des sols d’Igana révèlent l’impact positif des fibres de palmier sur les propriétés géomécaniques, notamment la résistance en compression et en cisaillement. Cette étude fournit des données essentielles pour l’amélioration des sols argileux gonflants dans la commune de Pobè.
LES ESSAIS MECANIQUES
Les essais mécaniques réalisés sont :
- Le Proctor normalisé
- Le C.B.R
- La compression simple
- Flexion à trois points
- Le cisaillement direct
- L’œdométrie
Proctor normalisé
Le tableau présente les densités sèches en fonction des teneurs en eau :
| Tableau 15 : Valeurs de la densité sèche maximale et de la teneur en eau optimale. | ||||
|---|---|---|---|---|
| Teneur en fibres | 0% | 0,15% | 0,30% | 0,45% |
| Densité sèche maximale | 1,635 | 1,70 | 1,67 | 1,70 |
| Teneur en eau optimale | 22,7% | 19% | 19,1% | 17,2% |
La figure 18 présente les densités sèches en fonction des teneurs en eau.
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Figure 18 : Les densités sèches en fonction des teneurs en eau.
On peut voir clairement que l’ajout des fibres augmente la densité sèche maximale de l’argile crue qui est 1,635 T/m3. La densité sèche maximale qui est de 1,70T/m3 est obtenue à 0,15% et 0,45% de fibre.
Par contre avec 0,30% de fibre nous observons une diminution de la densité sèche maximale qui est de 1,67 T/m3
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Figure 19 : Densité sèche maximale en fonction des teneurs en fibre
Il ressort que le mélange qui présente la plus grande densité maximale et une faible teneur en eau optimale est celui contenant 0,45% de fibres.
Essai CBR
| Tableau 16 : Tableau de l’indice CBR et les densités maximales | |||
|---|---|---|---|
| Nombre de coup | 10 | 25 | 56 |
| Indice CBR | 5 | 8 | 11 |
| Densité | 1,47 | 1,55 | 1,63 |
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Figure 20 : Courbe CBR
De cet essai l’Indice CBR à 100% est égale à 11 et l’indice CBR à 95% est égal à 8
Essai de compression
| Tableau 17 : Valeur des résistances en KN | ||||
|---|---|---|---|---|
| Teneur en fibre | 0,00% | 0,15% | 0,30% | 0,45% |
| Eprouvette1 | 0,13 | 0,2 | 1 | 1 |
| Eprouvette 2 | 0,16 | 0,3 | 1 | 0,5 |
| Eprouvette 3 | 0,15 | 0,4 | 1 | 0,5 |
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Figure 21 : Résistance en compression en fonction de chaque teneur de fibre
De cet essai on conclut que le matériau composite argile + fibre de palmier offrent une plus grande résistance à la compression à 0,30% de fibre pour les trois éprouvettes réalisé.
Essai de flexion à trois points
| Tableau 18 : Valeur de la résistance à la flexion en N | ||||
|---|---|---|---|---|
| Teneur en fibre | 0,00% | 0,15% | 0,30% | 0,45% |
| Eprouvette1 | 18 | 25 | 100 | 20 |
| Eprouvette 2 | 20 | 24 | 50 | 19 |
| Eprouvette 3 | 16 | 26 | 55 | 16 |
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Figure 22 : Résistance en flexion à 7 jours
De l’essai de flexion triaxiale le matériau composite argile +fibre de palmier offrent une plus grande résistance à la flexion à 0,30% de fibre
Essai de cisaillement direct
Les courbes suivantes présentent les résistances de cisaillement de l’argile à différentes teneurs correspondant aux contraintes 50 KPa, 100 KPa, 200KPa et 400 KPa
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Figure 23 : Courbe de la résistance au cisaillement de l’argile crue
D’après la courbe de cisaillement, la contrainte maximale est 65,76 Kpa ; obtenue par la contrainte normale correspondant au dernier palier σn =400Kpa.
De plus, la plus faible contrainte est celle de la contrainte normale 50 Kpa qui est de 47,42 Kpa.
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Figure 24 : Courbe de la résistance au cisaillement de l’argile crue + 0,15% de fibre
D’après la courbe de cisaillement, la contrainte maximale est 249,35 Kpa ; obtenue par la contrainte normale correspondant au dernier palier σn =400Kpa.
De plus, la plus faible contrainte est celle de la contrainte normale 50 Kpa qui est de 112,89 Kpa.
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Figure 25 : Courbe de la résistance au cisaillement de l’argile crue + 0,30% de fibre
D’après la courbe de cisaillement, la contrainte maximale est 169,19 Kpa ; obtenue par la contrainte normale correspondant au dernier palier σn =400Kpa.
De plus, la plus faible contrainte est celle de la contrainte normale 50 Kpa qui est de 90,44 Kpa.
