Impact of successive wetting drying on the microstructure of lime-treated expansive soil

Impact quantitatif de sollicitations hydriques sur la microstructure d’un sol gonflant traité à la chaux

Olivier Cuisinier (1)

1 LEMTA - Laboratoire d'Energétique et Mécanique Théorique et Appliquée

The objective of this paper is to show how the analysis of the microstructure of a swelling soil can contribute to better understand and explain some features of its macroscopic behavior. The article is based on studies carried out on an expansive soil treated with lime, this treatment making it possible to reduce the swelling potential and to decrease the compressibility of the soil. The main purpose of these studies was to determine how the hydromechanical characteristics of a treated swelling soil could evolve when it is subjected to suction variation, either monotonic or cyclic. Two approaches to address the microstructure were implemented, and they are successively discussed. The first one is based on mercury intrusion porosimetry which allows to directly quantify the changes in the microstructure of the treated swelling soil subjected to hydric cycles. The results obtained show in particular that although macroscopic swelling can be suppressed by treatment, the soil microstructure undergoes significant changes when the soil is subjected to drying or wetting. The second approach is based on a strategy to quantify the structure from a macroscopic mechanical point of view by analyzing the compressibility curves. The results show that cyclic wetting and drying significantly alter the mechanical performance of the treated swollen soil, although the volumetric behavior of the treated soil is elastic at the macroscale when it is exposed to successive hydric cycles.

L’objectif de cet article est de montrer comment l’analyse de la microstructure d’un sol gonflant peut contribuer à comprendre, et expliquer certains traits de son comportement macroscopique. L’article s’appuie des études réalisées sur un sol gonflant traité à la chaux, ce traitement permettant de réduire le potentiel de gonflement et de diminuer la compressibilité du sol. Ces études avaient pour principal but de déterminer comment les caractéristiques hydromécaniques d’un sol gonflant traité pouvaient évoluer lorsque celui-ci est soumis à des sollicitations hydriques, monotones ou cycliques. Deux approches pour aborder la microstructure ont été employées, et sont successivement abordées. La première s’appuie sur la porosimétrie par intrusion de mercure qui permet de quantifier directement les modifications de la microstructure du sol gonflant traité soumis à des cycles hydriques. Les résultats obtenus montrent notamment que bien que le gonflement macroscopique puisse être supprimé par traitement, la microstructure du sol subit des modifications significatives lorsque le sol est soumis à un séchage ou une humidification. La deuxième approche s’appuie sur une stratégie permettant de quantifier la structure d’un point de vue mécanique macroscopique en analysant les courbes de compressibilité. Les résultats montrent que les sollicitations hydriques cycliques altèrent de manière significative la performance mécanique du sol gonflant traité bien que le comportement volumique du sol traité soit élastique lorsque des cycles hydriques successifs lui sont imposés.

Domaines: Géotechnique; Construction durable

Olivier Cuisinier. Impact quantitatif de sollicitations hydriques sur la microstructure d’un sol gonflant traité à la chaux. Revue française de Géotechnique, 2020, 165, pp.4. ⟨10.1051/geotech/2020027⟩. ⟨hal-03118963⟩