République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Mostafa ben boulaid-Batna 2 Faculté de Technologie Département de Génie Civil THÈSE En Vue de l’Obtention du Diplôme de DOCTORAT EN-SCIENCES OPTION: GÉOTECHNIQUE Présentée par ZIANI Hocine Thème Étude de l’Influence des Laitiers sur le Taux et l’Amplitude de l’Affaissement d’un Sol par la Méthode Double Consolidation Soutenue Publiquement à Batna le : 18 /04/2019 Devant le Jury composé de : Pr. MAALEM Toufik Président Université Batna2 Pr. ABBECHE Khelifa Directeur de Thèse Université Batna2 Pr. BENMEBAREK Sadok Examinateur Université Biskra Pr. KHEMISSA Mohamed Examinateur Université M’sila Pr. MESSAST Salah Examinateur Université Skikda Dr. DEMAGH Rafik Examinateur M.C.A, Université Batna2 Pr. HAMMOUD Farid Invité Université Batna2 Remerciements REMERCIEMENTS Je remercie le bon Dieu de m’avoir aidé pour l’élaboration de cette thèse, de me donner le courage et le sang froid durant ces années de travail. Toute ma gratitude, mon respect et ma profonde reconnaissance au directeur de thèse Professeur, Khelifa Abbèche, de l’Université Batna 2. Je tiens à le remercier vivement pour toute la confiance qu’il a placée en moi en acceptant de diriger cette thèse. Par sa disponibilité, sa patience et surtout de m’avoir écouté dans les moments difficiles et m’orienter avec ses conseils édifiants et formateur pour arriver à finaliser ce travail. Bravo Professeur. Je remercie aussi les membres de jury les professeurs : Mr. Maâlem Toufik (U.Batna 2), pour avoir présidé ma soutenance de thèse, Mr. Benmebarek Sadok (U.Biskra), Mr. Khemissa Mohamed (U.M’sila), Mr. Messast Salah (U.Skikda), Mr. Demagh Rafik (MCA U.Batna 2) d’avoir accepté d’être membres du jury et l’invité d’honneur Pr. Hammoud Farid (U.Batna 2). Qu’ils trouvent tous ici l’expression de mes profonds respects et gratitudes pour avoir prendre le temps et la peine d’examiner mon travail. Je tiens à témoigner toute ma gratitude envers le Professeur, Luis Pais Andrade de l’Université Beira Interior-Portugal, pour son aide, sa disponibilité et ses remarques constructives, le Professeur Jorge Castro Gomes, directeur du laboratoire CMADE (Portugal) de la même université, pour le matériel qu’il a mis à notre disposition pour finir cette étude. Je remercie Mr Bougiroud de l’École Centrale de Lyon-France et Mr. Laraba Rachid Ingénieur au CRAPC-Tipasa pour leurs aides dans la réalisation des tests (MEB/EDAX). Je remercie le staff technique du laboratoire LNHC-EST de Sétif, surtout Toufik, Salah et Cheikh Achour de leurs collaborations pour réaliser les essais standards et œdométriques, ainsi que le directeur du laboratoire MDS de l’université de M’sila pour l’accueil et la mise à notre disposition tous les moyens pour la réalisation de nos essais de succion. Je remercie chaleureusement les "hommes de l’ombre" Dr. Larbi Belagraâ et Pr.Hammoud Farid, de l’université de M’sila et l’Université de Batna-2 respectivement pour leurs apports précieux dans l’élaboration de l’article en Anglais. Je remercie Mr. S. Benkhaled chef commercial de la cimenterie Lafarge M’sila pour la mise à disposition de la quantité nécessaire de la pouzzolane naturelle ainsi que les techniciens du laboratoire de la cimenterie Hjar-Essoud de Skikda pour la procuration du laitier granulé. Je remercie toute ma famille et surtout ma femme pour son soutien et ses encouragements durant ces années dures. Je demande pardon à ma petite famille pour mes agacements et mes oublis. Enfin pour ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail, Khoudour. M et Brahimi. B, mes enseignants du primaire jusqu’au doctorat, trouvent ici, l’expression de ma profonde reconnaissance. Remerciements. Je vous demande donc toute votre indulgence en cas d’oubli ou de maladresse. Hocine Ziani Ziani Hocine (2019) I Dédicaces Je dédie ce travail : À l’âme, de mon père EL HADJ LAKHDAR, ma Grand-mère et Khali Salah À ma mère que Dieu la garde À ma petite famille À mes frères et sœurs À tous ceux qui me sont chers Ziani Hocine (2019) II Sommaire SOMMAIRE RÉSUMÉ...............................................................................................................................….......................... VIII SUMMARY ....................................................................................................................................................…...IX X.....……..............................…………………………………………………………………………………الملخص LISTE. DES FIGURES ....................................................................................................…..................................XI LISTE DES TABLEAUX …..............................................................................................................................XVII LISTE DES ABRÉVIATIONS ET SYMBOLES .........................................................................................