T.P.Mecanique des sols MINISTERE DE L4ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET ED LE RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIERSITE MOHAMED KHEIDER BISKRA FACULTE DA LES SCIENCES ET SCIENCE DA L’IGENIEUR DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL ANNEE : 3éme MODULE :MDS GROUPE : 04 . Th me Présentée par: ♦ Khawla KEBKOUB ♦ Assia MERABET encadrer par: ♦ BEN M. Djamel A!!ée "!#$e%&#'(#%e: )00*+)00, 1 T.P. Mecanique des sols . Introduction à la mécanique des sols La mécanique des sols peut-étre définie comme étant la science qui étudie les propriétés physiques, hydrauliques et mécaniques des sols en vue de leur utilisatin comme sol support de fondations, ou de matériaux de construction d’auvrages de génie civil. Cette définition fait état de deux grandes catégories de pro l!mes constituant l’o "et de la mécanique des sols # - $oit l’utilisation de sols comme support de fondations dans ce cas, les propriétés des sols doivent étre détrminées dans les conditions ou les sols se trouvent dans la nature, c’est %&-dire dans un état intact. 'ar exemple, la construction d’un atiment ou d’une sructure quelconque sur un dép(t de sol, l’excavation d’un canal, d’une tranchée, ou d’une coupe pour le passage d’une route sont autant de pro lémes qui requi!rent la connaissance des propiétés des sols en place. Ces propriétés pourront étre déterminees soit par des mesures en place ou par le struchement d’essai en la oratoire exécutés sur des échantillons de sols intacts ou méme remaniés. - soit l’utilisation des sols comme matériaux de construction ou les propriétés des sols devont étre détérminées de fa)ons & prévoir leur comportement dans l’ouvrage pro"eté. C’est le cas de la construction de rem lais de routes, de voies ferrées, de pistes d’aéroports, de digues ou de arrages en terre. Les propriétés physiques et mécaniques de ces sols pourront étre étudiées en la oratoire sur des échantillons remaniés et prélévés dans les *ones d’emprunt. Cette étude servira de ase aux recommandations pour la mise en place et le contr(le de ces sols. +és lors, l’importance de l’étude des propriétés des sols doit s’imposer & l’esprit de celui qui est responsa le de la conception ou de la construction d’un ouvrage quelconque impliquant l’utilisation de sols. Cette étude nécessitera généralement eaucoup plus d’efforts et de temps de la part de l’ingénieur et du technicien que ceux-ci devront en consacrer & l’étude des autres matériaux ha ituellement employés en génie civil, tels que l’acier et le éton qui sont des matériaux d’une simplicité notoire comparés aux sols. , T.P. Mecanique des sols . Teneur en eau par étuvage I. But de l’essai : +étermination de la teneur en eau d’un sol, qui se définir par poids de l’eau contenu dans le poids des vides etant négligea le. II. Généralités : 1/ é!initions : 'our les esoins du présent document, les définitions suivantes s’appliquent # Teneur en eau pondérale d’un matériau "#$ : rapport de la masse de l’eau évaporée lors de l’étuvage -m./ sur la masse des grains solides -md/, exprimé en pourcentage # % & m# / "md$ Teneur en eau naturelle "#nat$ d’un matériau : 0eneur en eau déterminée lorsque les conditions de prél!vement sur site, de transport et de conservation de l’échantillon n’ont entrainé aucune modification de celle- ci. '/ Princepe de la détermination de la teneur en eau : La perte d’eau d’un échantillon de matériau est provaquée oar étuvage. Les masses de l’échantillon et de l’eau évaporée sont mesurées par pesage. (/ Mét)ode de détermination de la teneur en eau : L’échantillon de matériau est pesé, puis placé dans une étuve. 1ne fois la dessiccation réalisée, l’échantillon est pesé & nouveau. Les deux pesées donnent par différence la masse d’eau évaporée. III. *ppareillage : Le matériel suivant est nécessaire # - une étuve de dessiccation & une températuer régla le & -122 % 1234 c/. - alances de portées maximale et minimale compati le avec les masses & pesé et telles que les pesées sont effectuées avec une icertitude de 151222 de la messe de matériau. - +es coupelles, des oites de pétri, des vases & peser ou des acs en matériau non altéra le & l’humidité et & la chaleur. 6 T.P. Mecanique des sols . I+. ,onduite de l’essai : 1. 'rélever un échantillon. ,. peser oite pétri -p1/. 6. 'rélever un échantillon. 7. placer l’échantillon sur la oite de pétri. 3. 'eser l’échantillon avec la oite de pétri -p,/. 8. 9ettre & l’étuve & 824c "usqu’& dessiccation et poids sta le -environ ,7 h/. :. peser l’échantillon sec avec la oite de pétri apr!s la sortie de l’étuve -p6/ ;. en déduire la teneur en eau .< de l’échantillon par la relation # .< = - .. 5 .s /.122 = - - p, % p6 / 5 - p6 % p1 / /.122 .< # teneur en eau -exprimé en </ .. # poids de’eau. .s # poids de matériau sec. +I . -es résultats : P1 P' ,11g ,;,g +onc la teneur en eau est # .. = p, % p6 = ,;, % ,:7 = ;g .s = p6 % p1 = ,:7 % ,11 = 86g .< = - .. 5 .s /.122 = - ; 5 86 /.122 = 1,.8> .< = 1,.8>< ?lors la teneur en eau de ce sol est # 1,.8>< P( ,:7g .emarque : 7 ce cas l& exige ien entendu une prolongation de la durée de séchage -. -e poids volumique 3 .7h/ sauf pour les sols salins et organiques. conserver l’échantillon atmosphére saturée et au procéder au paraffinage de l’échantillon. la température de séchage ne doit en aucun cas dépasser 82 4c pour éviter les hydrations des matieres organiques.7h/.P. il est prodent de prendre la teneur en eau dés l’arrivée du matériau au la oratoire. $i les essais a exécuter ne sont pas faits sur le champs. +ans ce cas. La température de séchage est de 1234c -. 