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RECAPITULATIF COURS GEOTECHNIQUE 1 1. Présentation des sols 1.1
Déinition
*Géote!"ni#$e o$ %é!ani#$e des sols : étude des propriétés mécaniques physiques et hydrauliques des sols en vue de leur application la construction *Ro!"es : matériau! durs qui ne peuvent "tre #ra$mentés qu%au pri! de tr&s $ros e##orts mécaniques *Sols : a$ré$ats minérau! qui peuvent se désa$ré$er en éléments de petites dimensions ' ils résultent de l%altération des roches Co%%entaire n-1 +(+mm avec I.234+,) 4+, du matériau d-ori$ine avaient avaient une dimension 5(+mm) Rapport de concassa$e R.2 d6 partir d-un matériau dI6I soumis au concassa$e R.23
un $ranulat +(+mm dont R.2 31 31 est obtenu partir d-une $rave brute
un $ranulat concassé +1+mm dont R.237 est obtenu partir d-une $rave brute
Prin!i&ales !até'ories des sols :
1.(
(arnes : matériau constitué par du calcaire et de l%ar$ile Ar'iles : composé d%éléments #ins) #ormant une pte avec l%ar$ile Li%ons : contient moins de 1+, d-ar$ile Sa)les : pas de cohésion) il ne retient pas l-eau Classii!ation des sols:
1.
crit&res dans la classi#ication des sols
1
/
0a taille des $rains et leur répartition pondérale : Gran$lo%étrie
/
0a plasticité des #ines : Li%ites d*ATTER+ERG
/
0a propreté des #ines : E#$i,alent de sa)le Abderrahmane BEKRI
/
Abderrahmane BEKRI
0
Abderrahmane BEKRI
Abderrahmane BEKRI
Identii!ation o$ des!ri&tion des sols:
1.7
/0a taille des $rains Blocs
2aillou! (++mm
8raviers (+mm
9able (mm
9ilt +.+mm
Ar$iles ;
/0a #orme des $rains et leur nature minéralo$ique Ronds) arrondis) an$uleu!) en plaquette 8rains silico/calcaire) calcaire) schisteu!) quart 9ol pulvérulent : matériau dépourvu de cohésion =sable propre) $rave sans ar$ile> 9ol cohérent : matériau possédant la #ois des éléments $renus et des éléments #ins) l%identi#ication dominante dominante portera sur la partie $ranulométrique la plus importante =e! : sable ar$ileu!) limon sableu!?.> /la consistance des sols #ins @r&s mou
mou
plastique
#erme
raide
3Enon!e%ent d$ doi't4
1.2
dure
3Ra5$re 6 l*on'le4
Cara!téristi#$es &"5si#$es des sols
Représentation schématique schématique du sol et notation a C s
E!"antillon de sol de ,ol$%e 7 8 : poids de l%échantillon de sol et de volume total 8s : poids des $rains solides contenus dans le volume $rains solides contenus dans le volume 7s : volume des $rains
2
Abderrahmane BEKRI
7a : volume de l%air contenu dans le volume 8: : poids de l%eau contenu dans le volume contenu dans le volume 7: : volume de l%eau contenu
Para%;tres &"5si#$es d<$n sol Doids volumique total humide
h 3 F
9able: 14 (+ KGH ' Ar$ile: 1 (( KGH
Doids volumique total sec
d 3 Fs
9able: 17 1J KGH ' Ar$ile: 1+ (+ KGH
Doids volumique saturé total
sat 3 Fsat 9able et Ar$ile: 1 (( KGH
Doids volumique des $rains solides
s 3 Fs s
=(. (.4 KGH >
Doids volumique de l-eau
C 3 FC C
1+ KGH
Doids volumique de l-air
a 3 Fa a =3+>
Doids volumique déLau$é
- 3sat / C =en sol saturé>=9able et Ar$ile: 1( KGH
@eneur en eau
F 3 =FC Fs>.1++
Indice des vides
e 3 v s
9able: e3+. 1'
9
Ar$ile: e3+. 1 e 5 1 peut atteindre la valeur 1 = cas e!tr"me des ar$iles de He!ico>
Abderrahmane BEKRI
n 3 v
Dorosité 9able: n3+.( +.+'
Ar$ile3+.(+ +.J+
6e$ré de saturation
n touLours M1
9r 3=C v>.1++
/. Anal5se 'ran$lo%étr 'ran$lo%étri#$e i#$e (.1
Déinition :
0%analyse $ranulométrique permet de mesurer la distribution dimensionnelle en poids des éléments d%un sol. Elle comprend ( opérations : /0e tamisa$e) pour la distribution dimensionnelle en poids des $rains de dimensions > 6 ?@ %i!rons /0a sédimentom&trie pour la distribution dimensionnelle en poids des $rains de dimensions 6 ?@ %i!rons (.(
Anal5se 'ran$lo%étri#$e &ar ta%isa'e
Elle s%e##ectue en laboratoire par tamisa$e sec. Nn utilise des tamis. Nn représente les résultats par une courbe $ranulométrique tracée en coordonnées semi lo$arithmiques) ce qui permet une représentation plus précise des #ines particules. 2lassement et appellation par dimension: 2aillou! 8ravier 9able tr&s $ros 9able $ros 9able moyen 9able #in 9able tr&s #in 0imon ou silt Ar$ile
