Rapport du TP de Mécanique Des Sols Réalisépar: Bendada Abderrahim Dallahi Abdelhadi Laasri Yacine Laarif Omar
1ere GC3
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Limites d’Atterberg DEFINITION : Les limites d’Atterberg sont des paramètres physiques conventionnels qui marquent les seuils entres les différents états d’un sol à savoir l’état solide avec ou sans retrait, l’état plastique et celui liquide. Elles sont destinées à identifier le degré de consistance d’un sol et à caractériser son état par la détermination de teneur en eau spécifique. Ces limites sont au nombre de trois : La limite de liquidité wl : c’est la teneur en eau qui correspond au passage du sol de l’état liquide à l’état plastique. La limite de plasticité wp : c’est la teneur en eau qui correspond au passage du sol de l’état plastique à l’état solide. La limite de retrait ws : c’est la teneur en eau qui correspond au passage du sol de l’état solide avec retrait à l’état solide sans retrait.
On définit l’indice de plasticité comme étant la différence suivante :
Ip=wl - wp Celui-ci représente l’étendue du domaine plastique.
APPAREILLAGE : Appareil de Casagrande. Outil à rainure type Casagrande produisant une rainure de 2mm. Marbre.
MODE OPERATOIRE : - Prélever 100g de sol sec passant au tamis de 0.4 mm. Humidifier à une teneur en eau élevée de manière a obtenir une pâte homogène et presque fluide en malaxant vigoureusement. Enlever la coupelle de son support et placer environ 70g de pâte répartie en plusieurs couches dont l’épaisseur totale au centre doit être de l’ordre de 15 à 20 mm. - Partager la pâte en deux suivant le plan de symétrie de la coupelle et de son attache à l’aide de l’outil à rainure. - Faire subir une série de chocs réguliers en tournant la manivelle à 2 tours par seconde environ. - Compter le nombre de coups nécessaires pour que les lèvres se rejoignent sur une longueur de 1cm environ. - Prélever deux échantillons de chaque coté des lèvres du sillon et au voisinage de l’endroit où elles se sont refermées - Peser immédiatement et mettre à l’étuve afin de mesurer la teneur en eau. - Recommencer l’essai jusqu'à obtention du nombre de coups recherchés tout en travaillant la pâte après chaque essai. Apres l’essai à 35 coups passer directement à l’essai de limite de plasticité : Former une boulette. La rouler à la main sur le marbre de façon à ce qu’elle s’amincisse progressivement formant un rouleau de 3 mm de diamètre, 10 à 15 cm de longueur. Si le rouleau se fissure quand on le soulève de 1 à 2 cm par le milieu on atteint la limite de plasticité. 3
Peser l’échantillon et le mettre à l’étuve. Refaire l’essai avec une seconde boule
II-Déterminationdelalimitedeplasticité Procédé :
Cette recherche des limites d’Atterberg comporte deux opérations :
Recherche de la limite de liquidité WL à l’aide de l’appareil de Casagrande. C’est la teneur en eau du sol qui correspond à une fermeture sur un centimètre des lèvres de la rainure après 25 chocs à l’appareil de Casagrande. Recherche de la limite de plasticité WP par formation de rouleau de 3mm de diamètre. C’est la teneur en eau pour laquelle le sol commence de s’effriter lorsqu’on le transforme en rouleau de 3mm de diamètre.
RESULTATS ET ANALYSE : Nombre de coups Numero Becher Masse becher(g) M totale humide M totale seche M sol humide M sol sec Masse d’eau Teneur en eau(w%)
Limite de liquidité Essai 1 17 1 23 27 26 4 3 1 33 %
Essai 2 22 2 23 32 30 9 7 2 28 %
Essai 3 30 3 23 31 29.5 8 6.5 21.5 23 %
Limite de plasticité Essai 1 Essai 2 1 23 27 26.5 4 3.5 0.5 14.5 %
2 23 34 32.5 11 9.5 1.5 15.78 %
La teneur en eau ayant été calculée grâce à la relation suivante : W = (poids de l’eau) / (poids du sol sec)
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II-Déterminationdelalimitedeplasticité Procédé :
Teneur en eau en fonction du nombre de coups On remarque que les 3 points obtenus sont sensiblement sur une droite, l’essai peut donc être considéré comme valable Par définition, la limite de liquidité wl est la teneur en eau correspondant à 25 coups ce qui correspond à 26 pour cette expérience. La limite de plasticité est la moyenne des deux résultats obtenus : les deux valeurs ne doivent pas différer de 2 % en plus ou moins.