1ne seconde mésure sera opérée immédiatement avant les essai d’exécuter pour vérification.T. Mecanique des sols . $i le temps de lonservation doit étre trop long. y compris les vides qui contient/.P. But de l’essai : L’essai s’applique & la détermination de la masse volumique d’un échantillon prélevé sur site dans le sol en place ou dans un rem lai ou préparé en la oratoire selon un défini. Généralités : 1/ dé!inition : La masse volumique d’un sol @ est le quotient de la masse -m/ du sol par le volume -v/ qu’il ocupe . deux méthodes son utilisa les.1 Mét)ode géométrique : Le volume est calculé & partir des données géométrique de la trousse coupante ou du moule qui contient l’échantillon /la méthode utilisant un moule ne s’appliquant qu’au sol préparé en la oratoire/. @=m5v '/ principe de la détermination de la masse volumique : La masse de l’échantillon est o tenue par pesage et pour mesurer le volume. '. -e poids volumique es grains solides 8 .' Mét)ode par pesées : Le volume est déduit de pesées dont une est faite apr!s immersion de l’échantillon dans l’eau. I.T. Mecanique des sols . II. '. . le degré de saturation et la porosité. Préparation de l’éc)antillon et de matériel : 0out d’a ord. latéritique ou s’ils contiennent. Cn cas de doute le sol est traité comme s’il était sensi le & la chaleur. des mati!res organiques.32cmB munis de ouchons. parfois de nature différente. @ s = m s 5 vs '/ Principe de la détermination de la masse volumique des grains solides : La masse des grains solides est o tenue par pesage. Généralités : 1/ é!initions : La masse volumique des grains solides du sol -@s/ est le quontient de la masse de ces grains solides -ms/ par leur volume -vs/. . II. . I+.1n échantillon -sa le/.T. Mecanique des sols .1ne réserve d’eau distillée. I. Les sols énumérés sont.P.+es éprouvettes de volume . *ppareillage : Le matériel suivant est nécessaire # . de plus. sensi les & la chaleur.imale et maximale sont compati les avec les masses & peser et telle que les pesées sont effectuées avec une incertitude de A151222 de la valeur mesurée. La masse volumique d’un sol est utilisée pour connaitre l’indice des vides.1ne alance dont les portées mi. III. (/ Mét)ode de détermination de la masse volumique des grains solides : L’échantillon de sol est s!ché & l’étuve puis pesé.1n tamis & maille carrée de . Le volume des grains est déduit par pesée & l’aide d’un pycnom!tre en su stituant de l’eau de masse volumique connue aux particules solides. Le volume est mesuré au pycnométre. : . en effet.mm d’ouverture. il faut s’assurer de la provonance et de la nature géologique du sol et procéder & une identification visuelle sommaire afin de savoir si les sols sont gypsif!res. . But de l’essai : L’essai détermine la masse volumique moyenne d’un échantillon. .37g m' 81. "ours. & au moins 7h d’intervalle.. 'eser un échantillon sec . ... Le séchage est terminé si la masse -ms/ de l’échantillon ne varie par de plus de . = . Lire le niveau volume -E.>cmB m( :./. % E1 = .7>g ms = m. puis est placée dans une coupelle de masse conue -m/.1. +.37 = . péser l’éprouvette. Les agglom!rats de particules de la prise d’essai sont ensuite séparés au pilon dans le mortier. .:7g E = Es F Ev G Es = E.1cmB +' . L’ensem le est introduit dans une étuve dont le température est # 1234c si les sols sont insensi les & la chaleur...8>g5cmB . +I.8. du sol F l’eau -m6/.mm..8>g5cmB @s = . péser le pycnométre contient le sol -m. La durée du séchage est alors varia le entre 1 et . Demplir l’éprouvette avec un volume -E1/ d’eau.. . Mecanique des sols ..1 = 12. .et l’itroduire dans l’éprouvette en prenent soin d’éliminer toutes les ulles d’air.P. 324c si les sols sont sensi les & la chaleur. 1ne prise d’essai d’environ .T..cmB @s = ms 5 Es = .ésultats : m1 6.:7 5 12.. Le pycnom!tre et son ouchon sont pesés -m1/ apr!s s’etre assuré qu’ils étaient propres et secs.> % 11...g +1 11. Le liquide monte dans l’éprouvette. % 6..51222 entre deux pesées effectuées..onduite de l’essai : péser l’éprouvette vide -m1/.3g est prélevée sur le tamisat de l’échantillon de le sol au tamis de ..8.m1 = 81. immédiatement apr!s la sortie de l’étuve../.1. .....8> Ls = Is 5 Es G Es = Is 5 Ls = .1< -’idice des vides " e $ : e = Ev 5 Es = 11..T. = :..1cmB K = Ls 5 L. -es paramétres p)/siques des sols I.122 G n = -Ev 5 -Es F Ev//. = 11.37g 81. péser le pycnométre vide -I1/. péser le pycnométre.. = 1.122 I.//.8> = 12.. Les ills..1 F 12. % 6.122 = 31..P. = .:7/. But de l’essai : Le ut cette opération de connaitre les paramétres physiques d’un sol saturé. du sol F l’eau -I6/. ...1g Is = I. = Ev L.7> % 81. Demplir le pycnométre avec les ills. Halance electrique.37 = . Demplir le pycnométre avec l’eau en prenant soin d’éliminer toutes les ulles d’air./.. Mode de calcul et appariellage : Décipient de 1L..cmB n = -Ev 5 -Es F Ev//.. = I6 % I. II.g %( :. Les résultats # %1 %' 6. 5 Is . péser le pycnométre contient le sol -I. = I..122 E = E s F Ev $oit le sol saturé G E..122 = -11.122 = 6>< -a porosité " n $ : n = -Ev 5 E /. 5 L. 5 E.1 5 -11.1 5 12.8.. = I..:7 5 .8..1 5.23 > .. = 11..8> -a teneur en eau " W $ : W = I.I1 = 81....:7g W = -11.8> G Ls = .. Mecanique des sols .7>g Jn & K = ..8.1 5 1 = 11. G E. & 1. -15Ld-15L/ L.6 . -a densité )umide "0) / 0# $ : Lh = I 5 E I = I6 % I1 = :. = 1. -1F.>3 5 .Ls I Ls n L. . Ls . n $r L .Ls F $r L. L .61 -a densité dé1au1ée "02 / 0# $ : LM = Lh % L. Poids Poids volumique "0$ volumique sec "0d$ I Is E E $r L .-15Ld-15Ls/ L .61 t5mB Ld 5 L.$rL.:7 5 . I Ls $r L . -15Ld-15L/ L.37 = 6>.6g5cmB Lh 5 L.8.L Ld-15Ld-15Ls/ Ls.. 1-n Ls Ls e 1Fe n 1-n -1-n/LsF LsFe$rL.P.>3g E = Es F E. . $r L .. e L..6 % 1 = ..-15LdLs L.1. 15Ls/ Ls . Is Porosité Indice "n$ des vides "e$ Ev Ev E Es n .T.1. e $r L . = 1./Ls$rL....6 -a densité séc)e "0d / 0# $ : Ld = Is 5 E = . -1F.$rL.L Ls-15Ld-15Ls/ L. Mecanique des sols . I L..$rL./Ld L 1F. & 2.. .> = 1.1 F 12.Ls F $r L. L s . = . = 11..7> % 6.6t5mB LM 5 L. -15Ld-15Ls/ 12 . -15Ld-15Ls/ I ...L $rL. L ILsF$rL.>g Lh = 6>.1.elations entre les param3tres p)/siques des sols Teneur en eau "#$ dé!initi on % n e 0 0d 4r I. Ls$rL.> = 1.. 1Fe -1-n/Ls Ls 1Fe -1-n/. P. @=m5v avec # v = -vf % vi/ . # masse volumique de l’eau. afin d’avoir une masse comprise entre 2. @p # masse volumique de la paraffine.1ne alance dont les portées mi.. 1ne foit revenue & la température de la salle d’essai. est immédiatement pesée -m/. -e poids volumique d’un sol co)erent I.86cmB @ = 126.3Ng. elle est pesée -mp/ & l’air li re. =6>. ?u esoin.:g vi 322cmB vf 332cmB v = -332 % 322/ % -111.T. Mode opératoire : 1/ Préparation de l’éc)antillon : L’échantillon soumis & essai doit avoir une forme simple afin de pouvoir étre paraffiné facilement. '/ mesures : La prise d’essai.: % 126. apr!s taille éventuelle.. Mecanique des sols .1n récipient rempli d’eau.8g5cmB 11 .7/ 5 2.g5cmB/ m 126.7g mp 111.-@p =2.1n ac de paraffine avec son systéme de chouffage. il est taillé.7 56>..-mp % m/ 5 @p @. . Mét)ode par pesées : . 