Projet ARGIC Module B Quelques formations géologiques argileuses étudiées dans le cadre du projet

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1 Projet ARGIC Module B Quelques formations géologiques argileuses étudiées dans le cadre du projet Armines-Centre de Géosciences, BRGM, ECP-LMSSMat, ENPC- CERMES, Fondasol, INERIS, INPL-LAEGO, INRA, Insavalor-LGCIE, LCPC, Météo-France, Université de Bordeaux 1 - GHYMAC, Université de Poitiers -HydrASA-LEA

2 Module B : Approches expérimentales (in situ et en laboratoire) pour la caractérisation hydro-mécanique des sols sensibles au RGA > Partie B1 : Synthèse bibliographique T10 : Synthèse bibliographique sur les paramètres caractérisant la susceptibilité au RGA > Partie B2 : Suivi d instrumentation in situ > Partie B3 : Caractérisation en laboratoire de la susceptibilité au RGA T16 : Caractérisation en laboratoire du matériau des sites expérimentaux instrumentés T17 : Caractérisation de plusieurs formations géologiques régionales sujettes au RGA T18 : Analyse de l influence de la densité et de la teneur en CaCO3 sur l aptitude au RGA T19 : Etude de corrélation entre CEC et Vb pour des sols sujets au RGA T20 : Recommandations pour les essais et classifications permettant de caractériser l aptitude d un sol au RGA > Partenaires impliqués : Armines, BRGM, CERMES, GHYMAC, INSA-LYON, LAEGO, LCPC, LGCIE, LMSSMat, Université de Poitiers, Fondasol 2/15

3 Contexte/objectifs > Essais de laboratoire les plus adaptés? > Amélioration de la connaissance de formations fortement sensibles au retrait-gonflement > Entrée des modèles numériques > Besoin d indicateurs d aptitude au retraitgonflement à l échelle de la parcelle > Caractérisation des sites expérimentaux 3/15

4 Formations argileuses en France > Région de socle (Massif armoricain, Massif central, Vosges), largement épargnées par le phénomène Présence d altérites ou placages résiduels et quelques terrains tertiaires (Plaine de la Limagne, Plaine du Forez) > Formations permo-trias (Bassin houiller lorrain) Marnes et dolomies > Formations jurassiques (bordure du Bassin parisien) Calcaires ou marno-calcaires > Formations du crétacé, période de transgression marine (nord du Bassin Parisien) Dépôts de craie qui s altère largement et Argiles de Gault > Formations secondaires et tertiaires avec comblement de dépression par démentellement de la chaîne alpine (Sud ouest de la chaîne alpine) Conglomérats, poudingues, marnes et argiles > Formations tertiaires du Bassin Parisien Plusieurs formations fortement sensibles (Argiles vertes de Romainville, Marnes supragypseuses et altération des Calcaires de Brie) > Formations tertiaires du Bassin Aquitain Complexe molassique (grès, silts argilo-carbonatés micacées tendres, argiles carbonatées) > Formations quaternaires Formations souvent hétérogènes (alluvions, colluvions ) 4/15

5 12 formations étudiées Marnes bleues d'argenteuil (77 et 78) Argiles des Flandres (59) Argiles vertes de Romainville intactes et colluvionnées (77 et 78) Argile de Bavent (14) Formation du Complexe des Bornais (86) Formation des Marnes du Sinémurien (54) Argiles vertes de l'oligocène moyen (63) Terrasse alluviale de la Garonne (33) Formations de Brach et de Belin (33) Argiles du Trièves (38) Formation des Marnes Gargasiennes (84) Support : cartes d aléa RG actuellement disponibles sous Argiles.fr Formation des Sables et Argiles vertes à smectites de Mormoiron (84) 5/15

6 Fiches renseignées > Caractéristiques générales > Caractéristiques à l échelle de la parcelle > Caractéristiques à l échelle de l échantillon Essais d identification géotechniques Analyses minéralogiques, cristallochimiques Analyses microstructurales Essais hydro-mécaniques Essais hydriques Essais thermiques 6/15