…...XX INTRODUCTION GÉNÉRALE............................................................................................…..............................1 CHAPITRE 1 GÉNÉRALITÉS SUR LES SOLS NON SATURÉS 1.1 INTRODUCTION…………………………………………………………………………………………….6 1.2 MINERAUX ARGILEUX……….……………………………………………………………………………6 1.2.1 STUCTURE DES MINÉRAUX ARGILEUX............................................................................................6 a/ COUCHE TÉTRAÉDRIQUE................................................................................................................7 b/ COUCHE OCTAÉDRIQUE…………………………………………………………………………..8 c/ LIAISON ENTRE LES COUCHES TÉTRAÉDRIQUES ET OCTAÉDRIQUES.........................…...9 1.2.2 MINERAUX INTERSTRATIFIES…………………………………………………………………….....9 1.2.3 CLASSIFICATION DES PHYLLOSILICATES………………………………………………………..10 1.3 DIFFERENTES FAMILLES DE MINÉRAUX ARGILEUX LES PLUS FRÉQUENTS…………………...11 1.3.1 KAOLINITES……………………………………………………………………………………………11 1.3.2 SMECTITES……………………………………………………………………………………………..12 1.3.3 VEMICLITES..................................................................................................................................…......12 1.3.4 L’ILLITE....................................................................................................................................................13 1.3.5 CHLORITES..............................................................................................................................................13 1.4 PROPRIÉTIES COLLOÏDALES DES ARGILES...........................................................................................14 1.4.1 GONFLEMENT CRISTALLIN................................................................................................................14 1.4.2 GONFLEMENT OSMOTIQUE................................................................................................................14 1.5 COMPORTEMENT EN SOLUTION AQUEUX.............................................................................................15 1.5.1THÉORIE DE LA DOUBLE COUCHE.....................................................................................................15 1.5.2 MODE D’ÉCHANGE ET ATTRACTION DES IONS.............................................................................17 1.5.3 THÉORIE DLVO.......................................................................................................................................18 1.6 TYPES D’ASSOCIATIONS DES PARTICULES EN MILIEU AQUEUX....................................................19 1.6.1 AGRÉGATION FACE-FACE...................................................................................................................20 1.6.2 ORGANISATION BORD-FACE ET BORD-BORD................................................................................20 1.7 SOL NON SATURÉS.......................................................................................................................................21 1.7.1 MICROSTRUCTURE DES SOLS NON SATURÉS................................................................................22 1.7.2 RELATION MICROSTRUCURE-PROPRIÉTES GÉOTECHNIQUES DES SOLS NON SATURÉS..22 1.7.3 POROMÈTRIE AU MERCURE...............................................................................................................22 1.8 MICROSTRUCTURE DES SOLS FINS.........................................................................................................24 Ziani Hocine (2019) III Sommaire 1.9 MICROSTRUCTURE DES SOLS GRANULAIRES......................................................................................27 1.10 MICROSTRUCTURE DES SOLS COMPACTÉS........................................................................................28 1.11 CONCLUSION...............................................................................................................................................31 CHAPITRE 2 ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE DES SOLS Á EFFONDREMENT BRUSQUE 2.1 INTRODUCTION ......................................................................................................................…..................33 2.2 DEFINITION, LOCALISATION ET HISTORIQUE DES SOLS AFFAISSABLES.....................................33 2.3 QULQUES EXEMPLES D’EFFONDREMENT DANS LE MONDE ...........................................................35 2.4 PHÉNOMÈNE D’EFFONDREMENT DES SOLS NON SATURÉS ……………………………………...38 2.5 TYPES DE SOLS AFFAISSABLES...........................................................................................….................39 2.5.1 SOLS