56pression des résultats : La masse volumique du sol est calculée selon la méthode utilisée. et est paraffinée aussit(t apr!s. .1 et 2. II. *ppareillage : Le matériel emploié est lié & la méthode d’essai adoptée.imale et maximale sont compati les avec les masses & peser et telle que les pesées sont effectuées avec une incertitude de A151222 de la valeur mesurée.86 @ = . III. Clle s’applique & tous les granulats de dimention nominale inférieure ou égale & 86mm. en employant des tamis & maille carrée afin d’o tenir une représentation de la répartition de la masse des particules & l’état sec en fonction de leur dimention. . Le pourcentage massique de tamisat est désigné par # 122 % r . Principe de l’essai : L’essai consiste & classer les différents grains constituant l’échantillon en utilisant un série des tamis. II. .lasse granulométrique: ensem le des éléments dont les dimensions sont comprises entre deux ouvertures d de tamis définissant un intervalle. dont les dimensioqs des ouvertures sont décroissantes du haut vers le as. Pourcentage massique de re!us : rapport. ? notre qu’il faut éviter la confusion entre la granulométrie qui s’intéresse & la détermination de la dimension des grains et la granularité qui concerne la distri ution dimensionelle des graines d’un granulat. III. imension nominale d’ouverture d’un tamis d : dimension caractéristique le la maille carrée de coté d. em oiteés les uns sur les autres.e!us sur un tamis : partie du matériau retenu sur un tamis. & l’exclusion des fillers. les définitions suivantes s’appliquent # Prise d’essai : matériau soumis & l’essai. exprimé en pourcentage. dé!initions : 'our les esoins du présent document. Pourcentage massique d’un tamisat : rapport.T. & la masse totale initiale de matériau sec passant & travers le tamis de maille. But de l’essai : L’analyse granulométrique permet de déter miner la grosseur et les pourcentages pondéraux respectifs des différentes familles de grains constituant l’échantillon. . Le matériau étudié est placé en partie supérieur des tamis et le classement des grains s’o tient par vi ration de la colonne de tamis. Mecanique des sols . Tamisat ou passant : partie du matériau passant & travers les mailles d’un tamis. de la masse séche du passant & travers un tamis d’ouverture d. de la masse de matériau sec retenu par un tamis d’ouverture d. .P. exprimé en pourcentage. *nal/se granulométrique par tamisage : ensem le des opérations a outissant & la séparation selon leur grosseur des éléments constituant échantillon. 1. & la masse totale initiale de matériau sec passant & travers le tamis de maille.our7e granulométrique : représontation du pourcentage massique p des différents tamisats en fonction de la dimension nominale d’ouverture des tamis. *nal/se granulométrique I. 22 7> 86 8.8 6 6. rapport des dimensions des mailles de tamis défini par # Cc = d62P 5 d12 . qui comportent des trous ronds percés dans une tole.2mm.2.1. Mecanique des sols .32 2.2 71 12 2.13 7. 9acteur d’uni!ormité : sur le passant au tamis de 86mm. 61 . depuis le tamis 2.: .613 2. 66 67 63 68 6: 6. ne sont plus utilisées actuellement.3 78 7: 61. tout en coservant pour chaque famille d’appareil la meme progression géométrique des ouvertures.22 .3 1.1/ qui sont constitués d’un maillage métalique définissant des trous carrés de dimensions normalisées. imension nominale d’ouverture à 8 pour cent"dn$ : dimension interpolée sur la cour e granulométrique pour laquelle le pourcentage massique p de tamisat est égal & O pour cent..mm "usqu’au tamis .P. . ...18 2. l’analyse granulométrique n’est pas adaptée et l’on proc!de par sédimentométrie. 3.. 0amis 1..2 2. un tamis et une passore équivalents ont été désignés par un méme numéro de module. -es passoires. 5quipement nécessaire: Ce sont des tamis -fig. 'our un travail aisé et aux résultats reprodacti les... Ces dimensions sont telles qu’elles se suivent dans une progression géométrique de raison Q12. Les dimensions nominales normalisées des tamis.2 .2 73 .2.1 . sont les suivantes # 9odule s 0amis 9odule s 0amis .6 .8 .T. L’existence antérieure de passoires -trous ronds/ a conduit & une dou le classification des tamis et des pasoires.32 6. ?fin d’éviter toute am iguité.2 2 9idules 7. c’est-&-dire par la grandeur de l’ouverture carrée.3 2..722 2. 2. 'our des ouvertures inférieures & 2.2 2. 6> 72 1. 32 . seul appareils actuellement.12 2.7 . il est coseillé d’utiliser une machine & tamiser électrique qui imprime un mouvement vi ratoire & la colonne de tamis.82 .> 62 2. 7. La dimension nominale des tamis est donnée par l’ouverture de la maille.22 76 18 77 .6 32 . d82 = Cu -d82 5 d12/P I+..3 .3 72 16 1.mm. rapport des dimensions des mailles de tamis pour lesquels il y a respectivement 82< et 12< de passant # Cu = d82 5 d12 9acteur de cour7ure : sur le passant au tamis de 86mm.2 . La somme D1FD.. la masse du refus deusi!me refus. Cette opération est poursuivie pour tous les tamis pris dans l’ordre des ouvertures décroissantes..1mm .. Mecanique des sols .:mm . $oit D.T. Le tamisat présent sur le fond de la colonne de tamis est également pesé.. $oit ' sa masse. est versé sur une série de tamis choisis de telle mani!re que la progression des ouvertures soit croissante du as de la colonne vers haut. Ceci permet de connaitre la masse des refus cumulés Dn aux différents niveaux de la colonne de tamis. Le refus du tamis ayant la plus grande maille est pesé. de masse 9. 3 +I.R du poids total de l’échantillon de départ. :mm 'mm 1mm . Cn partie inférieur.<mm !ond étanc)e 17 . escription de l’essai : Le matériau séché.P.mm sur montant un fond étanche afin de récupérer les éléments fins qui passant & travers cette tamis. La somme de rafus cumules mésurés sur les différents tamis et du tamisat sur le fond -fillers/ doit coincider avec le poids de l’échantillon introduit en téte de colonne. $oit D1 la masse de ce refus.2. représente le refus cumulé sur le deusi!m tamis. on dispose un tamis de 2.(1:mm . Le refus du tamis immédiatement inférieur est pesé. La perte éventuelle de matériaux pendant l’opération de tamisage ne doit pas excéder plus de . Jn consid!re que le tamisage est terminé lorsque les refus ne varient pas de plus de 1< entre deux séquences de variations de la tamiseuse.. 22 237.>:. !igure.2 ::.2 >6.22 181.e!us .82 .2 >62.2 7:.': .e!us "g$ .62 3.