Comprendre le mécanisme de développement de la résistance d'un sol sableux traité chimiquement
Les chercheurs expliquent comment le processus d'injection chimique augmente la résistance du sol, ouvrant ainsi la voie à la construction de la prochaine génération
L'injection chimique est un processus qui améliore la résistance du sable et sa capacité d'étanchéité à l'eau, ce qui rend les sols sableux adaptés à diverses applications dans le domaine de la construction. Cependant, il est difficile de comprendre comment ce processus permet d'augmenter la résistance du sable. Certaines études ont suggéré que l'injection chimique sépare les particules de sol, ce qui provoque une expansion du volume. Cela crée des poches de vide, entraînant une "pression négative" qui rapproche les particules de sol et les renforce. L'augmentation de la résistance à la traction (qui détermine la charge que le sol peut supporter) est également supposée influencer ce comportement. D'autres études ont proposé que le rétrécissement des hydrogels (structures polymères retenant l'eau) entraîne la compression et le confinement des particules de sol, conférant ainsi de la force au sol. Toutefois, le mécanisme sous-jacent au développement de la résistance des sols sablonneux n'est toujours pas clairement compris.
Malgré l'utilisation de traitements chimiques pour renforcer les sols sablonneux, on ne comprend pas comment ils se renforcent. Aujourd'hui, les scientifiques ont étudié la manière dont les sols sablonneux sont renforcés par l'injection de produits chimiques. L'image ci-dessus montre les changements dynamiques de la structure moléculaire des hydrogels au fil du temps, comme le révèle la modélisation théorique.
Shinya Inazumi from Shibaura Institute of Technology, Japan
Aujourd'hui, une équipe de scientifiques japonais, dirigée par le professeur Shinya Inazumi du département de génie civil de l'Institut de technologie de Shibaura, a mené une étude approfondie sur le comportement des sols sableux injectés chimiquement. En parlant de la motivation de cette étude, le professeur Inazumi déclare : "Nous étions animés par une passion pour le développement durable et le désir de contribuer à des pratiques de construction plus sûres et plus efficaces, en particulier dans le contexte du changement climatique et de l'urbanisation croissante." En outre, les chercheurs étaient également motivés par l'objectif de faire progresser l'ingénierie géotechnique, dans l'espoir qu'elle puisse avoir des implications pour la sécurité publique, en permettant le développement de technologies qui atténuent le risque de catastrophes naturelles.
Dans cette étude, les chercheurs ont d'abord injecté chimiquement des mélanges de sable et d'hydrogel avec une solution acide, puis ils ont effectué divers tests. Il s'agissait notamment d'essais de compression triaxiale par drainage de consolidation, qui permettent d'isoler et de mesurer la "force de cohésion" et l'"angle de frottement interne" dans les sols améliorés chimiquement. Cette méthode d'essai a été choisie pour sa capacité à fournir des informations précises sur le comportement du sol dans des conditions statiques, ce qui est crucial pour la sécurité et la fiabilité des sols de construction.
D'autres techniques d'analyse mécaniste et structurelle ont été utilisées, notamment les essais de compression non confinée, la diffusion des rayons X aux petits angles, les études de retrait volumique et la modélisation théorique. Cette étude marque le premier cas d'examen indépendant des effets de la dilatation et du retrait de l'hydrogel sur le développement de la résistance du sol. Cette distinction est importante pour le domaine, car elle offre la possibilité d'orienter des méthodes de traitement des sols plus ciblées et plus efficaces.
Les expériences ont révélé que l'amélioration de la résistance des sols sableux traités chimiquement peut être attribuée à l'augmentation de la cohésion et de l'angle de frottement interne des particules de sol. En outre, cette amélioration n'entraîne aucune perte de résistance à long terme et, fait intéressant, la faiblesse initiale du sol sableux non traité peut être attribuée à l'hydrogel lui-même.
Cette compréhension des hydrogels au niveau moléculaire offre un immense potentiel en matière de génie civil et de gestion de l'environnement. Par exemple, cette avancée peut être utilisée dans les régions sujettes aux tremblements de terre pour améliorer la sécurité des bâtiments, conférer une résistance sismique et diminuer les risques de liquéfaction du sol. En outre, les zones sujettes aux inondations peuvent également bénéficier de ces nouvelles connaissances, car les propriétés d'étanchéité de ces sols traités peuvent atténuer les inondations et protéger les établissements humains et l'agriculture. À long terme, cette technologie peut également protéger les communautés côtières contre l'élévation du niveau de la mer, les ondes de tempête et l'intrusion d'eau salée.
En stabilisant les sols et en augmentant leur capacité de rétention d'eau, les travaux actuels présentent de nombreux avantages dans d'autres domaines. Il s'agit notamment de la récupération des terres, qui est cruciale pour la sécurité alimentaire mondiale, et de l'atténuation de la pollution, qui est importante pour freiner le lessivage des décharges dans les masses d'eau. En outre, il peut également améliorer la durabilité structurelle des infrastructures civiles et garantir la sécurité minière en prévenant les glissements de terrain. Comme l'explique le professeur Inazumi, "nos recherches promettent de combler des lacunes importantes dans les connaissances sur le traitement des sols, ce qui peut se traduire par des pratiques de construction plus efficaces et plus durables et, en fin de compte, profiter à un large éventail d'industries".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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