Conclusion : Les résultats de l’expérience ci-dessus sont résumés dans le tableau suivant :
Wl
wp
Ip
26%
15.14%
10.86%
classification du sol Lp & Op
II-Déterminationdelalimitedeplasticité Procédé : Date de l’essai : Lundi 6 mai 2011 à 14H
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Essai oedomètrique Oedometre : L’oedomètre est un appareil qui permet de charge verticalement un échantillon cylindrique de sol de faible épaisseur d’axe vertical, frotté latéralement et drainé par ses deux bases .Un capteur de déplacement permet de suivre le tassement de l’échantillon . L’oedomètre comporte deux parties : -une cellule contenant l’éprouvette de sol. -un système de mise en charge.
modeopératoire : On suit pour cet essai un mode opératoire bien précis nous permettant de calculer pour chaque contrainte(σi+1=σi) la hauteur finale de l’echantillon h0-h8.
Tableaudemesures :
n° de chargement
1
2
3
4
5
charge appliquée (kg)
1
2
4
8
16
3205
6410
12820
25640
51280
contrainte(pa) tassement aux temps: 15 s 30s 1 mn 2mn 4 mn 8 mn 10mn 15 mn
0,17 0,185 0,195 0,215 0,235 0,26 0,27 0,29
0,38 0,39 0,4 0,418 0,44 0,471 0,482 0,502
0,7 0,72 0,741 0,768 0,899 0,834 0,846 0,861
1,148 1,17 1,188 1,22 1,255 1,295 1,307 1,33
1,68 1,72 1,745 1,785 1,831 1,878 1,89 1,911
hauteur finale de l'échantillon
19,71
19,498
19,139
18,67
18,089
indice des vides e=(h/hp)-1
0,37352
0,35875
0,33373
0,30105
0,26056
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Tableau des résultats de calcul :
Indice des vides e=(h/hp)-1
0,374
0,359
0,334
0,301
0,261
contrainte(pa)
3205
6410
12820
25640
51280
Graphe(e=f(σ))
Les paramètres obtenus à partir du graphe : - σp‘=11000 pa -Cc= 0.137 -Cs= 0.04 -Eoed= 7450 pa
Essai de cisaillement sur un sol BOITE DE CISAILLEMENT
I.
Principe de l’essai : Le but de l’essai est de déterminer la courbe intrinsèque du sol à étudier, a fin d’évaluer les caractéristiques mécaniques C et θ. Dans l’essai de cisaillement a la boite de casagrande, on cherche a obtenir la rupture de l’échantillon suivant un plan imposé. L’échantillon, de forme carré, est placé entre 2 demi-boites mobiles l’une par rapport a l’autre. On applique a l’échantillon un effort de compression normale et un effort horizontal de traction. a. Boite de cisaillement
II.
Mode opératoire : Présentation de la machine : La machine comporte : Un moteur permet d’exercer la force de cisaillement en entrainant le chariot à vitesse constante, et un compteur permet de mesurer cette force. Un système levier-étirer permet la mise en place de la force normale a l’aide de poids.
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Les déformations horizontales, sont mesurées par un comparateur.
La machine de cisaillement
Résultats de l’expérience : Mesure saisie : Boite : 6*6 cm² Vitesse : 1,27 mm/min
->>Voir le tableau de calcul ci-après.
Courbes
Anneau : 100 kg Essai : U.U/C.U
ϕ et C 15500 15000 14500 14000
Contrainte
13500
ϕ=54° et C=11500N
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.Analyse granulométrique par tamisage :
•
DEFINITION :
L’analyse granulométrique consiste à déterminer la répartition en poids des grains du sol suivant leurs dimensions. Suivant la dimension des particules à étudier, on utilise deux méthodes différentes : - Tamisage : pour les particules de sol de dimension supérieure à 80µ. - Sédimentométrie : si les particules sont inférieures à 80µ . On s’intéresse ici à au tamisage à sec .
•
APPAREILLAGE : -
-
•
Série de tamis formant une colonne (les tamis s’emboîtent l’un sur l’autre: ils sont rangés du plus fin (niveau bas ) au plus grossier ( niveau haut )) . Balance au décigramme . Brosse pour les tamis fins ( ou pinceau ) .
MODE OPERATOIRE : -
Commencer par peser l’échantillon. Verser la quantité de sol sur la colonne et agiter à la main. Enlever les tamis l’ un après l’autre tout en commençant par le plus grossier après avoir remué son contenu avec la brosse ( ne jamais forcer un élément à passer à travers un des trous ) ; peser à chaque fois la quantité du refus .