>( .2 13..2 181.. Mecanique des sols .:2 1::.3 = >>>g La perte = --9 % $ / 5 9/.2 .22 21.3 Jn a # $ = Dn F ' = >>1.12 168.ésultat de l’essai : ?pr!s l’échantillonage la masse de ll’échantillonne est 9 = 1Ng Le résultat de l’analyse granulométrique est représenté sur le ta leau suivant # Ta7leau des résultats .2 >.3 >>.3 F :.3 >>1..2 ..P.(1: .122 = --1222 % >>>/ 5 1222/.: 1.122 = 2.72 22:.82 22.2 ::. +I...1< S . 13 ..2 18.1> .2 >..2 222.< ?lors le sésultat de tamisage est accepta le. .< !ond Tamisat cumulés "=$ 122 .2 7:7.72 627..7.T.1 +.2 22.. -’anal/se de résultat : 0ra)age de la cour e granulométrique.e!us cumulés "g$ cumulés "=$ 222.2 2:.13 Tamis "mm$ : '.>.6..>2 :2.... 2T et de .1.2< Le pourcentage des éléments compris entre .5 5 TAMIS(mm) REFUS CUMULES(%) ?n remarque que : Le tamisat sur le tamis .. .3< S 32< il s’agite d’un sol grenu.2T = 2.. +62 = 2. Mecanique des sols . il faut # ♣ Vue le éton & l’état frais soit facile & mettre en Wuvre et & compacter -pour réduire la porosité/.25 2.3 = :>.P..13< U 32< il s’agite d’un sol sa le +e la cour e on a # +12 = 2.T.2T = 2. étanche et dura le. Kénéralement on souhaite o tenir un éton résistant. 18 . 'our atteindre ce ut. tout les vides devant étre remplis de pate liante/.08 0. Jn & # Le tamisat sur le tamis .315 0.16 0. COURBE GRANULOM2TRIQUE 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% fond 0.< seul sym ole Cu = d82 5 d12 = 7... d82 = Cu -d82 5 d12/P = 2.63 1.mm = .3 G Cc S1 et Cc U6 ?lors on trouve que le sol est # sa le mal gradué +II. ♣ 1n maximum de granulats par unité de volume de éton -pour réduire la quantité de pate liante nécessaire pour remplir les vides.2 % 2.3< S . Le tamisat sur le tamis .77 G Cu S 8 Cc = d62P 5 d12 .our7e granulométrique : Importance de la composition granulométrique : Les propriétés physiques et mécaniques du éton dépendent de eaucoup de facteurs.63 +82 = 2.mm est de . Les cour es granulométriques apporteront quelques éléments de réponses & ces conditions. ♣ 1n minimum de surface spécifique -pour réduire la quantité d’eau de gachage et o tenir un rapport C5C plus élevé/. La condition essentielle pour o tenir le moins de vides possi les -meilleure compacité/ dans un mélange de sa le et gravillon est de # 63R de sa le de 253 et 83< de gravillons 35. ♣ La proportion de chaque dimension des grains doit étre choisie de fa)on & remplir les vides laissés par les grains des dimensions supérieures.T. Mecanique des sols .P.ompacité d’un mélange de grains !ins et de grains grossiers 1: . . ♣ Xl faut choisir +max aussi grand que le permet la dimension minimum de la pi!ce a étonner et l’encom rement des granulats. ♣ Xl faut réduire la teneur en éléments fins au minimum requis pour o tenir une onne mania ilité et une une onne compacité.2. Le matériau étudié est placé en partie superieure des tamis et classement des grains s’o tient par vi ration de la colonne de tamis.82 36 322 . Les cour es granulométriques des différents granulats peuvent étre détrminées par l’essai de l’analyse granulométrique -nf p 1.2 >.P.ésultats d’une anal/se granulométrique correspondant à un sa7le Maille des tamis en "mm$ ..613 2. sur lequel ont été également portées les cour es des sa les tr!s fins et grossiers ainsi que 1. L’essai consiste & classer les différents grains constituant l’échantillon en utilisant une série de tamis.2. em oités les uns sur les autres..-382/. . Jn consid!re que le tamisage est terminé lorsque le refus ne varie pas de plus de 1< entre deux s!quences de vi ration de la tamiseuse. La gour e correspodant & ce sa le normal.18 2. Le poids des tamisat successifs permet de déterminer les pourcentages du tamisat & chacun des tamis utilisés.3 1. 1:72 >2 1622 :3 .222 122 1>.3 . . Mecanique des sols . Jn trace la rou e granulométrique sur un grafique comportant en ordonnée le pourcentage des tamisats sous les tamis dont les mailles + sont indiquées en a scisse selon une graduation logarithmique.86 2.22 12 72 . dont les dimensions des ouvertures sont décroissantes du haut vers le as. 3 . Maille des tamis en "mm$ 5n poids "g$ 5n "=$ . est présentée sur la figure.3 2.T. 2. ces trois sa les 253mm mais les proportions de grains fins -S2. 73< et 82< Y La continuité ou la discontinuité de la granularité Y par exemple. Cn effet. il existe cinq classes granulaires principales caractérisées par les dimensions extrémes d et + des granulats rencontrées -norme OZ'1. en effet le palier s’étendant de 12 & . Mecanique des sols . des grains et le deuxi!me le diamétre maximum +. Les sa les 25+ avec + [ 8. Les cailloux d5+ avec d \ . Les graves d5+ avec d \ 8. lorsque d est inferieur & .2mm.2mm.3<.2mm.2mm signifie que le granulat en question ne pas de grains compris entre 12 et.mm et + [ 61.-121/ # Les fines 25+ avec + [ 2.2mm et + [ .3 présente une discontinuité.T. le granulat est désigné 25+.mm. classi!ication des granulats : Jn trie les granulats par dimention au moyen de tamis -mailles carrées/ et de passoires -trous circulaires/ et on désigne une classe de granulats par un ou deux chiffres. $i un seul chiffre est donné. celles de graviers.3mm.6mm et + [ . 1n granulat est caractéristé du point de vue granulaire par sa classe d5+. par exemple la cour e située au-dessus de celle du sa le normal correspond & un sa le & ma"orité de grains fins et c’est l’inverse pour celle située en desous. le premier signe le diamétre minimum d.6mm.mm. Les gravillons d5+ avec d \ . La forme des cour es granulométriques apporte les renseignements vuivants # Les limites d et + du granulat en question Y La plus ou moins grande proportion d’éléments fins. les cour es de sa le sont continues mais la cour e du gravier 3561. c’est celui du diamétre maximum + exprimé en mm Y si l’on donne deux chiffres. Xl peut étre utile dans certains cas d’écrire la classification suivante # 1> .P. +III.3mm par exemple/ sont pour chacun d’eux # . des .P.2 . farines et fillers Xnferieur & 2.61 Zines. c. sont complexes et variés. la sta ilité des excavations ouvertes. e.2.2 et cailloux moyens 61. elle a une ifluence vitale sur les pro l!mes de fondations et certains ouvrages de mécanique des sols tels que # a. la classification des sols et leurs propriétés.. Perméa7iliré des sols 1.T.3 & 3 moyens 2...3 Kravillons Kros 1.2 & 61. Mecanique des sols . la sta ilité des arages.3 & 32 petits . les caractéristiques de consolidation du sol.2 moyens . les écoulements des eaux & travers les interstices d’un syst!me de sol. & 1.lasses granulaires des granulats ?ppelation +imension de la maille des tamis en -mm/ 'ierres cassées Kros 32 & . & 2. $a le Kros 1. ils ne permettent pas de tirer des conclusions et définir par la suite des méthodes de calcul pour résoudre les pro l!mes pratiques posés. .. la sta ilité des ouvrages en palplanches.3 petits 2.3 & .2. But de l’essai : les proproétés dynamiques de l’eau de gravité ou la facilité avec laquelle ce eau est capa le de s’infiltrer dans le sol est définie comme étant la perméa ilité.61 & 1. .3 petits 3&. d. dh/ N = -..log-r.5r1//5.