Etude du transfert hydrique dans les sols non saturés : Echange sol-atmosphère
Résumé
Cette thèse étudie le transfert hydrique dans les sols non saturés et analyse sur la base des travaux antérieurs et en cours, l'effet de la sécheresse sur les constructions. Le mémoire comporte une synthèse bibliographique portant : - sur les généralités relatives aux transferts hydriques isothermes dans un milieu poreux à degré de saturations variable, sur les approches disponibles pour décrire ce phénomène qui est ramené physiquement à un processus décrit par une équation aux dérivées partielles de type parabolique, fortement non linéaire, - sur des solutions analytiques des écoulements à partir d'un puits à charge constante et à partir d'une source circulaire en surface à pression constante négative ou nulle, - sur l'analyse et la compréhension du système " mouvement de terrain différentiel consécutif à la sécheresse et à la réhydratation des sols argileux " et, - sur les techniques proposées pour amortir la gravité de sinistre induit par la sécheresse. Le programme d'essais en laboratoire a permis de déterminer la conductivité hydraulique, suivre la cinétique d'infiltration verticale dans une colonne de sol initialement non saturée et analyser de manière rigoureuse l'effet des conditions aux limites et des conditions initiales sur le phénomène. Pour suivre ce transfert en temps réel et en continu, un dispositif de mesure expérimental est mis au point. Il permet d'utiliser la méthode des profils instantanés avec mesure de succion à l'aide des papiers filtres. Les résultats ont montré que sur les échantillons compactés, l'augmentation de la teneur en eau initiale influence significativement l'évolution du profil de succion au cours de l'infiltration. Toutefois elle réduit la vitesse d'infiltration ainsi que l'avancement du front d'humidification. Par ailleurs l'augmentation de la charge hydraulique entraîne une augmentation de la profondeur de la zone d'humidification, mais elle n'influe pas la vitesse d'infiltration. L'étude expérimentale a permis de calculer le coefficient de perméabilité à saturation à partir de la connaissance du front d'humidification Zf. Lors des essais réalisés en place à l'aide d'infiltromètre à simple anneau, pour différentes charges hydrauliques positives appliquées à la surface du sol, la conductivité hydraulique ainsi que le potentiel d'écoulement matriciel ont été évalués selon différentes méthodes d'analyse des données d'infiltration. La thèse apporte, de plus, une contribution importante en matière d'évaluation de la gravité de la sécheresse sur les constructions. Cette partie vise principalement la qualification de la sévérité des sécheresses, afin de pouvoir décider de leur caractère catastrophique (anormal, exceptionnel) et de mettre en oeuvre le mécanisme d'indemnisation des dégâts dus à ces sécheresses par le système national d'indemnisation des catastrophes naturelles en France. Nous avons analysé les enregistrements de huit stations météorologiques mis à notre disposition par Météo France de 1950 à 2005. L'apport majeur de ce travail est la proposition d'un outil de classement des sécheresses dans une échelle de gravité significative du point de vue de la géotechnique. Ce mémoire s'achève par la vérification de l'hypothèse principale de travail qui est : un longue période de sécheresse est le principal facteur de déclenchement de ces mouvements. Les diagrammes ombrothermiques de Bagnouls et Gaussen pour des stations en région aride (période moyenne d'enregistrement de 20 ans) montrent l'intérêt des discussions en cours sur l'amplitude la vitesse et la localisation des différentes séquences sèches existantes dans les séries à partir de l'accumulation des anomalies pluviométriques décadaire.