8. CONSISTANCE DU SOL

8.0 Définition de la consistance du sol

La consistance du sol désigne à la fois la force qui retient ensemble les divers matériaux du sol ou la résistance des sols à la déformation et à la rupture. On mesure la consistance du sol sur des échantillons mouillés, humides et secs. Pour des sols humides, on parlera aussi bien d'adhérence que de plasticité (voir les définitions ci-contre). On peut évaluer la consistance du sol, sur le terrain, au moyen de tests simples ou, pour plus de précision, au laboratoire.

Note. On obtiendra, dans chaque cas, des indications concernant la valeur relative du sol pour la construction d'étangs piscicoles, notamment quand on a établi la consistance du sol à l'état humide. Dans les tests décrits ci- après (sections 81 et 82), les sols particulièrement adaptés à la construction d'étangs sont marqués d'un astérisque (*)

8.1 Détermination de la consistance d'un sol mouillé

L'analyse se fait quand le sol est saturé d'eau, immédiatement après une bonne pluie par exemple. Déterminez d'abord l'adhérence, c'est-à-dire la propriété qu'ont les matériaux du sol de coller à d'autres objets. Déterminez ensuite la plasticité, c'est-à-dire la propriété qu'ont des matériaux du sol de changer d'une façon continue de forme, mais non de volume, sous l'effet d'une pression constante et de garder la forme prise quand la pression disparaît.

Test de terrain: adhérence d'un sol mouillé

Pressez une petite quantité de sol mouillé entre le pouce et l'index pour voir s'il colle à vos doigts. Ensuite, écartez lentement les doigts. Evaluez l'adhérence de votre sol comme suit:

Test de terrain: plasticité d'un sol mouillé Roulez une petite quantité de sol mouillé entre les paumes de vos mains jusqu'à ce qu'il forme un long ruban cylindrique, semblable à un fil d'environ 3 mm d'épaisseur. Evaluez la plasticité de la manière suivante:
0 Non plastique, si vous ne parvenez pas à former ce fil.
1 Faiblement plastique, si vous parvenez à former le fil mais s'il peut être cassé facilement et retourné à son état initial.
*2 Plastique, si le fil se forme mais si, après avoir été cassé et être retourné à son état initial, il ne peut être formé une seconde fois.
*3 Très plastique, si le fil se forme et ne peut se casser facilement et si, quand on le casse. il peut être roulé de nouveau entre les mains et être reformé plusieurs fois.

8.2 Détermination de la consistance d'un sol humide

Test de terrain: consistance d'un sol humide L'analyse se fait quand le sol est humide mais non saturé d'eau, par exemple 24 heures après une bonne pluie. Essayez d'écraser une petite quantité de sol humide en le pressant entre le pouce et l'index ou en l'appuyant contre la paume de votre main. Evaluez la consistance du sol humide de la manière suivante:
0 Meuble, si le sol est non cohérent (structure à grains isolés).		1 Très friable, si le sol s'écrase facilement sous l'effet d'une faible pression mais reste agrégé si on le presse de nouveau.
2 Friable, si le sol s'écrase facilement sous l'effet d'une pression faible à modérée.		*3 Ferme, si le sol s'écrase sous l'effet d'une pression modérée, mais en opposant une résistance discernable.
*4 Très ferme, si le sol s'écrase très difficilement entre le pouce et l'index et nécessite Une forte pression.		5 Extrêmement ferme, si le sol s'écrase sous une très forte pression; il ne peut être écrasé entre le pouce et l'index mais doit être brisé morceau par morceau.

8.3 Détermination de la consistance d'un sol sec

Test de terrain: consistance d'un sol sec L' analyse se fait quand le sol a été séché à l'air. Essayez de briser une petite quantité de sol sec en le pressant entre le pouce et l'index ou en l'appuyant contre la paume de votre main. Evaluez la consistance de votre sol de la façon suivante:
0 Meuble, si le sol est non cohérent (structure à grains isolés).		1 Molle, si le sol est friable et à peine cohérent, et si une très légère pression suffit à le réduire en poudre ou en grains isolés.
2 Légèrement dure, si le sol résiste à une pression légère, mais se brise facilement entre le pouce et l'index.		3 Dure, si le sol résiste à une pression modérée, ne se brise presque pas entre le pouce et l'index, mais peut être brisé sans difficulté dans la main.
4 Très dure, si le sol résiste à une forte pression, ne peut se briser entre le pouce et l'index, mais peut être brisé avec difficulté dans la main.		5 Extrêmement dure, si le sol résiste à une pression extrême et ne peut être brisé dans la main.

