Comportement géotechnique du sol lacustre de Bogotá à travers son histoire géologique

The lacustrine deposit in Bogotá (Colombia) is located on a high plateau of the Andes Mountains at 2550 meters above sea level. This deposit covers more than 60% of the urban area. Its soil is characterized as being very soft with a high diatoms content. Such soils have been identified in Mexico City, in the Japan Sea, over the north-east coast of Australia, and the equatorial Pacific amongst other locations. However, there have been very few studies performed on these types of soils that study their mechanical properties. Shallow deposits of 5 to 10 meters in depth are generally overconsolidated, but in deeper layers, the soil can reach extreme values for some geotechnical properties. For example, high Atterberg limits (nearly 400 % for the Liquid Limit), water contents around 200 %, void ratios nearly 5, and compressibility coefficient close to 5, have been observed. Such properties depend on the geological history of the layer. In order to better understand the geotechnical properties of lacustrine deposits in Bogotá, physical characterization has been undertaken, including grain size distribution, Atterberg limits, density of solid particles, organic matter content; and mechanical tests such as oedometric compression tests, unconfined compression, and triaxial tests. Scanning electron microscope (SEM) observation was also completed to evaluate the microstructure of the soil. The results show that with an increase of the diatomaceous content there is an increase in the liquid limit of the soil, as well as an increase in the friction angle. Some of the above features are contrary to classical soil mechanics. In addition, several practical correlations were compared in relation to this soil type. Such soil characteristics may be explained through the geological history of the soil formation. RÉSUMÉ: Le gisement lacustre de la ville de Bogotá (Colombie) est situé sur un haut plateau des Andes, à 2550 mètres d'altitude. Ce gisement couvre plus de 60% de la ville de 9 millions d'habitants. Certaines de ses caractéristiques correspondent à un sol très mou lequel, dans certaines de ses couches, a une teneur élevée en diatomées. Bien que peu étudiés, ces sols ont été identifiés à Mexico, en mer du Japon, sur la côte nord-est de l’Australie, dans le Pacifique équatorial et dans le gisement lacustre de Bogotá (Colombie), entre autres. À Bogotá les dépôts peu profonds de sol de cinq à dix mètres de profondeur sont surconsolidés, mais dans les couches plus profondes, le sol peut atteindre des valeurs extrêmes dans certaines propriétés géotechniques. Par exemple, ce sol a des limites d’Atterberg élevées (près de 400% pour la limite de liquidité), une teneur en eau d’environ 200%, des indices de vides proches de 5, un coefficient de compressibilité proche de 5, tout cela dépendant de l’historique géologique de la couche où les échantillons sont obtenus. Pour comprendre les F.1 Problematic materials and environments ECSMGE-2019 – Proceedings 2 IGS propriétés géotechniques du gisement lacustre du sol, des tests physiques ont été effectués, tels que la distribution granulométrique, les limites d’Atterberg, la densité des particules solides et la teneur en matière organique. Aussi, des essais mécaniques tels que des essais de compression oedométrique, compression inconfinée et triaxiaux. Les essais de laboratoire ont été complétés par des observations au microscope électronique à balayage (MEB) pour évaluer la microstructure du sol. Les résultats montrent que l'augmentation de la teneur en diatomées entraîne une augmentation de la limite de liquidité, de l'angle de frottement, et de l'influence de la vitesse de déformation sur la résistance au cisaillement. Certaines des caractéristiques ci-dessus sont contradictoires par rapport à la mécanique des sols classique. Aussi, plusieurs corrélations pratiques ont été comparées pour ce type de sol concernant la mobilisation de la résistance au cisaillement et la ligne de compression intrinsèque. Tout ce qui précède a été mis en relation avec l'histoire géologique de la formation des sols.