+5V/.N.5r1//5^-h.P5 h1P/ dans le cas de la méthode du puit artesian -nappe captive/ ZXK..log-r.]dr5r/5-.^. par conséquent les essais de perméa ilité in-situ sont tr!s recommandés pour les consructions ou les forces ]d’écoulement et la dissipation de pression interstitielle "ouent un role tr!s important. Mecanique des sols .. l’essai consiste & pomper de l’eau "usqu’& l’o tention d’un régime permanent.^.^.5 h1/ .V.]h.r.^.dh ]dr5r = -. pour une nappe li re # ?V = N.r. la meilleure mesure est par l’essai de pompage -formule dupuit/ qui est plus largement utilisée.N.N5V/.dh/ N = -.^.dh N = -V.T. la codition d’écoulement laminaire est satisfaite.dh5dr dr5r = -. Mét)ode in@situ : les résultats des essais de permea ilité au la oratoire ne représentent pas réellement les conditions du terrain. ces appareils ne permettent pas de mesurer la perméa ilité hori*ontale.dh5dr dr5r = -.P.dh N = -V.N5V/.h.6.dh ]dr5r = -.+.h.N]h.]h. plusieurs méthodes pour mesurer la perméa ilité in-situ sont disponi les actuellement.+-h.V. ces derniers ont des dimensions réduites et la perméa ilité o tenue ne refl!te pas la valeur moyenne de la perméa ilité d’une surface étendue.^. le dé it d’eau et le coefficient de perméa ilité sont donnés par les formules suivantes # HV = N.^. les sols in-situ sont généralement stratifiés et la perméa ilité hori*ontale est plus élevée que la perméa ilité verticale mésurée au la oratoire. hypot!ses sont alors nécessaires Y les écoulements sont supposés lents et leurs chemins plus courts.1.^. '. le dé it A et la perte de charge sont alors constants et reliés & la peméa ilité du milieu par les équations ? et H.6.1 .. ainsi.]dr5r/5-.+]h.+5V/. la sructure du sol est altérée lors de la préparation des échantions.^. P. Mecanique des sols . .1 mesure de permé7ilité in@situ .T. 9IG.. . avant de commencer l’essai. Mecanique des sols . (./ *.P. les deux extrémités de l’échantillon sont reliées & deux tu es par l’intermédiaire de pierres poreuses. Mét)ode au la7oratoire : deux méthodes qui sont des applications directes de la loi de +?DC_ sont largement utilisées en la oratoire # mesure sous charge constante pour les sols tr!s perméa les -les graviers et les sa les/. chaque test a un taux d’écoulement diff!rent. la perte de charge ) et la quantité d’eau A qui passe pendant un temps donné t sont mesurés. . une succion est appliquée & l’échantillon de sol afin de s’assurer que le degré de saturation avoisine les 122<. mesure sous charge varia le pour les sols peu perméa les -les limons et les argiles/. d’une densité appropriée. un écoulement d’eau vertical. sous une charge constante est maintenu & travers le sol.) une série de tests doit etre effectué.6 . est placé dens une cellule étanche de section transversale * et de longueur -. a$ perméam3tre à c)arge constante : l’échantillon de sol. ce qui permet de calculer le gradient hydraulique i et le coefficient de perméa ilité # B & A.T. "t'@t1$$.B. qui peut etre l’échantillonneur.log")1/)'$ & "'C(. le drainage s’effectue dans un réservoir ou le niveau est maintenu constant par un trop plein.-/*. Mecanique des sols . des pierres poreuses sont placées & chaque extrémité du spécimen et une colonne montante connectée & la partie superieure du cylindre. a l’instant dt la perte de charge correspondante est d).-$dt @log")'/)1$ & log")1/)'$ & "*.7 . la colonne est par la suite remplie d’eau et & un temps "t1@t'$ son niveau aisse de )1 & )'.et de section transversale *.T.log")1/)'$ .B/a-$"t'@t1$ B& "a."t'@t1$$.P. 7$ perméam3tre à c)arge varia7le : l’échantillon de sol non remanié est testé dans un cylindre de longueur .-/*.a.B/a."d)/dt$ & *. donc le dé it est # A & @a.")/-$ @d)/) & "*. la compressi ilité d’un sol est .P. contrairement aux matériaux utilisés en construction. les sols ne sont pas des matériaux homog!nes ayant un comportement élastique dans un intervalle de chargement normal. Mecanique des sols . qui servent & évaluer le tassement. ce sont plut(t les résultats de l’essai de consolidation. Comme la conception des fondations vise & éviter les tassements excessifs suscepti les de nuire & la sta ilité et & l’efficacité des ouvrages. parce que. Car la compressi ilité n’est possi le que s’il y a expulsion de l’eau et de l’air occupant les vides du sol. Cette capacité qu’ont les sols d’dtre comprimés dépend de leur nature et de leur porosité. alors que le tassement des sols n’est "amais compl!tement réversi le.T. le tassement est évalué & l’aide de méthodes empiriques asées sur des essais de terrain Y dans les sols cohérents. $i un sol constituait un milieu homog!ne isotrope et parfaitement élastique. un essai en la oratoire. 5ssai oedométrique I@ Introduction +ans ce 0' nous allons étudier un phénom!ne tr!s répandu qui se produit au niveau des sol destinés a accueillir des ouvrages divers donc soumis a des charges importantes et se phénom!ne se manifeste par une compressi ilité et des tassement au niveau de ce sol . `élas tel n’est pas le cas. +u point de vue de la physique. Cn milieu saturé. Les déformations su ies par les matériaux élastiques s’annulent lors du relcchement de la charge.ompressi7ilité : la compressi ilité est le phénom!ne de diminution du volume cela dépend des contraintes effectives dues aux surcharges a différentes profondeurs l’essai Wdométrique permet d’évaluer l’amplitude des tassements des ouvrages ainsi que leur évolution dans le temps. il n’y aurait pas de pro l!mes et on appliquerait la loi de l’élasticité. Krcce a ces principes ien des méthodes sont nées de nouveau appareils d’analyse et d’essais ont vu le "our. Lorsqu’un sol est soumis & une charge. des recherches