Cours Mecanique des sol

cul des forces de poussée et de butée 5- Stabilité des murs de soutènement 6- Les rideaux de palplanches Exercices d’application Références bibliographiques

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Khaled MEFTAH

CHAPITRE 1

LES SOLS : Structure – Identification et Classification

1- Eléments constitutifs d’un sol Un sol est un mélange : d’éléments solides : Provienant de la désagrégation mécanique et/ou chimique d’une roche mère. On distingue les minéraux non argileux (∅>2µm et ayant le même comportement que la roche mère : Sols pulvérulents), les minéraux argileux ( kaolinite, illite et montmorillonite) et le sols organiques (vases et tourbes) d’eau : Existe sous plusieurs formes (eau de constitution, interfeuillets, liée et libre). de gaz : Contenu dans les vides,c’est l’air pour un sol sec ou mélange d’air et de vapeur d’eau pour un sol humide.

2- Paramètres de définition des sols

2-1 Modèle élémentaire d’un sol Un sol étant composé de grains solides, d’eau et d’air , on peut rassembler chaque phase en un volume partiel unique de section unit. Les notations suivantes sont utilisées : Volumes Poids

Va

Air

Wa=0

Vw

Eau

Ww

Vs

Grains solides

Ws

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Va : volume de l’air.

Vw : volume de l’eau. Vv = Va + Vw : volume des vides.

Vs : volume des grains solides.

V = Vv + Vs : volume total du sol W w: poids de l’eau Ws : poids des grains solides

W = Ww + Ws : poids total

2-2 Les poids volumiques Le poids volumique (spécifique) total ou humide :

γ=

W V

Le poids volumique des grains solides :

γs =

Le poids volumique du sol sec :

Ws Vs

γd =

Le poids volumique de l’eau :

Ws V

γw =

Ww 3 3 = 10kN / m = 1t / m Vw

Poids volumique du sol saturé

γ sat =

Poids volumique déjaugé

W V

γ ' =γ sat−γ w

La gravité spécifique :

Gs =

γs γw

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2.3 Les paramètres d’état

Ils indiquent dans quelles proportions existent les différentes phases d’un sol. On définit : La teneur en eau :

ω%=

Ww Ws x100

L’indice des vides :

e= Vv Vs

Le degré de saturation :

Sr % = Vw Vv x 100

La porosité :

η =

Vv V

Tous ces paramètres ne sont pas indépendants. Ils sont reliés par des relations que l’on peut retrouver à l’aide du modéle élémetaire. Exemple de formules :

γ γ d = 1+ω

γ d =1γ+e

s

e =

γs −1 γd

Sr

= ωGs e

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3. Identification des sols

Pour caractériser un sol, il faut déterminer les paramètres de nature et les paramètres d’état.

Les paramètres de nature indiquent les caracteristiques intrinsèques du sol. IIs ne varient pas au cours du temps (poids volumique des grains solides, granularité, argilosité, limites d’Atterberg, teneur en matières organiques,…).

Les paramètres d’état sont fonction de l’état du sol et caractérisent le comporetement du sol sous l’effet d’un chargement donné (teneur en eau, indice des vides, porosité, Equivalent de sable,...).

Nous regroupons dans ce paragraphe les essais géotechniques de laboratoire classiques qui permettent de caractériser un sol.

3.1 La masse volumique des particules solides

γs

Sa détermination se fait à l’aide d’un pycnomètre. Une masse de sol sec ms est introduite dans un pycnomètre conteneant de l’eau distillée. Aprés avoir éliminé toutes les bulles d’air, on mesure le volume d’eau déplacé par les grains solides vs. N.B : Pour les sols (à part les sols organiques) : 26 kN/m3 ≤ γS ≤ 28 kN/m3 3.2 Les essais granulométriques

Ils permettent d’obtenir la répartition en pourcentage des grains solides selon leurs dimensions. Deux types d’essais sont envisageables selon le sol à tester : Par tamisage (par voie humide ou sèche) pour les élements de diamétre ∅ ≥ 80µm. Par sédimentométrie pour les élements de diamétre ∅ < 80µm.

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Les résultats sont traduits sous forme d’une courbe granulométrique, tracee dans des axes semi-logarithmiques, à partir de laquelle on peut déterminer :

-

Le coéfficient d’uniformité de Hazen :

Cu = d60 d 10

-

Le coéfficient de courbure :

Cc =

d 30 d 10 xd 60

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N.B : di : diamètre correspondant à i% de pourcentage de tamisat cumulé.

Fig 1.1 :Exepmle de détermination des di : d10 =0.17 d30 = 0.58 d60= 1.80

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3.3 Essais sur sols pulvérulents

Le comportement de ces sols dépend des paramètres qui caractérisent le squelette solide, à savoir les dimensions des grains et l’indice des vides. Les essais les plus courants sont : a) Equivalent de sable (ES%) : Permet de caractériser la propreté des sables et le type de sol analysé. . Tableau 1.1 : Caractérisation des sols à partir de la valeur de E.S

ES

0 20 40 100

Type de sol Argile pure Sol plastique Sol non plastique Sable pur et propre

b) Densité relative (ou indice de densité) : Permet de caractériser la compacité d’un sol grénu et son aptitude à supporter des charges.

I D = emax −e emax −emin

Avec : e : indice des vides du sol en place. emax : indice des vides du sol à l’état le plus lâche.

(1.1)

emin : indice des vides du sol à l’état le plus dense. Tableau 1.2 : Compacité d’un sol en fonction de l’indice de densité

ID

0 0.5 1 Cours Mecanique des sol 9

Compacité du sol Tres lâche lâche moyennement dense très compact très bien compact Khaled MEFTAH

3.4 Essais sur les