Propriétés physiques et géométriques des terrains

Propriétés physiques et

géométriques des terrains


une  phase  solide  qualifiée  de  squelette  et  formée  de  grains minéraux V une phase liquide, en général de l'eau ;

une phase gazeuse, souvent de l'aire et de la vapeur d'eau.

Nous commencerons par étudier la distribution des "vides" par rapport  aux  grains  minéraux,  puis  les  grains  eux-mêmes  qui pourront être caractérisés par :
  1. leur taille ;
  2.  leur poids volumique ;
  3. leur minéralogie.
    Propriétés physiques et géométriques des terrains

     Porosité et indice des vides



L'espace compris entre les grains minéraux du sol est appelé "volume des vides". Ce terme est en  réalité   impropre  puisque  ces  "vides"  sont  généralement  remplis  de  fluide  (le  plus fréquemment air et eau). Nous commencerons par décrire cette "absence de matériau" qui va avoir une influence considérable sur le comportement des terrains.

 Classification de la porosité par rapport à la taille des pores


La taille des pores est très variable. On parlera de :

-     porosité réticulaire quand la taille des vides est de l'ordre de l'angstroem (1 Ä = 10 -10 m).
L'eau contenue dans ces vides est mobilisable par vaporisation par suite des variations du degré hygrométrique de l'air;

-     porosité colloïdale pour des vides d'environ 100 Ä. Elle correspond aux vides des agrégats colloïdaux C'es un porosité   qu peu êtr important e qu l'o rencontrera principalement  dans  les  argiles.  L'eau  contenue  dans  ces  vides  est  mobilisable  par compaction naturelle ou provoquée (centrifugation, filtration sous presse ou sous vide);

-     microporosité jusqu'à 2 10-7 m ;

-     porosité capillaire entre 2 10-7 m et 2 10-3 m ;

-     macroporosité au-delà de 2 mm.

Les vides dont on pourra extraire l'eau correspondent à la macroporosité, la porosité capillaire et dans une moindre mesure la micro-porosité.

Classification par rapport à l'origine


L'origine de la porosité peut être primaire ou secondaire :

-     la porosité primaire est formée par les pores créés au cours de la genèse de la roche : lors de la sédimentation, au cours de la cristallisation ou du refroidissement ;

-     la porosité secondaire est acquise après la genèse soit par fracturation, soit par dissolution (ex: grès à  ciment  calcaire ; la dissolution du ciment calcaire va entraîner l'acquisition d'une porosité secondaire).

Classification morphologique

On distingue deux grands types morphologiques de vides : les pores et les fissures.

La porosité d'interstices (intergranulaire) : les pores


C'est l'ensemble des vides compris entre les différentes particules d'un terrain ; elle sépare les grains.


L
a porosité peut être ouverte ou fermée (cas de certaines laves volcaniques)  selon que les vides communiquent ou non les uns avec les autres.

Suivant la  taille  des  pores,  il  sera  possible  de  distinguer  une porosité  d'interstices  réticulaire  (entre  les  cristaux  des  roches magmatiques  et  métamorphiques),    colloïdale        (argiles),          une microporosité et une macroporosité.
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La porosité d'interstices simple ou nette


Quand les grains sont bien classés, c'est-à-dire sont de taille équivalente et que les vides qu'ils laissent ne sont pas remplis par des grains de plus petite taille, la porosité sera qualifiée de nette.

La structure peut être plus ou moins compacte selon le tassement. Si on suppose que l'on a des particules sphériques de même diamètre, la porosité dépendra de l'arrangement des sphères : la  disposition  pourra  varier  d'une  disposition en carré (arrangement le plus lâche) à une disposition losangique (ou rhomboédrique en 3 dimensions) qui donneront des porosités de 45
% (au maximum) à 25 %.

Lporosité d'interstices restreinte


Ce type de porosité provient d'un mauvais tri des grains qui entraîne un remplissage par des particules fines des vides laissés entre les gros grains.

La porosité d'interstices réduite

Le volume des vides peut être "réduit" par un dépôt (carbonate de chaux, hydroxyde de fer, silice …) qui se fait sur la surface des grains et diminue la taille des pores.

En plus de ces trois types (simple, restreint, réduite), il est possible de trouver une porosité double, quand les "gros" éléments sont eux-mêmes composés de grains et de pores plus petits que les vides laissés par les "gros" éléments.

La porosité de fissure


Il  existe  plusieurs  sortes  de  "fissures".  Nous pourrons distinguer plusieurs types de porosités de  fissures  en  fonction  de  la  nature  de  ces dernières.

  • Porosité de joints


Elle est due aux joints stratigraphiques. Cette porosité est primaire.


  • Porosité de diaclases



C'est une porosité secondaire liée au diaclases donc à des fissures sans rejet orthogonales ou obliques par rapport à la stratification.

  • Porosité de failles

Nous parlerons de porosité de faille lorsqu'il existe un réseau de fractures bien développé lié à la présence d'une faille à proximité.

  • Porosité de schistosité

Le long des plans de schistosité, si ces plans se décollent plus ou moins, il peut se former quelques vides.

  • Porosité de retrait

Ce type de porosité, relativement restreint, est lié au refroidissement des roches éruptives.