8.4 Détermination de la consistance d'un sol à l'aide des limites d'Atterberg

Comme nous l'avons vu au sujet des divers tests effectués sur sol mouillé, humide et sec (sections 81 à 83), la consistance d'un échantillon de sol varie avec le volume d'eau qu'il contient. Ces modifications de la consistance d'un sol peuvent être mesurées avec exactitude au laboratoire, en suivant des procédures normalisées qui permettent de calculer les limites d'Atterberg. On peut utiliser ces limites pour juger de l'aptitude d'un sol pour la construction de petits barrages de terre et de digues d'étangs. Il vous faudra vous familiariser avec la terminologie relative à cette technique, ainsi qu'avec sa signification générale, pour être à même de comprendre la conception et la construction des étangs de pisciculture et d'en discuter avec des spécialistes.

Une limite d'Atterberg correspond à la teneur en eau à laquelle un échantillon de sol passe d'une consistance à une autre. Deux de ces limites présentent un intérêt particulier pour l'aquaculture: la limite de liquidité et la limite de plasticité, que l'on définit à partir de trois consistances de sol:

Consistance liquide: boue fluide ou liquide. Consistance plastique: le malaxage et le modelage sont possibles. Consistance semi-solide: le pétrissage n'est plus possible et le volume diminue (retrait) quand l'échantillon sèche.

Limites d'Atterberg - consistance du sol

Limite de liquidité (LL)

C'est la teneur en eau (pourcentage) à laquelle le sol passe de la consistance liquide à la consistance plastique à mesure qu'il sèche, ou de la consistance plastique à la consistance liquide à mesure qu'il s'imprègne d'eau.

Limite de plasticité (LP)

C'est la teneur en eau (pourcentage) à laquelle le sol passe de la consistance plastique à la consistance semi-solide à mesure qu'il sèche, ou de la consistance semi-solide à la consistance plastique à mesure qu'il s'imprègne d'eau.

La limite de plasticité représente le seuil inférieur de l'état plastique. Un petit supplément d'eau au-dessus de la limite de plasticité détruira la cohésion* du sol.

Note. Les laboratoires établissent facilement et à peu de frais ces limites à partir d'échantillons perturbés ou intacts. Ces limites apportent un précieux élément pour la classification des sols (voir chapitre 11). Les tableaux 12 et 13 donnent des exemples de limites d'Atterberg.

Les limites de liquidité et de plasticité dépendent toutes deux de la quantité et du type d'argile présente dans le sol.

• Un sol à forte teneur en argile a généralement des valeurs LL et LP élevées.
• Les argiles colloïdales ont des valeurs LL et LP plus élevées que les argiles non colloïdales.
• Les sables, les graviers et la tourbe n'ont aucune plasticité; leur LP = 0.
• Les limons (silts) n'ont qu'une plasticité occasionnelle, leur valeur LP étant égale ou légèrement supérieure à 0.

Valeurs critiques des limites d'Atterberg en aquaculture

Pour construire une digue d'étang sans noyau central* d'argile, le sol utilisé doit avoir une limite de liquidité égale à 35 pour cent, si l'on veut réaliser une compaction* optimale.

Pour construire le noyau* argileux imperméable d'une digue d'étang il vous faut employer un sol ayant une LL supérieure à 60 pour cent et une LP supérieure à 20 pour cent.

Détermination sur le terrain de la limite de plasticité: méthode du fil
Prenez un échantillon de sol et laissez-le sécher (A).		Ajoutez-y un peu d'eau et roulez-le sur une surface plate, une petite plaque de verre par exemple. Essayez de former un fil de 3 mm d'épaisseur et de 10 cm de longueur, sans qu'il se casse (B).
Si vous n'y arrivez pas, ajoutez encore un peu d'eau et essayez de nouveau (C). Répétez cette opération, en ajoutant chaque fois un peu d'eau jusqu'à ce que vous puissiez former un fil. La teneur en eau correspondra alors à la limite de plasticité et pourra être exprimée en pourcentage du poids de l'échantillon.

