L'effet de deux facteurs d'altération climatique sur l'érodabilité d'un sol argileux : les cycles de séchage/mouillage et l'oxydation

Abstract

Ce mémoire s'intéresse particulièrement à l'effet de deux aspects de l'altération climatique sur la susceptibilité à l'érosion des argiles marines de l'est du Canada, soit celui des cycles de séchage et de mouillage et celui de l'oxydation. Sont d'abord décrits les travaux publiés dans la littérature portant d'une part sur l'érodabilité des sols cohésifs et d'autre part sur les deux facteurs d'altération mentionnés plus tôt; ces connaissances sont ensuite analysées dans le but de dégager les questions qu'il reste à résoudre et d'établir un programme expérimental en conséquence. Les expériences en laboratoire, effectuées sur des sols du bassin de Tyrrel ont consisté en la détermination des propriétés géotechniques des échantillons, la réalisation d'essais d'érosion en forure et, dans le but de confirmer ou d'expliquer certains comportements remarqués au moyen de cette procédure, la réalisation d'essais d'immersion et de floculation. L'interprétation des résultats est effectuée en comparant le comportement de sols auxquels on a fait subir en laboratoire soit un cycle de séchage et de mouillage ou une oxydation à celui des sols naturels. Dans le cas du séchage, on a aussi cherché à définir l'impact de la rapidité avec laquelle un sol reprend contact avec l'eau. L'effet de l'oxydation et du vieillissement des argiles pendant leur entreposage en chambre humide sur leurs propriétés générales a aussi été étudié et les relations trouvées entre les propriétés des sols naturels et leur comportement sont utilisées pour appuyer les observations faites quant à cet effet sur la susceptibilité à l'érosion. Certains mécanismes présentés dans la littérature sont discutés à la lumière des résultats obtenus et sont utilisés pour expliquer les phénomènes observés. Les deux facteurs d'altération étudiés surviennent tous deux lors d'une exposition à l'air mais, d'après les résultats obtenus, ont des effets contraires sur érodabilité. D'une part, le séchage peut grandement affecter les sols pour lesquels la résistance à l'érosion est largement contrôlée par la macro-structure, cette dernière pouvant être endommagée de façon importante par les variations de volume. Cet effet semble être d'autant plus important que le contact avec l'eau est rapide, possiblement à cause de l'éjection de bulles d'air ou d'une concentration de contraintes dans l'espace et dans le temps se produisant lorsqu'un échantillon est immergé sec. D'autre part, l'oxydation semble améliorer la résistance à l'érosion des sols dont la physico-chimie contrôle le comportement, particulièrement dans le cas d'argiles peu plastiques ou dont le Cur est très faible, et qui sont très érodables lorsque remaniées. Cette amélioration est possiblement due à une augmentation des cations bivalents dans l'eau interstitielle et à la formation de composés de fer (oxydes ou hydroxydes).