Étude du comportement oedométrique de l'argile de Boom sous différents états structuraux

Abstract

L’argile de Boom est étudiée depuis de nombreuses années, notamment dans le cadre du stockage en profondeur de déchets nucléaires, en raison de ses propriétés géotechniques et de sa faible perméabilité. Ce travail de fin d'études a pour objectifs d’analyser le comportement oedométrique de cette argile en fonction de son état structural afin de mieux comprendre l’influence de la structure sur ses propriétés de compressibilité.

Deux types d’état ont été pris en compte : l’état intact, représentant les conditions naturelles in situ, et l’état reconstitué, correspondant à des échantillons remaniés en laboratoire. Les échantillons intacts proviennent de trois profondeurs : en surface (carrière de Rumst), à 223 m et à 350 m de profondeur (laboratoire souterrain HADES). Les échantillons reconstitués, eux, ont été préparés selon trois méthodes distinctes : à sec, avec une teneur en eau inférieure à la limite de liquidité wL , et sous forme de boue avec une teneur en eau dès lors supérieure à cette limite.

Deux campagnes d’essais ont été réalisées : des essais oedométriques et des essais de porosimétrie au mercure (MIP). Les essais oedométriques à basse pression (jusqu’à 1.6 MPa) ont été menés sur les échantillons reconstitués, tandis que les échantillons intacts ont été testés via des essais à haute pression (jusqu’à 32 MPa), afin de dépasser les contraintes in situ. Les résultats des essais oedométriques ont été normalisés à l’aide de l’index des vides Iv, et comparés aux droites de référence : la droite de compression intrinsèque (ICL), décrivant un sol remanié et saturé sans structure, et la droite de compression sédimentaire (SCL), propre aux sols intacts structurés.

Les résultats montrent des différences notables selon le mode de préparation et la profondeur. La préparation à sec induit une porosité bimodale liée à la présence d’agrégats, qui persiste après saturation et chargement. À l’inverse, la préparation en boue conduit à une structure dispersée, unimodale, sans phase quasi-élastique sur les courbes oedométriques, signe d’un matériau totalement remanié.

Les échantillons intacts de surface présentent une structure altérée, probablement en raison du déconfinement et de l’exposition atmosphérique, ce qui se traduit par une rigidité réduite. En revanche, les échantillons issus de 223 m et 350 m conservent une structure naturelle, leur conférant une bonne résistance à la compression. Cette structure ne disparaît pas totalement sous un chargement à 32 MPa.

Ces observations soulignent l’influence déterminante de la structure initiale sur la réponse mécanique de l’argile de Boom. Elles montrent également que le mode de préparation et la profondeur doivent être pris en compte pour interpréter le comportement oedométrique.