TRANSPORT ET RÉTENTION DES PARTICULES FINES DANS LES MILIEUX POREUX

Abstract

Résumé L’étude de la mobilité des particules dans les milieux poreux est un sujet qui concerne plusieurs domaines d’application. Cette recherche s’intéresse au phénomène d’érosion, qui est considéré comme la principale cause de la dégradation des sols et de l’endommagement des ouvrages géotechniques. Une étude expérimentale est menée pour évaluer la stabilité interne des sols non cohérents visà-vis de la suffusion. Ce processus d’érosion correspond à la migration des particules fines à travers la porosité du sol sous l’action d’un flux hydraulique est considéré par beaucoup d’auteurs comme mécaanisme d’effondrement des sols. Le sol investigué provient de la zone de Kharouba, située au nord-est de la wilaya de Mostaganem (nord-ouest de l’Algérie), où l’érosion a causé plusieurs dommages durant les dernières années. Pour l’évaluation de la susceptibilité des sols à la suffusion, deux approches ont été présentées dans la littérature: une approche géométrique basée sur l’analyse de la distribution granulométrique ou de la distribution de la taille des constrictions du sol, et une approche hydraulique basée sur la détermination du seuil de la sollicitation hydraulique au-delà de laquelle la suffusion est initiée. De la synthèse bibliographique, il est ressortit que la plupart des méthodes géométriques proposées sont conservatives car elles classifient des sols stables comme instables. Les limites de ces méthodes proviennent essentiellement du fait qu’elles ne prennent pas en considération les principaux paramètres pouvant influencés la réponse du sol à l’érosion. Les critères hydrauliques sont aussi à discuter car aucun modèle ne donne avec précision une limite exacte du déclenchement de l’érosion. D’autre part, il est évident que l’évaluation exacte de la susceptibilité à l’érosion d’un sol nécessite une combinaison des deux approches (géométrique et hydraulique). Peu de travaux se sont intéressés à la combinaison des deux critères. Pour une meilleure estimation de la susceptibilité des sols non cohérents à l’érosion, on a mené en premier lieu une étude expérimentale paramétrique pour identifier l’influence de certaines propriétés sur les processus d’érosion. Les essais sont réalisés à l’aide d’un perméamètre à charge constante. La suffusion est suivie par évaluation de la quantité des particules érodées, ainsi que par l’évolution des caractéristiques hydrauliques du milieu. Les résultats obtenus montrent que l’érodabilité du sol dépend fortement de sa granulométrie, de son état de contrainte et des conditions hydrauliques imposées. En fonction de la contribution de ces paramètres dans la probabilité du développement de la suffusion, une nouvelle approche géométrique est proposée pour évaluer la stabilité interne des sols. L’application de ce modèle donne une meilleure évaluation de la susceptibilité des sols à la suffusion par rapport aux modèles proposés dans la littérature.

Abstract The study of particle mobility through porous media is a topic that involves several fields of engineering application. This research focuses on the phenomenon of erosion, which is considered to be the main cause of soil degradation and damage to geotechnical structures. An experimental study is conducted to evaluate the internal stability of cohesionless soils against suffusion. This erosion process corresponds to the migration of fine particles through the porosity of soils under the driven force generated by of a hydraulic flow. This is considered by many authors as a mechanism for soil collapse. The soil under investigation is collected from Kharouba area, located in the northeast part of Mostaganem (northwest Algeria), where erosion has caused several damages recently. For the assessment of soil susceptibility to suffusion, two approaches have been presented in the literature: a geometric approach based on the analysis of the grain size distribution or on the analysis of the constriction size distribution of the soil. A hydraulic approach is based on monitoring the threshold of hydraulic loading beyond which suffusion is triggered. From the literature review, it appeared that most of the proposed geometric methods are conservative because they classify stable soils as unstable. The main limitations of these methods are: they do not take into account the main parameters that can influence the soil response to erosion. The hydraulic criteria are also to be discussed because until now no particular model gives precisely a hydraulic threshold at which the erosion is triggered. On the other hand, it is obvious that the exact assessment of a soil susceptibility to erosion requires a combination of both approaches (geometric and hydraulic). Few studies have focused on the combination of the two criteria. To better estimate the susceptibility of cohesionless soils to erosion, a parametric experimental study was firstly conducted to identify the influence of some properties on the erosion processes. The tests are performed using a constant-head permeameter. Suffusion is followed by an evaluation of the quantity of eroded particles, as well as by the evolution of the hydraulic characteristics of the medium. The results obtained indicate that the erodibility of the soil depends strongly on its particle size distribution, the stress state as well as on the imposed hydraulic conditions. Based on the contribution of these parameters to the probability of suffusion development, a new geometric approach is proposed to assess the internal stability of soils. The application of this model provides a better assessment of the susceptibility of soils to suffusion than the existed models in the literature

