Caractérisation des processus d'évolution structurale et de salinité des sols de marais côtiers par mesures mécaniques et géo-électriques in situ

Structural evolution and salinity characterizations of coastal marsh soil using in situ mechanical and geo-electrical measurements

• Auteur / Autrice : Jonathan Gallier
• Direction : Patrick Dudoignon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre solide et enveloppes superficielles
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Poitiers
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers ; 1984-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microtomographie

Prospection électrique

Sols -- Porosité

Marais littoraux

Marais poitevin (France)

France

Sols -- Compactage

Résumé

Dans un objectif d’expliquer les mécanismes de consolidation et de désalinisation des sols de marais deux prairies et une parcelle cultivée ont été étudiées sur le site expérimental de l’INRA de St Laurent de la Prée. L’étude des évolutions structurales des sols de marais est basée sur les comparaisons entres profils de teneur en eau (W), résistance au pénétromètre dynamique (Qd), résistance au cisaillement (C). Les relations profils structuraux des sols et profils de Qd et C sont établies en s’appuyant sur la courbe de retrait (W-e) de la matrice argileuse. Ces profils structuraux sont présentés dans des diagrammes croisés W-e-Qd-C. L’intégration de la conductivité hydraulique de la matrice argileuse (K) dans des diagrammes croisés W-e-C-K permet d’associer aux profils structuraux les limites entre états solide et plastique et entre comportements fragile à ductile pour ces sols. Associé au diagramme croisé W-e-C, il a alors été proposé un modèle de mise en place et d’évolution de la fracturation par dessiccation de la matrice argileuse. Celui-ci est comparé aux figures pétrographiques analysées en 2D (sur surfaces polies) et en 3D (microtomographie RX). L’étude des évolutions de structure et de salinité des sols est basée sur des prospections géo-électriques par panneaux de résistivité, prélèvements et analyses chimiques des eaux dans les piézomètres et profils de conductivité électrique au 1/5 (CE). Les profils de CE sont calés sur les profils géo-électriques en utilisant la courbe de retrait. Les évolutions des profils de CE sur l’ensemble de la parcelle sont gouvernées le fonctionnement hydrogéologique du site et le battement de nappe. Finalement l’ensemble des profils de CE modélisés à partir des données 2006 et 2008 permet de proposer un catalogue de correspondance profils de CE – rendement en conditions favorables et défavorables pour 2010.

In order to explain the mechanisms of sol consolidation and sol desalinization in marshes two grasslands and a cultivated field were studied on the INRA Experimental site of St Laurent de la Prée. The study of the structural evolutions of the soils is based on comparisons between water content (W), cone resistance (Qd) and cohesion (C) profiles. The Qd- C and soil structure relationship are based on the W-e shrinkage curve of the clay material. All the structural and mechanical profiles are represented in a W-e-Qd-C crossed diagram. Taking into account the hydraulic conductivity (K) in W-e-C-K diagram, this shows the relationship which could exist between the structural profiles and liquid-to-solid soil states. Based on the W-e-C relationship a model of soil fracturation is proposed. The results of calculations are compared to 2D and 3D petrographic features observed on polished section and by XR microtomography. The study of structural and salinity evolution of soils is based on in situ geo-electrical investigation by resistivity sections, chemical analyses of soil water sampled in piezometers, and measurement of soil electrical conductivity (CE) profile. The resistivity – electrical conductivity of soil relationship are calculated according to the structural (e-W) profiles of soils. The CE profile evolutions are governed by the hydrogeological behavior of the groundwater. Finally, the CE profiles measured during the 2006, 2008 and 2010 campaigns allow the proposing of an abacus of CE profiles – corn yield relationship for favorable and unfavorable meteorological conditions.