8.5 Calcul de l'indice de plasticité et sa signification

A partir de la limite de liquidité et de la limite de plasticité, on peut calculer l'indice de plasticité (IP). C'est la différence numérique entre ces deux limites:

IP = LL - LP

L'indice de plasticité s'exprime en pourcentage du poids sec de l'échantillon de sol. Il indique l'étendue de la gamme des teneurs en eau entre lesquelles le sol reste plastique. En général, l'indice de plasticité ne dépend que de la quantité d'argile présente dans le sol. Il indique la finesse du sol et sa capacité de changer de forme sans varier de volume. Un IP élevé est le signe d'un excès d'argile ou de colloïdes dans le sol. Sa valeur est nulle toutes les fois que la valeur LP est supérieure ou égale à la valeur LL.

L'indice de plasticité donne aussi une indication de la compressibilité (voir section 103). Plus IP est élevé, plus la compressibilité du sol est grande. Les tableaux 12 et 13 donnent des exemples de valeurs d'indice de plasticité.

Exemple Plasticité de divers sols limoneux ou argileux

Valeurs critiques de l'indice de plasticité en aquaculture

Pour construire une digue d'étang sans noyau* argileux, le sol utilisé doit avoir un IP compris entre 8 et 20 pour cent. Pour obtenir une compaction optimale, IP devrait être aussi proche que possible de 16 pour cent (voir section 102).

Pour construire le noyau* central argileux et imperméable d'une digue d'étang, vous devriez utiliser un sol dont l'indice de plasticité est supérieur à 30 pour cent.

¹ Prospection pédologique d'un site d'écloserie à Soraon Pati (Uttar Pradesh, Inde).
² Voir section 11.1.

NOTE. Analyse

- Prédominance de limon (silt) avec un bon pourcentage d'argile.
- Classe texturale variant du limon silto-argileux au limon et à l'argile silteuse.
- Les limites d'Atterberg montrent que le sol est assez plastique et peut servir à la construction de levées de terre (bonne stabilité et faibles pertes par infiltration).

¹ Prospection pédologique d'un site de ferme piscicole (Majargahi Gaura, Inde).
² Voir section 11.1.

NOTE. Analyse

- Prédominance de sable, avec un bon pourcentage de limon (silt) et peu d'argile.
- Il n'y a qu'une seule classe texturale présente: le limon sableux.
- Les limites d'Atterberg montrent que le sol est assez plastique et convient à la construction d'étangs.

8.6 Diagramme de plasticité des sols à grains fins

Nombre de propriétés des argiles et des limons (sols cohérents), notamment leur compressibilité* (réaction au test des secousses et consistance près de la limite de plasticité), peuvent être mises en corrélation avec la limite de liquidité et l'indice de plasticité. Casagrande a établi cette corrélation dans son diagramme de plasticité appliqué aux sols à grains fins. Ce diagramme se fonde sur les principes suivants:

• Au fur et à mesure qu'augmente la limite de liquidité des sols, leur plasticité et leur compressibilité augmentent également.
• Les valeurs LL = 30 pour cent et LL = 50 pour cent différencient les divers degrés de plasticité des sols inorganiques.
• A valeurs LL égales, la résistance à sec des sols inorganiques augmente généralement avec l'augmentation de l'indice de plasticité.

Le diagramme de plasticité des sols à grains fins (voir tableau 14) est divisé en six sections par la ligne oblique A tracée de façon que IP = 0,73 (LL - 20) et par deux lignes verticales tracées de façon que LL = 30 pour cent et LL = 50 pour cent.

Chaque section du diagramme correspond à un groupe de sols aux propriétés mécaniques bien définies. Les trois sections situées au-dessus de la ligne A sont des argiles inorganiques de plasticité faible, moyenne ou forte. Les trois sections situées au-dessous de la ligne A sont des limons inorganiques de compressibilité variable, des limons organiques et des argiles organiques. Ces divisions constituent la base d'un système de classification de sols très utile (voir chapitre 11).

Note. Les sols ayant un indice de plasticité inférieur à 10 pour cent et une limite de liquidité inférieure à 20 pour cent sont des sols pulvérulents. Ils figurent dans une section séparée du diagramme de plasticité et ne sont pas concernés par les considérations précédentes.