ont été menées par certains spécialiste notamment 0CDb?K`X. 1@ 8otion de . et il s’av!re que le comportement d’un sol soumis des charges n’est pas si simple. le sol est un milieu dont les compositions sont hétérog!nes et de caractéristique mal connu et finalement difficile a maatriser. il est utile de comparer le comportement d’un sol chargé & celui de tout autre matériau qui fléchit sous une charge. +ans les sols pulvérulents.3 . nous nous intéressons & quelque méthodes d’évaluation du tassement. +ans le soucis de trouver des solutions. Ce phénom!ne dépend surtout de la nature poreuse du sol. La similitude perd cependant de sa pertinence lors du relcchement des charges. ses particules adoptent une structure plus compacte. Mecanique des sols . voire des années. L’importance des tassements dans ces sols dépend de l’arrangement et de la grosseur des particules.8 . dans les sols & granulométrie étalée. . puisque leur volume potentiel de vides & réduire est moindre. les vides entre les grosses particules sont aisément occupés par des particules plus petites. apr!s l’application d’une surcharge. '@ comportement des sols à gros grains : La ma"orité des propriétés physiques. le tassement sous un chargement statique est d’autant plus important que la compacité initiale est lcche. Ce n’est en rien une consolidation. de fortes vi rations causées par des séismes ou par l’activité humaine .T. +e plus. comme la sta ilité des sols & gros grains est assurée par la friction et l’enchevdtrement des particules. La réduction de l’indice des vides y est donc plus importante que dans les sols & granulométrie plus uniforme. Ce phénom!ne. car le sol reprend sa forme initiale si on enl!ve la charge apr!s une courte période. mécaniques et hydrauliques des sols & gros grain . il se produit parfois un tassement immédiat de l’argile ainsi qu’un gonflement du sol autour de la surface chargée. un essai de la oratoire.dynamitage. Les sols ayant un indice des vides plus petit sont & priori moins compressi les que ceux dont l’indice est élevée. est une déformation élastique due & la plasticité et & la cohésion de l’argile. Cnfin. La compression de ces sols. D@ -e tassement dans les sols co)érents : Comme le tassement des sols cohérents est un tassement & long terme. ou réduction de leur volume. on ne peut pas se fier aux résultats des essais de terrain pour en évaluer l’importance. $ous une charge. on le sait. dépend de la grosseur de ses particules. 'ar contre. qu’on appelle communément e effet du coussin de caoutchouc f. enfoncement des pieux et utilisation d’équipements motorisés / peuvent y entraaner des tassements (@ comportement des sols à grains !ins : 'uisque les sol & grains fins -argiles/ sont peu perméa les. excavation.P. l’eau se trouvant dans leurs vides est expulsée tr!s lentement lorsqu’un réaménagement des particules fait suite & l’augmentation des contraintes. Cn effet.sa les et graviers / sont associées & leur granulométrie. évolue avec le temps # c’est ce qu’on appelle un tassement de consolidation. ?insi. La vitesse de consolidation est proportionnelle & la perméa ilité du sol Y le temps de consolidation augmente quand la perméa ilité diminue. les tassements dans les argiles tr!s peu perméa les peuvent se poursuivre pendant des mois. donc directement reliée & sa perméa ilité qui. car ces derniers s’étendent sur des périodes trop courtes. >@ Indice de compression et module oedométrique : les cour es oedométriques e=logσ nous permettent de définir un indice appelé indice de compression . sol sur consolidé : "σ c>σ . comme le sol étant saturé et l’eau ne pouvant s’évacuer par la suite de fai le perméa ilité. donc les contraintes effectives augmentent puisque la distri ution des charges V reste constante le long de l’essai.gu / au voisinage des points d’application des charges. $ous l’action de ces charges. c’est un sol qui a tassé sous son propre poids et qui n’a "amais su i d’autres pressions supérieure a celle de l’actuelle -de chargement / sol sous consolidé : "σ c<σ . $notés 8.$ notés ?. une certaine charge V qui reste constante par la suite. le sol a tendance & su ir des variations de volume. l’ensem le de ces phénom!nes est appelé consolidation. fournit des données qui permettent d’évaluer le tassement et le temps de consolidation dans les sols cohérents. l’essai de consolidation Wdométrique.T. pour cela il faut calculer a partir du tassement en supposant que les grains solides sont incompressi les . ?u cours de l’écoulement appelé drainage. :@. c’est un sol en cours de consolidation sous son poids propre il s’agit de rem lais récents mal ou non compactés ou ien d’une vase . Les charges sont donc peu & peu reportées sur le squelette solide qui su it ainsi des déformations et des tassements. Considérons un sol fin saturé auquel on applique au temps t = 2. un sol est sur consolidé lorsque il a su it au cours de son histoire une pression supérieure a l’actuelle pression due au poids des terres . Les variations de volume n’ont pas lieu et elles se traduisent par une surpression de la pression de l’eau interstitielle . L’écoulement s’arrdte lorsqu’en tous point gu = 2. les surpressions gu diminuent. e . selon la valeur de ho’ la contrainte effective vérita le avant son extraction du sol.lassi!ication des sols vis@à@vis de la compressi7ilité $oit hc’ la pression de consolidation.P. mais le pro l!me réside dans la difficulté de mesure de l’indice des vides a tout moment . Mecanique des sols .$ notés E. trois cas sont possi les.: . sol normalement consolidé : "σ c&σ . 6 S Cc S 2.2. consolidation primaire consolidation secondaire logσ donc on suppose que la variation de volume touche seulement la variation de l’indice des vides -vs constante / .7 Cc U 2.1 S Cc S 2.6 2. S Cc S 2. 2.1 2.montmorillonite / Pression de consolidation c’est la pression maximale qu’a su i le sol durant son histoire et qui a permis sa consolidation . S Cc S 2.P.23 S Cc S 2.c’est la pression qui correspond a l’intersection des deux ranches de la cour e de chargement ..3 $ol incompressi le $ol tr!s peu compressi le $ol peu compressi le $ol moyennement compressi le $ol asse* fortement compressi le $ol tr!s compressi le $ol extrdmement compressi le ?rgile molle .23 2.2.T. Mecanique des sols . ) 1Fe σc est appelée pression de consolidation qui est proportionnelle a l’indice des vides et au coefficient de proportionnalité Cc -indice de compression /..