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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 :
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'est une porosité qui peut être importante et que l'on 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.
La 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.
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 %.
La porosité 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.