=
(++/(+ mm (+/( mm (/1 mm 1/+. mm +./+.( mm +.(/+.1 mm +.1 mm / +; +;/; ;/+.(;
Abderrahmane BEKRI
Héthode de tamisa$e sec : 0e matériau est #ractionné l%aide de tamis et de passoires. 0e re#us =matériau retenu sur chaque tamis ou passoire> est pesé. Nn calcule ensuite les , des re#us cumulés par rapport au poids du sol sec de chaque tamis ou passoire et en déduit le , des tamist cumulés. Nn porte les valeurs sur la #euille de courbe $ranulométrique Doids F de l%échantillon analyser (++6 M F M ++6 0a $ranulométrie d-un sol peut "tre caractérisée par un coe##icient d-uni#ormité ou coe##icient de Oa
2u 5 () la $ranulométrie est dite étalée $ranulométrie étalée discontinue:
--bosse en sable-- sé$ré$ation) $ranulométrie étalée continue: #acile mettre en Puvre et compacter rarement trouvé l-état naturel
2u M ( la $ranulométrie est dite uni#orme ou serrée =beaucoup de vides) di##icile compacter>
9i 1M2cM
sol bien calibré =matériau! plus denses>
Nn dé#init aussi le coe##icient de courbure : 2 Cc = (D30) /(D10 D60) Lorsque certaines condition sur C u et Cc sont satisfaites, le sol est dit bien gradué c'est à dire que sa granulométrie est bien étalée, sans prédominance d'une fraction particulière. Quand sa granulométrie est discontinue, avec prédominance d'une fraction particulière, il est dit mal gradué. gradu é. Les sols bien gradués constituent des dépôts naturellement denses avec une capacité portante élevée. Ils peuvent être aisément compactés en remblais et forment des pentes stables.
?
Abderrahmane BEKRI
/.0
Sédi%ento%étrie
Elle est utilisée pour dé#inir la répartition des $rains dont le diam&tre est
6 @.1 %%) elle compl&te l%analyse $ranulométrique par tamisa$e Prin!i&e : les $rains de diam&tres di##érents sédimentent dans un milieu liquide au repos vitesse di##érente) la relation entre diam&tre des $rains et vitesse de sédimentation est donnée par la loi de Q%9@NKE9%%. 2ette relation a été établie par des $rains sphériques) on n%obtiendra en l%appliquant au! éléments d%un sol que des diam&tres équivalents.
(ode o&ératoire : Nn recueille le passant au tamis +.1 mm qu%on place dans une étuve Lusqu% dessiccation compl&te. Nn mélan$e (+$ d%échantillon avec 1 litre de liquide en suspension. Nn a$ite. En#in d%a$itation) on déclenche le chronom&tre) ce qui dé#init le début de la sédimentation . on mesure +s)1)())1+)(+)7+)J+(7+mn.
0 Li%ites d*ATTER+ERG 0.1 Déinition : 0e comportement d%un sol varie dans de lar$es proportions en #onction de sa teneur en eau /Dour une valeur élevée de la teneur en eau) le sol se comporte comme un liquide) c%est la boue /uand le teneur en eau diminue) on peut modeler la terre sans qu%elle s%e##rite) c%est la phase plastique /9i la teneur en eau diminue encore) on ne peut plus modeler la terre elle se #endrait au cours du travail) c%est la phase solide 0es teneurs en eau qui correspondent au passa$e de l%un l%autre de ces états sont respectivement :*0a limite de liquidité Fl) * 0a limite de plasticité Fp
B
Abderrahmane BEKRI
Indi!e de &lasti!ité Dhase solide 9ans Avec retrait retrait
N 9ol sec
0# 0imite de retrait
I& 8l 8&
Dhase plastique
0p 0imite de plasticité
Dhase liquide
0l
1++,
0imite de liquidité
Eau pure
Nn pourra avoir titre d%e!emple les valeurs suivantes des limites d%Atterber$ : /&o$r $n li%on : Fl3(7 Fp314 Ip34 /&o$r $ne ar'ile li%one$se &e$ &lasti#$e: Fl37+ Fp314 Ip3( /&o$r $ne )entonite &$re : Fl37+ Fp3+ Ip37++
1@
Abderrahmane BEKRI
De'ré de &lasti!ité des sols Indi!e de &lasti!ité
+ M Ip M M Ip M+ + M Ip M+ + M Ip
De'ré de &lasti!ité 9ol non plastique 9ol peu plastique 9ol plastique 9ol trés plstique
0./ Indi!e de !onsistan!e 0%état d%un sol #in ou cohési# plastique s%apprécie é$alement par l%indice de consistance. Ic 3 =F0 / F> =F0 / Fp> 3 =F0 / F> Ip Nn utilise aussi l%indice de liquidité IL) é$al au complément un de l%indice de consistance : I0 3 =F / Fp> =F0 / Fp> 3 =F / Fp> Ip 3 1 / Ic 2es deu! indices peuvent avoir des valeurs sortant de l%intervalle S+) 1T. Co%%entaire n-0: Sol &lasti#$e: peu sensible au! conditions météorolo$iques mais son réemploi est douteu! =compressibilité) $lissement en remblai>