• RESULTATS ET ANALYSE : Maille(mm) 63 50 40 31.5 25 20 16 12.5 10 8 6.3 5 3.15 1.6 0.8 0.4 0.2 0.1 0
Log(Maille) Refus partiel 1,799340549 1,698970004 1,602059991 1,49831055 1,397940009 1,301029996 1,204119983 1,09691001 1 0,903089987 0,79934055 0,698970004 0,49831055 0,20411998 -0,09691001 -0,39794001 -0,69897 -1 #NOMBRE!
D10
Pourcentage partiel Pourcentage cumulé pourcentage passant 0 0 0 100 0 0 0 100 0 0 0 100 0 0 0 100 0 0 0 100 460 24,05857741 24,05857741 75,94142259 76 3,974895397 28,0334728 71,9665272 122 6,380753138 34,41422594 65,58577406 157 8,211297071 42,62552301 57,37447699 100 5,230125523 47,85564854 52,14435146 88 4,60251046 52,458159 47,541841 221 11,55857741 64,0167364 35,9832636 71 3,713389121 67,73012552 32,26987448 80 4,184100418 71,91422594 28,08577406 158 8,263598326 80,17782427 19,82217573 161 8,420502092 88,59832636 11,40167364 158 8,263598326 96,86192469 3,138075314 40 2,092050209 98,9539749 1,046025105 21 1,09832636 100,0523013 -0,052301255
D30
D60
Courbe granulométrique 15
D’après le graphique ci-dessus on a : D10=0.32mm D30=2.82mm D60=7.1mm Le coefficient de HAZEN : Et la courbure est :
H=D60/D10 =22.18
Cc=(D30^2)/(D10 xD60 )=3.5
Essai au bleu de méthylène •DEFINITION: Si n est le volume (ml) de solution de bleu utilisée jusqu'à obtention du test positif, et M la masse sèche de la prise d'essai (g) : VBS=n/M
•PRINCIPE DE L’ESSAI: On injecte des doses données de bleu On fait un test à la tâche, c'est à dire que l'on prélève une dose de liquide que l'on applique sur un papier absorbant. Cela va donner lieu l'apparition d'une tâche. Un test positif correspond à la saturation de l'échantillon. Cela se repère lorsque l'auréole translucide entourant la tâche se colore de bleu.
•APPAREILLAGE -
Pipette d’Andreasen.
-Agitateur magnétique
-Récipient cylindrique en verre d’une capacité minimale de 1000 cm3 et de 50 mm de diamètre -Baguette en verre -Papier filtre blanc Tamis de maille 5 mm et 50 mm -Balance -Thermomètre gradué en °C -Etuve de séchage -Sacs plastiques ou récipients hermétiques
Mode opératoire : -
Test de la tâche :
-Le dosage consiste à injecter successivement des doses bien déterminées de bleu de méthylène dans la suspension de sol, jusqu’à atteindre la saturation des particules d’argiles. Le test de la tache permet de repérer l’instant de cette saturation. -On prélève, à l’aide de la baguette de verre, une goutte de liquide dans 17
le récipient contenant le sol imbibé de bleu, et on déposer celle-ci sur le papier filtre (la goutte prélevée doit former un dépôt central de 8 à 12 mm de diamètre) Deux cas sont possibles -La goutte centrale bleu est entourée d’une zone humide incolore : Le test est négatif -La goutte centrale bleu est entourée d’une zone humide teintée de bleu : le bleu est positif
Exploitation des résultats La valeur du VBS quantifie le degré d’argilosité du sol et permet la classification des sols en vue des travaux de terrassements. Un sable à béton présentant une forte quantité d'argile est un mauvais sable car il va présenter des risques de mauvaise adhérence, de gonflement et de plasticité. Un remblai présentant une forte quantité d'argile fera un mauvais remblai car celui-ci deviendra trop sensible aux variations climatiques (sensibilité à l'eau), donc présentera des risques de tassements et de plasticité. On a comme résultat de l’essai : 500ml d’eau et 60g de sol m1 500
m2
550
m3
50
w
10
m0
45.45454545
V (ml)
50
B
0.5
VBS
1.1
CONCLUSION :
VBS=1,1 donc on a affaire à sol sensible à l’eau. Il s’agit selon la classification de sols, d’un sol qui est soit sablo-limoneux, soit sablo-argileux. ce qui précède.
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