ملخص دساسخ رىمم اندسٕمبد فٓ األَسبط انمسبمٕخ ٌُ مُضُع ٔزؼهك ثؼذح مدبالد نهزطجٕك. ٌزا انجسث ٍٔزم ثظبٌشح رآكم انزشثخ انزٓ رؼزجش انسجت انشئٕسٓ نزذٌُس خصبئص انزشثخ َ اوٍٕبس انمىشبد اندُٕرمىٕخ. رم إخشاء دساسخ ردشٔجٕخ نزسذٔذ انثجبد انذاخهٓ نألرشثخ انغٕش مزمبسكخ فٓ مب ٔزؼهك ثظبٌشح رىمم اندضٔئبد انصغٕشح ػجش مسبمٕخ انزشثخ رسذ رؤثٕش انزذفك انذاخهٓ نهمبء. ٔؼزجش انؼذٔذ مه انمؤنفٕه ٌزي انظبٌشح آنٕخ الوٍٕبس األرشثخ. انزشثخ انزٓ رم فسصٍب مه خالل ٌزي انذساسخ خهجذ مه مىطمخ خشَثخ ، انُالؼخ شمبل ششق َالٔخ مسزغبوم )شمبل غشة اندضائش( ، زٕث رسجت انزآكم فٓ رضشس انؼذٔذ مه انمىشبد فٓ انسىُاد األخٕشح نزسذٔذ لبثهٕخ انزشثخ نهزآكم انذاخهٓ، رم طشذ ممبسثزٕه فٓ انذساسبد انسبثمخ: ممبسثخ خُٕمزشٔخ رؼزمذ ػهّ رسهٕم رُصٔغ زدم اندسٕمبد، أَ رُصٔغ زدم انفشاغبد فٓ انزشثخ. انممبسثخ انثبوٕخ، ٌَٓ ممبسثخ ٌٕذسَنٕكٕخ، رؼزمذ ػهّ رسذٔذ انمٕمخ انذوّٕ نإلخٍبد انزْ ٔسذثً رذفك انمبء انزْ ٔجذأ ػىذي انزآكم. مه انذساسخ انجٕجهُٕغشافٕخ، ٔزجٕه أن مؼظم األسبنٕت اندُٕمزشٔخ انممزشزخ غٕش دلٕمخ ألوٍب رصىف ثؼض األرشثخ انمسزمشح ػهّ أوٍب غٕش مسزمشح. رىجغ ومبئص ٌزي انطشق أسبسب مه أوٍب ال رؤخز ثؼٕه االػزجبس انؼُامم انشئٕسٕخ انزٓ ٔمكىٍب أن رؤثش فٓ اسزدبثخ انزشثخ نهزآكم. ٔدت أٔضب مىبلشخ انمؼبٕٔش انٍٕذسَنٕكٕخ وظشا ألوً نسذ اٖن ال ُٔخذ ومُرج ٔسذد ثذلخ انمٕمخ انسمٕمٕخ انمسججخ نجذأخ انزآكم. مه خٍخ أخشِ، مه انُاضر أن انزمٕٕم انذلٕك نمبثهٕخ انزشثخ نهزآكم ٔزطهت انمضج ثٕه انممبسثزٕه )انٍىذسٕخ َ انٍٕذسَنٕكٕخ(. ٌزا انمضج ثٕه انمؼٕبسٔه نم ٔؤخز ثؼٕه االػزجبس إال مه طشف لهٕم مه انجبزثٕه. نزمذٔش أودغ نمذِ لبثهٕخ انزشثخ انغٕش مزمبسكخ نهزآكم، لمىب أَال ثئخشاء دساسخ ردشٔجٕخ نزسذٔذ رؤثٕش ثؼض انمؼبٕٔش ػهّ ظٍُس َ رطُس ٌزي انظبٌشح. رم إخشاء ٌزي انزدبسة ثُاسطخ خٍبص انىفبرٔخ. لمىب ثمزبثؼخ رؤكم انزشثخ ثُاسطخ زسبة كمٕخ اندسٕمبد انزٓ رخشج مه انؼٕىخ رسذ رؤثٕش رذفك انمبء أثىبء انزدشثخ، َمه خٍخ أخشِ ثمالزظخ رطُس انخصبئص انٍٕذسَنٕكٕخ نهؼٕىخ. أظٍشد انىزبئح انمزسصم ػهٍٕب أن لبثهٕخ انزشثخ نهزآكم رزؼهك خصُصب ثبنزُصٔغ انسدمٓ نهدسٕمبد، ثسبنخ اإلخٍبد َ ثمُح رذفك انمبء فٓ انزشثخ. ثىبءا ػهّ مسبٌمخ ٌزي انخصبئص فٓ ظٍُس انزآكم رم الزشاذ ممبسثخ ٌىذسٕخ خذٔذح نزمذٔش االسزمشاس انذاخهٓ نهزشثخ. ٔؼطٓ رطجٕك انطشٔمخ انممزشزخ رمٕٕمب أفضم نمذِ االسزمشاس انذاخهٓ نهزشثخ ممبسوخ ثبنىمبرج انممزشزخ سبثمب. أخٕشا، لذمىب طشٔمخ نسسبة انمٕمخ انسشخخ نهمُح انٍٕذسَنٕكٕخ انمسججخ نظٍُس انزآكم ثذالنخ مؼبمم انثجبد انممزشذ فٓ انطشٔمخ اندُٕمزشٔخ َ رنك مه أخم انمضج ثٕه انممبسثزٕه )انٍىذسٕخ َ انٍٕذسَنٕكٕخ(.