Protocole de tests de stabilité stucturale

Le comportement physique d'un sol soumis à l'action de la pluie peut être évalué par des tests de stabilité structurale.

Toutes les mottes de terre soumises à l’action de l’eau ne résistent pas de la même façon. Leur résistance diffère, notamment en fonction de leurs matériaux constitutifs.

On évalue le comportement physique d’un sol soumis à l’action de l’eau en réalisant des tests de stabilité structurale qui donnent une description réaliste de ce comportement.

Nous avons mis au point la méthode décrite dans la publication de Y. Le Bissonnais(1996). Aggregate stability and assessment of soil crustability and erodibility: theorie and methodologie. European Journal of Soil Science, 47, 425-437. Cette méthode, normalisée Afnor depuis 2005 (NF X31-515), est devenue une norme internationale ISO depuis 2012 (ISO 10930: 2012 « Qualité du sol -- Mesure de la stabilité d'agrégats de sols soumis à l'action de l'eau »).

La procédure, ou mode opératoire, comporte trois tests (ou traitements) réalisés sur des agrégats calibrés entre 3 et 5 mm.

L’objectif des trois traitements est de permettre la prédiction du comportement de la structure du sol pour différentes conditions d’humectation par l’eau. Ces conditions simulent des conditions climatiques, hydrauliques et mécaniques susceptibles d’être rencontrées sur le terrain.

Voici nos recommandations et compléments par rapport à la norme ISO :

1-    Échantillonnage :

• Localisation : prélever en plusieurs endroits (5 prises) sur une surface homogène de l’ordre de 10 m² pour avoir un échantillon composite. La surface ne doit pas avoir subi de contraintes (piétinement, débris organiques…). S’éloigner des bordures de parcelles.
• Prélever environ 1 kg de sol, entre 0 et 10 cm, dans des conditions d’humidité modérée (conditionnement en boîte plastique rigide). En fonction du type de travail du sol et du but de l’étude, l’épaisseur peut être modifiée. En présence d’une croûte à la surface du sol, ou en sol non cultivé, on prélèvera sous la croûte, la litière, ou le mat racinaire, entre 2 et 10 cm.
• La masse de sol prélevée doit être en relation avec l’estimation du rendement d’agrégats de taille 3-5 mm (rendement = rapport entre la masse d’agrégats de 3-5 mm et la masse totale prélevée). Aussi, si le sol s’effrite en petits agrégats, on augmentera la masse prélevée.

2 - Préparation :

• Mettre l’échantillon à sécher à l’air à une température d’environ 20°C.
• Pendant le séchage, les agrégats doivent être fractionnés à la main. Pour ce fractionnement, il existe une gamme d’humidité idéale. Si, lors du fractionnement, on génère un lissage des agrégats, cela signifie que l’échantillon est encore trop humide. Si les agrégats résistent au fractionnement cela signifie que l’échantillon est déjà trop sec.
• Lors de la préparation, on vise à faire passer la totalité de l’échantillon dans un tamis de 5 mm et à retenir les agrégats qui en résultent sur un tamis de 3 mm : un tamisage, modéré mais efficace, du tamis de 3 mm, permet d’obtenir la fraction (3-5 mm) qui servira aux tests.
• En fin de préparation, on calculera le rendement en agrégats de 3-5 mm (rapport entre la masse d’agrégats de 3-5 mm et la masse totale prélevée).
• Avant les tests, les agrégats sont mis à l’étuve à 40°C pendant 24h pour supprimer d’éventuelles variations d’humidité et uniformiser les conditions de traitement.

3 - Traitements :

3.1 Traitement 1 : Humectation rapide

 Précautions :

• Durée totale d’immersion des agrégats dans l’eau : 10 min.
• Lors du pipetage de l’eau, veiller à ne pas pipeter de fragments.
• Lors du transfert sur le tamis, veiller à ne pas diriger le jet d’éthanol sur les fragments.

3.2 Traitement 2 : Humectation lente

Précautions :

• Durée totale d’humectation des agrégats : 60 min.
• Veiller à bien saturer la mousse synthétique et à maintenir le niveau d’eau à environ 5 mm du haut de la mousse.
• Veiller à bien saturer le filtre en l’appliquant correctement sur la mousse et en le retournant plusieurs fois.
• Le filtre peut être utilisé plusieurs fois, il est nécessaire de bien le rincer à l’eau avant une autre utilisation.
• Un pinceau souple est utilisé pour répartir (rapidement) les agrégats sur le filtre en évitant leur chevauchement. Veiller à ne pas déplacer un agrégat qui commence à se saturer.

 3.3 Traitement 3 : Agitation

Précautions :

• Durée totale d’immersion des agrégats dans l’éthanol : 30 min.
• Veiller à respecter l’amplitude et la cadence des mouvements, ainsi que le nombre de retournements.
• Durée de décantation : 30 min. minimum.

4 – Séparation granulométrique des fragments :

4.1 Tamisage dans l’éthanol

 Ce tamisage a pour but de séparer les fragments supérieurs à 50 µm des fragments inférieurs à 50 µm sans générer de désagrégation supplémentaire.

 Précautions :

• Le niveau d’éthanol doit se situer à environ 5 mm au-dessus de la grille du tamis.
• Veiller à ne pas piéger de bulle d’air sous la grille du tamis.
• Effectuer 5 mouvements rotatifs dans le sens des aiguilles d’une montre ; soulever le tamis ; laisser s’écouler l’éthanol ; immerger le tamis et effectuer 5 autres mouvements rotatifs dans le sens inverse.

4.2 Tamisage après séchage

Après séchage les fragments supérieurs à 50 µm sont tamisés.

Précautions :

• Un pinceau souple permet le transfert des agrégats sur le tamis.
• Un pinceau dur permet de récupérer les fragments retenus dans les mailles du tamis.
• Il faut veiller à agiter modérément les tamis, de sorte à éviter une désagrégation supplémentaire.
• Veiller également, lors de l’agitation des tamis, à répartir les fragments sur toute la surface de la grille.
• La durée d’agitation est proportionnelle à la quantité de fragments à tamiser.

5– Résultats - Calcul du DMP :

Pour chaque traitement le résultat est exprimé sous la forme d’histogrammes représentant la distribution des fragments, ainsi que d’un indice, le diamètre moyen pondéré (DMP).

Recommandation pour le calcul du DMP dans des sols avec graviers

La présence d’éléments grossiers (graviers) dans la fraction 2-5 mm peut interférer avec les résultats. Aussi :

• Si le taux d’éléments grossiers est compris entre 10 et 40%, il sera nécessaire de prendre en compte ces éléments grossiers par lavage de la fraction supérieure à 2 mm résultant des tests. On calculera un DMP en tenant compte des éléments grossiers et ainsi qu’un DMP sans éléments grossiers.
• Si le taux d’éléments grossiers est supérieur à 40% les tests de stabilité ne sont probablement pas pertinents.