7 Formations de Brach et de Belin (33) Terrasse alluviale de la Garonne (33) Argiles du Trièves (38) Formation du Complexe des Bornais (86) Argiles vertes de Romainville intactes et colluvionnées (77 et 78) Argiles vertes de l'oligocène moyen (63) Formation des Sables et Argiles vertes à smectites de Mormoiron (84) Marnes bleues d'argenteuil (77 et 78) Argiles des Flandres (59) Formation des Marnes Gargasiennes (84) Argile de Bavent (14) Formation des Marnes du Sinémurien (54) 12 formations étudiées 7/15

8 Marnes bleues d'argenteuil (Fiches LCPC et Armines) > Contexte géologique Bassin de Paris Dépôts lagunaires peu fossilifères de l Eocène supérieur (Priabonien) Aléa fort (source : BRGM) > Caractéristiques des parcelles étudiées Carrière de Villeparisis Le Pin (77) : échantillons intacts sur formation en place Cormeilles en Parisis (78) : échantillons intacts dans la partie supérieure de la formation très hétérogène > Caractéristiques à l échelle de l échantillon Minéraux argileux : illite et smectite (montmorillonite) Teneur en carbonates : 25 à 67 % (sous forme de calcite) IP de 30 à 52 %, Vb de 3 à 13 w r (norme XP P94-060) 20 à 30 % Influence du remaniement : comportement très différent lorsque l échantillon est remanié Photo de la carrière Placo à Villeparisis (LCPC) Essai de drainagehumidification (Armines) 8/15

9 Argiles vertes de Romainville intactes et colluvionnées (Fiches LCPC et Armines) > Contexte géologique Bassin de Paris Transgression lagunaire de l Oligocène inférieur (Rupelien inf.) Aléa fort (source : BRGM) > Caractéristiques des parcelles étudiées Carrière de Villeparisis Le Pin (77) : échantillons intacts sur formation en place ou formation colluvionnée Cité Descartes (77) : échantillons intacts dans la partie supérieure de la formation très hétérogène Cormeilles-en-Parisis (78) : échantillons intacts dans la formation en place > Caractéristiques à l échelle des échantillons (LCPC, Armines) Minéraux argileux : principalement de l illite, kaolinite et I/S Teneur en carbonates : 3 à 20 % (sous forme de dolomite, traces de calcite) IP de 35 à 40 %, V BS de 5 à 10 (moy : 8 à 9) w r (norme XP P94-060) 16 % Influence du remaniement de l échantillon : comportement légèrement différents Comparaison comportement de la formation intacte et colluvionnée Photo de la carrière Placo à Villeparisis (LCPC) Essai de drainagehumidification (Armines) 9/15

10 Formation des Sables et Argiles vertes à smectites de Mormoiron (Fiches BRGM et LMSSMat) > Contexte géologique Bassin de Mormoiron Dépôts d origine fluviatile de l Eocène sup. à oligocène inf. (Priabonien) Aléa fort (source : BRGM) > Caractéristiques des parcelles étudiées Parcelle instrumentée de Mormoiron : déplacements interanuels enregistrés de l ordre de 6/7 cm à 0,2 m de profondeur > Caractéristiques à l échelle de l échantillon Minéraux argileux : principalement interstratifiés (I/S ou Mi/S à 72 % de S) % calcite : 24 à 50 % IP de 18 à 46 % (moy : 33 %), Vb de 5 à 12,9, Rl de 0,47 à 0,58 w r : norme XP P % à 21 % env., essai oedo 6 à 14 % Pression de gonflement : 35 à 290 kpa (selon w sol et méthode utilisée) Essais de drainagehumidification (LMSSMat) 10/15

11 Formation du Complexe des Bornais (Fiches BRGM, LAEGO, LEA) > Contexte géologique Formation argilo-sableuses du Pliocène Aléa moyen (source : BRGM) > Caractéristiques des parcelles étudiées Parcelle instrumentée du Deffend > Caractéristiques à l échelle de l échantillon Minéraux argileux : kaolinite et smectites en proportion variables % calcite : nul ou traces IP de 4 à 25 % (moy : 33 %), Vb de 0,9 à 8 Essais de drainagehumidification (LAEGO) 11/15