∆e Cc = ∆logσ Cc S 2. Module oedométrique # . 2. par unité de surface on a # vs=v-1Fe/=-hxs/5-1Fe/=h5-1Fe/ s=1 -unité de surface / h5-1Fe/=-hF∆h/5-1FeF∆e/ ∆) & ∆e cette formule nous permet d’avoir -e/ a tout moment .. .Naolinite / ?rgile moyenne . $a le ?rgile raide . T. 9odule de _oung C ?cier Héton . C’est une analogie du module de _oung C .. 128 ar ar $a le ?rgile raide ?rgile molle 9odule oedométrique C’ pour h S 12 ar 122 % 6222 13 % 122 1 % 12 ar ar ar 1 .P. 123 i les figures ci-dessous indiquent l’allure des cour es oedométriques pour trois types de sols différents # sa le. log-1F∆σ5σ/ 1+e -1Fe5Cc/. e e e logh log h a$ sa7le 7$ argile log h c$ vase . argile et vase. Les argiles ont des modules oedométriques plus fai les encore.1 . 123 & 6 .e . ∆σ donc on aura # C= log-1F∆σ5σ/ i Le ta leau ci-dessous donne la comparaison des modules de _oung de l’acier et du éton avec les modules oedométrique C’ de différents types de sols soumis & des contraintes inférieures & 12 Har. ∆σ = ∆h E h = ∆e = Cc .> . Ces valeurs sont ien inférieures néanmoins & celles des modules de _oung des aciers et des étons. 9ais l&. Mecanique des sols . il convient de faire la distinction entre les argiles normalement consolidées et les argiles surconsolidées. Le module oedométrique noté C’ varie suivant les pressions de un & quelques milliers de e Har f. @ La compressi ilité est un phénom!ne de diminution de volume. Mecanique des sols . l’essai oedométrique permet d’évaluer l’amplitude des tassements des ouvrages ainsi que leurs évolutions dans le temps. on se place ainsi dans les conditions les plus défavora les du point de vue de la déforma ilité des sols sous des surcharges ponctuelles ou permanentes . Couvercle 'ierre poreuse Cprouvette 62 'ierre poreuse .∆σ51Fe/5∆σ coefficient de compressi ilité # av = .-∆e5∆σ/ . Cela dépend des contraintes effectives dues aux surcharges & différentes profondeurs. ?insi. et représenté sur la coupe schématisé si suivant. coefficient de compressi ilité volumétrique # mE = . Le ut de l’essai étant de déterminer quelque caractéristiques du sol.P.T. & savoir # la pression de consolidation hc’ le coefficient de compression Cc le module oedométrique C’ le coefficient de gonflement Cg II@ éroulement de l’essai : 1@ escription de l’apareillage : @le moule oedométrique ou moule de consolidation différentes variantes dans la conception du moule oedométrique . mais qui répondent toutes au principe défini dans le paragraphe précédant . G@ But de l’assai : La méthode d’essai est choisie pour les terrains qui pourraient dtre saturés lors de fortes pluies. Les charges sont transmises & l’éprouvette par l’intermédiaire du piston et les déplacements du piston par rapport au cylindre fixe . l’une dans la ase du moule l’autre dans le piston creux . ?vec un tel moule oedométrique les dimensions de l’éprouvette d’essai sont de : cm pour le diam!tre .> cm pour la hauteur. l’éprouvette d’essai et la pierre poreuse supérieure . de 1. la lecture sur un comparateur nous donne la déformation. le cti de consolidation doit dtre rigide et doit appliquer les charges suivant l’axe du piston . − L’effort de compression s’exerce verticalement sur l’éprouvette par l’intermédiaire d’un couvercle ou d’un piston rigide qui répartit l’effort . la pierre poreuse inférieure . Coupe schéma !sée "u mou#e oe"omé $!%ue − L’éprouvette est retenu latéralement par une paroi lisse indéforma le . la partie inférieure perforée du piston et les trous de goupille .T. Clle est comprise entre deux pierres poreuses ou entre deux disques en métal fritté . avec possi ilité pour l’eau de circuler .-. Moule de TerHag)i: Xl comprend essentiellement # − 1n piston creux coulissant. sans "eu ni frottement . − une rondelle en caoutchouc assurant une parfaite étanchéité de l’ensem le cylindre ase . − deux pierres poreuses ien encastrées "usqu’& affleurement . − 1ne goupille pouvant loquer l’ensem le piston cylindre suivant deux positions telles que le logement destiné & l’éprouvette d’essai ait une hauteur de 1. Ces exigences étant satisfaites. dans un cylindre de :2 mm de diam!tre intérieur. @ -e 7Iti de consolidation comprenant essentiellement un levier qui permet de transmettre les charges. l’eau s’écoulant li rement entre le conduit d’évacuation . Le drainage vertical est assuré . − Les déformations de l’éprouvette sont lues sur un comparateurs .7 mm − 1ne ase comprenant un conduit d’évacuation d’eau et dans laquelle se visse le collier de serrage du cylindre.P. − deux roches de visage pour le collier de serrage . il admet de nom reuse s variantes de forme et de ga arit . Mecanique des sols . @ -es poids 61 . permettant leur centrage et leur superposition sur le plateau de charge du ras de levier.un comparateur au centi!me de millim!tre ayant une course de 12 mm .1 g portée de 322 g au minimum. le taillage étant terminé . l’échantillon doit dtre représentatif de la carotte prélevée. Xl s’agit l& d’o tenir une éprouvette # . Ce sont des disques plats fendus . . @ Taillage : ce type de cellule oedométrique est munie d’une trousse coupante de forme cylindrique qui portera l’éprouvette de sol par taillage. se fait & l’aide d’un carottier. de l’expérience et l’ha ilite de l’opérateur.non remaniée par le taillage . Ces crit!res dépendent de la nature du sol.3 % 1 % .P. .une meule & découper les étuis contenant les éprouvette . .un cali re donnant les diam!tres des éprouvettes . .2 mm .3 % 2.. . en cas d’hétérogénéité de celle-ci. % 7 .ar /. 2& Mo"e opé$a o!$e ' la réussite de l’exécution de cet essai passe par le respect des etapes et des consi nes !ui sui"ent . pour nous les poids se constituent de # 2. 'our les sols tr!s compressi les des comparateurs de mdme précision ayant une course de .environ .ayant deux faces planes et parall!les.cylindrique aux dimensions exactes de la trousse coupanteY .couteaux de différentes taille pour tailler les éprouvettes . il convient que toutes les *ones remaniées soient exclues.une étuve 123jC . le choix effectué doit dtre explicite et accompagné d’une description détaillée de l’ensem le de la carotte. peser l’ensem le trousse coupante F 6.une alance précise & 2. 