Sol &e$ &lasti#$e: tr&s sensible au! variations de teneur en eau Q$and I.P est ort: il #audra une $rande variation de teneur en eau pour modi#ier son état
11
Abderrahmane BEKRI
EQUI7ALENT DE SA+LE 0-essai d-équivalent de sable) dési$né par le symbole E.9.) a pour but d-évaluer la proportion relative d-éléments #ins contenus dans le sol et dont la présence en quantité notable peut modi#ier le comportement mécanique. 2-est un essai empirique) simple) rapide et ne nécessitant qu-un appareilla$e tr&s élémentaire. Il permet de contrUler sur place la constance de certaines qualités de matériau! mis en Puvre sur chantier une cadence rapide. Il est tr&s lar$ement utilisé) en particulier en $éotechnique routi&re. 0-essai consiste opérer sur l-échantillon de sol =#raction du matériau dont les éléments sont in#érieurs mm> un lava$e éner$ique de mani&re le séparer de ses mati&res #ines. 0-éprouvette contenant le sol et la solution lavante est soumise + cycles de (+ cm d-amplitude en + secondes. 0a solution utilisée a) en outre) un pouvoir #loculant sur les ar$iles et les colloVdes =particules tr&s petites restant en suspension dans l-eau et dont la #loculation produit un $el>. Nn laisse la solution se décanter =#i$. 7>. 0e sable vrai se dépose dans le #ond de la burette Lusqu- un niveau h() qui peut "tre mesuré. Au/dessus du sable) se dépose le #loculat $on#lé par la solution. Nn peut distin$uer un deu!i&me niveau h1 qui sépare le liquide contenant le #loculat du liquide transparent de solution lavante décanté. Nn détermine le rapport entre la hauteur du dépUt solide h( et la hauteur du niveau supérieur du #loculat h1. L'équivalent de sable est par définition :
E.S = h2 / h1 .100 Co%%entaire n- E.9 n-est pas un bon indicateur de , d-ar$iles mais de la nature de #ines E.9 (+ ( sable tr&s ar$ileu!
1/
Abderrahmane BEKRI
Essai d'équivalent de sable
0a valeur de l-équivalent de sable chute tr&s rapidement r apidement d&s qu-il y a un #aible pourcenta$e de limon ou d-ar$ile dans le sol pulvérulent. Ordres de 'rande$r
Nat$re 9able pur et propre 9ol non plastique 9ol plastique Ar$ile pure
E#$i,alent de sa)le 1++ 7+ (+ +
2 AUTRES ESSAIS ESSAI PROCTOR Co%%entaire n- 2 2ourbe --DRN2@NR pointue-- il est nécessaire d-avoir une teneur en eau tr&s proche de l-optimum pour obtenir la densité désirée. 2ourbe --DRN2@NR plate-- sera #acile d-obtenir la densité désirée sans trop se préoccuper de la teneur en eau. 6eu! éner$ies: Droctor normal =Remblai> =Remblai> Droctor modi#ié=2ouche de #orme) #orme) chaussée> 1.2ompacité trop élevée
Risque de $on#lement dés que le sol sera imbibé d-eau
(.2onditions dans lesquelles un sol doit doit "tre compacté sont déterminées par l-essai l-essai Droctor
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Abderrahmane BEKRI
7ALEUR AU +LEU Co%%entaire n- 9 aleur au Bleu de Héthyl&ne caractérise les particules d-ar$iles nocives .B .9 +./( 9able ar$ileu!) .B.931+/1( .B.9 31+/1(
9ol tr&s cohérent =Ar$ile pure>
.B.9 pour les sols .B pour corps chaussée
ESSAI A LA PLAQUE Co%%entaire n- = @héorie de l-élasticité de Boussinesq: (ʋ)
C3
. q.a
C:dé#le!ion ou en#oncement) (1 − ʋ2) 31. avec ʋ: =
0. .!"!".#
Ev: module module de de dé#ormation dé#ormation en KDa E13
$
3
.! $
.!"".#
KDa' E(3
$
3
%
KDa
$
0ors de l-essai: (. bars) lecture m1 =31( > apr&s premier char$ement' lecture m(=31+> suite au déchar$ement' ( bars) lecture m=31J> suite au char$ement 6onc ! $
C13m131() C(3m/m(3J7
3 E137)
%
&
$
&
3 E(31+41) W3
3 1.7
2ompacta$e meilleur si ce rapport proche de 1 ou M1.( 9i 51.( il #aut recompacter si la teneur en eau le permet) ou si teneur en eau trop élevée améliorer les terrassements =pur$e) draina$e) mala!a$e>
(ETHODE QS Co%%entaire n-?
'
obLecti# 3
*+,,-/
'
3/- - *,,-,
réalisé 3
4- +,- -5 -/,/6*7- 3*4*89-
olume mise en Puvre3 0on$ueur ! épaisseur ! lar$eur =m > (
