Multi-physics characterization of a lime treated soil durability in preparation for marine dikes applications
Caractérisation multi-physique de la durabilité d'un sol traité à la chaux pour une application aux digues maritimes
Résumé
In the context of dike construction, the lime treatment of clayey soils improves their properties and avoids importing other high quality materials. Such treatment could reduce the environmental and economic cost of the raw material carriage. Several studies in the literature showed that the lime treatment of soil increases the mechanical strength and the resistance to erosion. However, the impact of the environmental stress on the material durability, especially in marine environment, was not taken into account in these studies. The work presented in this thesis dissertation is part of the CPER-FEDER PACA Digue2020 project, of which the purpose is to build a marine dike using a lime treated soil and to monitor the dike sustainability. The goal of our work is to evaluate in the lab the durability of the lime treated soil by reproducing a marine environment. Wetting-drying accelerated cycles using standardized sea water are defined to reproduce the alternate phases of emersion and immersion of the dike. The uniaxial mechanical strength, the resistance to internal and external erosion, and the porosity are evaluated. These properties are chosen in order to assess the durability of the dike. The material electrical resistivity and seismic wave velocities are evaluated during the hydric cycles to correlate these material properties with the state of degradation due to the cycles. The effect of the hydric cycles is a non-linear decrease of the geomechanical properties. The reduction of the properties is fast during the first cycles then it slows down. Geophysical properties prove complementary in characterizing the lime-treated soil properties. The perspectives of this work are to perform in situ testing on the Digue2020 dike. On-site results could be compared with lab test results in order to evaluate the representativeness of lab tests and their protocol. A long term geophysical instrumentation is planned to monitor the properties of the lime-treated and non-treated materials within the Digue2020 earthwork
Dans le cadre de la construction de digues, le traitement à la chaux permet d’améliorer les performances des sols argileux en place pour éviter leur mise en décharge, et de réduire ainsi le coût économique et écologique du transport de matériaux d’apport de plus grande qualité. Des études antérieures ont montré que le traitement à la chaux augmente les performances mécaniques du sol et sa résistance à l’érosion. En revanche, l’impact du milieu environnant sur la durabilité de ce type de matériau n’a que très peu été étudié. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet CPER-FEDER PACA Digue2020 dont l’objectif est la construction d’une plateforme de recherche instrumentée au sein d’une nouvelle digue en sol traité à la chaux, soumis à un environnement maritime pour en évaluer la durabilité. L’objectif de la thèse est d’évaluer au laboratoire la durabilité d’un sol préalablement choisi et traité à la chaux lorsqu’il est soumis à un environnement marin. Un protocole de cycles accélérés de séchage et d’humidification à l’eau de mer standardisée est mis en place pour reproduire les alternances des phases d’immersions-émersions d’une digue maritime. La résistance mécanique en compression, la résistance à l’érosion interne, la résistance à l’érosion externe et la répartition de la porosité du matériau sont les propriétés évaluées, car d’elles dépend la capacité d’une digue à exercer sa fonction de protection. La résistivité électrique et les vitesses des ondes sismiques sont évaluées au cours de cycles dans l’objectif de les relier aux propriétés d’état et aux propriétés géomécaniques du matériau. L’évolution de ces propriétés n’est pas linéaire, les premiers cycles hydriques sont très dégradants puis le matériau acquiert un état plus stable vis-à-vis des propriétés géomécaniques qui diminuent plus lentement sous l’action de cycles. La salinité initiale du sol n’est pas dommageable pour la durabilité du matériau traité. La complémentarité des méthodes géophysiques pour la caractérisation du matériau sol chaux est démontrée. Les perspectives majeures de cette thèse sont : de mener des études croisées entre l’échelle du laboratoire et celle de l’ouvrage réel Digue2020 pour évaluer la représentativité de l’étude de laboratoire ; et de suivre à long terme, par des méthodes géophysiques, l’évolution du matériau sol-chaux et du matériau non traité au sein de l’ouvrage Digue2020
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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