12 Classifications pour l estimation de la sensibilité au RG > Synthèse des différentes classifications existantes 17 classifications recensées 1 ou plusieurs paramètres plusieurs classes qualitatives de sensibilité (faible, moyen, fort, très fort ) Paramètres en entrée : w s, I P, A, I R (w L -w s ), w L,C 2, V BS, Rl ex : BRE (1980) Avantage : 80 classifications existantes Inconvénient : 60 très élevé souvent testées sur un nombre limité de formations Indice de plasticité IP faible moyen élevé Teneur en argile F2 (%<2 m) 12/15

13 Classifications pour l estimation de la sensibilité au RG > Test des classifications Paramètre de référence caractéristique de l amplitude des déplacements maximaux du sol : potentiel de gonflement (avec w i w r ) Marnes bleues d Argenteuil : taux de gonflement faible à moyen Formation de Belin un taux de gonflement moyen, Formation des Marnes du Sinémurien taux de gonflement moyen à élevé, Terrasse alluviale de la Garonne (Fxb1) et la Formation de Brach taux de gonflement élevé, Complexe des Bornais et Argiles vertes de Romainville taux de gonflement élevé à très élevé. Sensibilité qualitative sensibilité quantitative (note de 0 à 1) Comparaison de la sensibilité «quantitative» au potentiel de gonflement Test à l échelle de l échantillon et non de la formation Tests effectués lorsque les paramètres sont bien disponibles 13/15

14 Eg Classifications pour l estimation de la sensibilité au RG > Quelques résultats Quelques classifications éliminées car fournissent plusieurs résultats Certaines classifications classent l ensemble des sols en une seule catégorie La plupart des classifications surestiment le comportement des MBA Classifications semblant les plus pertinentes : Chassagneux et al. (1995) à partir de V BS BRE (1962) à partir de I P et C 2 Chen (1975) et Darkshanamurthy et Raman (1973) à partir de w L 0 0 0,25 0,5 0,75 1 Note Chassagneux et al. (1996) Le Deffend Champanoux Brach E-AVR-C W-AVR-0 E-MBA-0 E-AVR-0 E-AVR-1 Belin Eg ,25 0,5 0,75 1 BRE (1980) Le Deffend Champenoux AVR MBA Eg ,00 0,17 0,33 0,50 0,67 0,83 1, Note Dakshanamurthy et Raman (1973) Le Deffend Champanoux Brach AVR MBA Belin Classifications utiles mais ne remplacent pas la réalisation d essai hydromécaniques Eg Deffend Champanoux Brach AVR Belin MBA 0 0 0,25 0,5 0,75 1 Note Chen (1975) 14/15

15 Conclusions/Perspectives > Formations argileuses très répandues en France > Connaissance accrue du fait de la cartographie de l aléa > Fiches réalisées donnent des informations plus précises sur des formations sensibles > Difficulté de prévoir le comportement à l échelle de la parcelle du fait de la variabilité spatiale et leurs propriétés dépendent de la composition, de l état, du mode de fabrication du sol Intérêt d une approche pluridisciplinaire (ne pas négliger l approche géologique) Intérêt d une campagne d échantillonnage adaptée (nombre de prélèvements et profondeurs suffisants) Attention à la prise d échantillon (le remaniement peut conduire à des résultats erronés) > Souvent difficile de tester les classifications de la sensibilité des sols argileux du fait du grand nombre d essais pratiqués et des différences de conditions expérimentales > Amélioration de la connaissance sur les matériaux argileux, les essais laboratoire utiles et les indicateurs de l aptitude des sols au RGA nécessitent l élaboration de synthèse des données sur les sols argileux (procédure laboratoire adaptées et comparables ) 15/15

16 Merci de votre attention 16/15