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Figure 26 : Courbe de la résistance au cisaillement de l’argile crue + 0,45% de fibre
D’après la courbe de cisaillement, la contrainte maximale est 194,39 kpa ; obtenue par la contrainte normale correspondant au dernier palier σn =400Kpa.
De plus, la plus faible contrainte est celle de la contrainte normale 50 kpa qui est de 90,71 kpa.
Il ressort que l’ajout des fibres dans l’argile augmente la contrainte de cisaillement quel que soit la teneur.
Aussi la contrainte de cisaillement la plus élevée est celle obtenue avec 0,5% de teneurs en fibres.
Cohésion et angle de frottement.
| Tableau 19 : Valeur de la cohésion et l’angle de frottement en fonction de la teneur en fibre | ||
|---|---|---|
| Matériaux | C(KPa) | φ(o) |
| Argile crue | 44,8 | 3,01 |
| Argile +0,15% de fibre | 93,4 | 21,3 |
| Argile +0,30% de fibre | 79,9 | 11,9 |
| Argile +0,45% de fibre | 75,9 | 16,5 |
Du tableau 3.15, il ressort que la valeur maximale de la cohésion qui est de 93,4 KPa est obtenue avec la teneur en fibres de 0,15% qui correspond à l’angle de frottement le plus élevé d’une valeur 21,3°.
Essai œdométrique
Cet essai est réalisé sur de l’argile crue a permis de tracer la courbe œdométrique et la courbe de compressibilité.
Graphes issus des essais œdométriques effectués
Les résultats de cet essai sont résumés dans le tableau récapitulatif des caractéristiques mécaniques.
Le graphe 27 présente la courbe œnométrique pour la profondeur de 0,00 à 1,50m
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Figure 27 : Courbe de l’évolution d’indice de vides
Cette courbe nous a permis de déterminer plusieurs caractéristiques mécaniques telles que la contrainte de pré consolidation, l’indice des vides, le coefficient de recompression, etc.
| Tableau 20 : Valeurs d’essai œdométrique | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| ei | e0 | σ’v0 (kPa) | σ’p (kPa) | Cc | Cs | Cc/ (1+eo) |
| 1,152 | 1,1500 | 32,8 | 100,0 | 0,293005 | 0,108367064 | 0,13628127 |
Du tableau 20, nous constatons que les contraintes de préconsolidation σ’p sont supérieures aux contraintes effectives verticales σ’v0 (σ’p > σ’v0) donc l’argile de Igana à la profondeur de 1,00 m est surconsolidée.
Par ailleurs, en basant sur les classifications de Costet & Sangrelat, nous pouvons conclure que le sol de Igana est assez fortement compressible et de nature minéralogique illite.
Classification selon l’indice de compression Cc
Le coefficient de compressibilité permet d’identifier les types d’argile comme le montre le tableau suivant proposé par Costet et Sanglerat (Costet & Sanglerat, 1981).
| Tableau 21 : Nature minéralogique des sols en fonction de l’indice de compression par COSTET et SANGLERAT | |
|---|---|
| Nature | Indice de compression Cc |
| Sable | 0,01 < Cc < 0,1 |
| Kaolinite | 0,1 < Cc < 0,25 |
| Illite | 0,25 < Cc < 0,8 |
| Montmorillonite | 0,8 < Cc < 2,5 |
De ce tableau, il ressort que le sol d’Igana un Illite.
Classification selon l’indice de gonflement Cs
L’indice de gonflement du sol de Igana est compris entre 0,04 < Cs < 0,25 ; ce qui nous a permis de dire que le sol de Igana a un gonflement élevé.
</cs<0,25<>
| Tableau 22 : Nature des sols gonflants en fonction de l’indice de gonflement Cs | |
|---|---|
| Indice de gonflement | Gonflement potentiel |
| 0,04<cs<0,25< td= » »> | Gonflement élevé |
Des que Cs dépasse 0,07 on peut conclure que le soulèvement des fondations risque de poser de graves problèmes
Classification à l’aide de la formule de Philiponat Cc/ (1+eo)
La formule de Philiponat permet d’avoir le risque pathologique des sols argileux. Le tableau suivant présente la classification à l’aide de la formule de Philiponat (1991).
| Tableau 23 : risque pathologique des sols argileux | |
|---|---|
| 𝐶𝑐 1 + 𝑒0 | Risque pathologique |
| 𝐶𝑐 1 + 𝑒0 < 0,015 | Faible |
| 0,015 < 𝐶𝑐 1 + 𝑒0 < 0,05 | Moyen |
| 0,05 < 𝐶𝑐 1 + 𝑒0 < 0,2 | Grand |
| 𝐶𝑐 1 + 𝑒0 > 0,2 | Très grand |
A partir du tableau 3-21, il ressort que le sol argileux de Igana a un risque de pathologique moyen car Cc/ (1+eo) = 0,13 vérifie l’inégalité
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