Une étude expérimentale sur l'amélioration de la résistance des couches de forme expansibles par des fibres de polypropylène et un renforcement de géogrille

Mar 06, 2024

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 6685 (2022) Citer cet article

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Le développement rapide des infrastructures se heurte souvent à des fondations meubles et devient difficile à mettre en œuvre dans les activités de construction. De nombreuses méthodes de neutralisation sont développées pour contrôler le comportement de gonflement et de retrait des couches de forme expansibles. La stabilisation mécanique des couches de forme expansibles par renforcement avec la fibre de polypropylène et la géogrille est durable. Les géogrilles et les fibres de polypropylène ont été largement utilisées pour renforcer le sous-sol expansif et les fondations en tant qu'individus. Le renfort en fibres de polypropylène a amélioré la capacité de résistance à la traction des fondations expansives renforcées, le renfort en géogrille étant la technique de stabilisation mécanique à solution rapide, qui réduit les ruptures de la chaussée. Dans cette recherche, l'effet combiné de la fibre de polypropylène et du renforcement de la géogrille a été évalué pour stabiliser les couches de forme de la chaussée. Les divers tests de résistance mécanique, tels que la résistance à la compression non confinée (UCS) et le grand test de boîte de cisaillement direct, ont été réalisés pour évaluer l'interaction mécanique entre les couches de forme expansibles, la fibre de polypropylène, la géogrille triaxiale et la géogrille biaxiale à l'interface. La fibre de polypropylène de 12 mm de longueur a été utilisée dans la proportion de 0,25 %, 0,5 % et 1,0 % et une seule couche de géogrille à mi-profondeur. Le résultat montre que la résistance au cisaillement des fondations renforcées avec une couche de géogrille biaxiale/triaxiale et de fibre de polypropylène augmente de 177 %. On observe également que la résistance à la compression non confinée des couches de forme expansibles a augmenté de 3,8 à 139,6 % avec l'inclusion de fibre de polypropylène avec une géogrille dans différentes combinaisons. La méthode de renforcement combiné présente une méthodologie de traitement efficace pour améliorer les propriétés des couches de forme expansibles.

Les sols de fondation expansifs se caractérisent par la nature de leur volume qui change avec le changement de la teneur en eau. Ce changement de volume est connu sous le nom de comportement de gonflement-retrait des couches de forme expansibles, et par conséquent les couches de forme expansibles sont également connues sous le nom de couches de forme gonflement-retrait1,2,3,4. Les dégradations de la chaussée des routes sont l’un des impacts du sol expansif dans la couche de fondation5,6,7. À l’état sec, les fondations expansives provoquent des fissures de retrait, qui se propagent à travers le système de chaussée et conduisent à des fissures longitudinales, transversales et de fatigue, ainsi qu’à l’orniérage dans le cas de la surface de la chaussée8. Les structures subissent également des dommages relativement importants lorsqu’elles sont construites sur des fondations en argile hautement plastiques, car ces fondations subissent des cycles de mouillage et de séchage. Par conséquent, ces caractéristiques des couches de forme expansives à grains fins sont l’une des raisons les plus importantes qui conduisent à des fissures, à des détresses et à la plupart des dommages9.

Les vastes fondations se trouvent principalement dans la partie centrale et occidentale et couvrent plus de 15 à 20 % de la zone géographique de l'Inde10,11. Les couches de forme expansibles sont également connues sous le nom de couches de forme faibles, car la pression de gonflement ascendante augmente la teneur en humidité des couches de forme expansibles, provoquant une rupture. Les propriétés techniques expansives des couches de fondation sont améliorées à l’aide de plusieurs méthodes de renforcement. De nombreuses méthodes de neutralisation sont développées pour contrôler le comportement de gonflement-retrait des couches de fondation expansibles12,13,14,15,16,17,18,19. Le renforcement par géogrille est une autre méthode largement utilisée pour améliorer les propriétés techniques des fondations fragiles20,21,22,23. La géogrille améliore les propriétés techniques de la fondation par stabilisation mécanique24,25,26,27. Plusieurs études ont été réalisées pour comprendre le comportement des fondations expansives renforcées géosynthétiques21,28,29,30,31,32. L'utilisation de géogrille améliore la durée de vie de la structure de la chaussée en réduisant les fissures réfléchissantes et en renforçant les matériaux du sol de fondation33,34,35,36,37,38. L'étude réalisée par Jahandari et al.39 a présenté les performances à long terme des couches de forme expansibles renforcées par géogrille et a montré l'utilisation durable de la géogrille pour renforcer les couches de forme expansibles traitées à la chaux. De même, Chenari et al.40 ont étudié l'effet combiné de la géogrille et des polystyrènes dépensés (PSE) pour améliorer le comportement d'interface cyclique des couches de fondation expansibles renforcées. L'analyse des performances à long terme des fondations expansives renforcées géosynthétiques a été étudiée par Roodi et Zornberg24 et montre que la méthode est rentable et durable.