Interactions of foundations and expansive soils : pathology, calculations and experimental studies
Interactions des fondations et des sols gonflants : pathologie, calculs et études expérimentales
Résumé
This report is divided into six chapters. In the first chapter the problems of expansive clayey soils around the world and in Morocco are reviewed, then their physical and mechanical properties, mineralogy and structure are described, with emphasis on their behaviour during wetting. In the second chapter, on the basis of the authors' experience, the various damages observed in buildings in Morocco because of the expansion of clayey soils are described. The following two chapters are devoted to the calculation of stresses in shallow foundations and of the foundation settlement or heave : Chapter 3 analyses the stress changes in reinforced concrete shallow foundations which are induced by the non homogeneous heave produced by soil wetting from a water source which can be located at any position with respect to the structure. Chapter 4 is devoted to the effect of the foundation load on the stress state in the soil and on the strains which develop upon wetting and can produce either settlement or heave, depending on the relative values of the swelling pressure and the vertical stress in the soil. The last two chapters present an experimental study of shallow foundations on expansive soils, which was performed in the city of Ouarzazate: In Chapter 5 the results of laboratory tests on soil samples taken at two depths under the foundations are presented and analysed in terms of water content effect on the deformations, permeability and resistance of the expansive clayey soils. The full scale experimental site and the results of the load tests performed on four shallow foundations at different stages of wetting and drying of the expansive soils are presented in Chapter 6. These results are then analysed with due account of the laboratory test results and calculation formulae presented in the preceding chapters.
Ce mémoire comporte six chapitres. Le premier chapitre passe en revue les problèmes des sols argileux gonflants dans le monde et au Maroc, décrit leurs propriétés physiques et mécaniques, leur nature minéralogique et leur structure, en insistant sur leur comportement lors de l'humidification. Le deuxième chapitre analyse, sur la base des travaux de l'auteur, les différentes pathologies induites dans les bâtiments par le gonflement des sols argileux du Maroc. Les deux chapitres suivants portent sur le calcul des efforts dans les fondations superficielles et de leurs tassements ou gonflements : le chapitre 3 analyse les modifications des contraintes qui sont induites dans les fondations superficielles en béton armé par le gonflement non homogène du sol que provoque l'humidification du massif de sol à partir d'une source d'eau qui peut avoir une position quelconque par rapport à la structure. Le chapitre 4 étudie l'effet de la charge transmise par la fondation sur l'état des contraintes dans le sol et sur les déformations qui se développent en cas d'humidification, qui peuvent être des tassements ou des gonflements suivant les valeurs de la pression de gonflement et de la contrainte verticale dans le sol. Les deux derniers chapitres du mémoire décrivent une étude expérimentale de chargement de fondations superficielles sur des sols gonflants, réalisée dans la ville d'Ouarzazate : le chapitre 5 présente les résultats de l'étude en laboratoire et leur interprétation en termes d'effet de la teneur en eau sur les déformations, la perméabilité et la résistance des sols à deux niveaux sous les fondations. Le chapitre 6 décrit l'expérimentation en vraie grandeur, donne les résultats des essais réalisés sur les quatre fondations superficielles à différents instants du processus d'humidification et de séchage du sol et les interprète à la lumière des résultats des essais de laboratoire et des formules de calcul développées dans les chapitres précédents.
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