'our cela on doit opérer de la mani!re suivante# tout en s’appuyant lég!rement sur la trousse coupante qui est placée sur l’échantillon. pour la mesure des teneurs en eau . on commence & tailler au couteau d’une fa)on tronconique afin de conserver un diam!tre tou"ours supérieur au diam!tre final. @ Préparation de l’éprouvette Le prél!vement de l’échantillon qui est la partie la plus délicate d’une reconnaissance géotechnique. les poids nécessaires pour l’o7tention des c)arges successives d’un essai complet constituent une série C c)aque 7Iti de consolidation doit avoir sa série compl3te. Mecanique des sols . J *ussi on aura 7esoin des éléments qui suivent : .T. Clle commence par un segment de fai le pente pour ensuite s’incliner fortement & l’approche d’une contrainte notée hc’. 66 . Mecanique des sols . et en a scisse. quand la pression dépasse la pression de pré consolidation. tout de suite apr!s on place une autre charge. on trace une cour e avec en ordonnée.7h. sur une échelle arithmétique. . les pressions d’essai. échantillon pour pouvoir calculer la teneur en eau exacte en fin d’essai et la densité apparente. @ escription de la cour7e oedométrique : La cour e comporte trois segments ien distincts. sur une échelle logarithmique.P. @ saturation de la cellule: il est nécessaire de saturer toutes les conduites qui composent la cellule oedométrique. mais dans notre cas.T. les indices des vides en fin de palier de chargement ou de déchargement. Cette contrainte porte le nom de pression de consolidation # elle représente la contrainte effective maximale que l’échantillon a su ie au cours de son histoire géologique. on attendra que l’échantillon commence & terminé de tasser et commence & gonfler pour qu’on puisse noter le tassement. lorsqu’on placera les charges. de la pression interstitielle et de la cham re par laquelle est appliquée la pression verticale. au niveau de la partie supérieure de la cellule doit dtre assem lée a la partie inférieure . afin d’éviter la présence d’airY cette opération peut se faire avant la mise en place de l’éprouvette dans la cellule. conduite de la contre pression. @ mise en place de l’éprouvette: mettre l’éprouvette de sol entre deux papiers filtres et placer l’ensem le trousse F échantillon dans le logement prévu a cet effet. La pente du second segment de la cour e est représentée par le sym ole Cc # c’est l’indice de compression.emarque : L’essai proprement dit consiste a soumettre l’échantillon & la série de charges et mesurer le tassement de l’échantillon au cours du temps sous chacune de ces charges et chacune d’elles sera maintenue . (@ -a relation entre l’indice des vides et le logarit)me de la contrainte e!!ective ? partir des résultats de l’essai de consolidation. 'endant le chargement de l’échantillon. le tassement s’accentue et l’indice des vides diminue considéra lement. La troisi!me partie de la cour e met en évidence le gonflement de l’échantillon d’argile qui survient lorsque la pression est relcchée. 0outefois.e # indice des vides = hvide 5 hs hvide # hauteur des vides = hep .>1 g 5 cm6 @...> cm • volume de l’échantillon E = :6. La pente de cette portion de cour e s’appelle indice de gonflement.T. 9dme si la charge est totalement retirée.78 cmP • hauteur initiale ho = 1.: g 5 cm6 • densité du sol Lh = I 5 E = .. tant que la contrainte effective due au poids du sol et & la surcharge -h’ F gh / demeure inférieure & la pression de pré consolidation .alcul de l’indice des vides . il risque de survenir dans le dép(t des tassements nuisi les au fonctionnement et & l’intégrité structurale des constructions.17: g 5 cm6 • poids volumique humide Ld = Lh 5 .668 cm hep # hauteur de l’éprouvette = ho % g` g` # le tassement total = lghi 67 . C’est un léger gonflement élastique du sol qui se traduit par une fai le augmentation de l’indice des vides et une lég!re remontée de la cour e. La forme de la cour e de consolidation démontre que dans un dép(t d’argile.hs hs # hauteur des grains solides = Is 5 Ls $ = 1. III@ 56pression des résultats et interprétation : 1@ . si la contrainte effective dépasse la pression de pré consolidation.hc’ / .aractéristiques p)/siques de l’éprouvette • section de l’éprouvette $ = 6. et elle est représentée par le sym ole Cg .2:7 cm6 @ Param3tres d’identi!ication • densité des grains solides Ls = . les tassements restent fai les. Mecanique des sols .1 F kmoy / = 1.. le tassement ne se résor e "amais compl!tement.P. Lo’ & 1CDK 7ar @..82.log.. gh 5 log .c & .33 /. / / .:8. /% log. 5 . 12.alcul de contrainte de consolidation Lc’ Clle correspond & l’intersection des deux ranches de la cour e de chargement. > .alcul de l’indice de gon!lement ... ) h # la mi-profondeur de notre échantillon h=>m ainsi donc # ho’ = 1.alcul de la contrainte e!!ective Lo’ la contrainte effective agissante dans le cas de notre échantillon Lo’ & 0d . ghi # le tassement & chaque intervalle de contrainte @.:8.838 .12-.:8. / .12-.:.D(' @.1 F e / 5 Cc n . pour nous # Lc’ & 1C1 7ar .1 F gh 5 h / 'alier 1 63 .:.82.alcul de l’indice de compression .6.>1 /.P. Mecanique des sols .33% 81.G @-e module oedométrique 5’ C’ =m .log...g & ...>KK ≅ .. Cc = -ge 5 g logh = .12-6.6.T. /% log.:: % 82.g il représente la pente de la phase de déchargement Cg = -ge 5 g logh = .c Clle représente la pente de la partie vierge située dans la partie chargement.:8.. 5 . 3 5 2.3> ar Jn considérera C’ de notre sol comme# '@Interprétation des résultats : • +’apr!s l’allure de la cour e.1 ar ho’ = 1. S Cc = 2.18 ar 'alier ..-2.16 bar hc’ S h2’ c’est un sol sous consolidé .3 n 5 mlog . d’apr!s le module oedométrique.276.21. /.-2.12-..12-.P./ / . C’ = m . S 2. /. on peux dire que c’est de l’argile. elle gonfle en contact de l’eau..../n = 127. 5 2./n = .T.3 n 5 mlog ./n =:.1 ar 'alier 6 C’ = m ..1. Mecanique des sols .23 .2.3 n 5 mlog .2..2.:: ar S 12 ar .21. et d’un autre c(té.12-.21.1 F . qu’est une agile extrdmement compressi le.1 F 7.1.276.2.3 5 2. • 2.3 5 2.21. il s’agit de rem lais récents mal ou non compactés ou ien d’une vase ..276. /. /. en cours de consolidation sous son poids propre .>. • 1 ar S C’ = 3..2.7> ar E’ = 7.276. C’ = m .1 ar 'alier 3 C’ = m .1. /./ / .1 F 7.3 n 5 mlog . 2.1 F . que c’était de l’argile molle telle que la 9ontmorillonite.3 5 2.1 F .1 F .1 F 7. d’apr!s l’allure de la cour e./ / .1.. donc c’est de l’argile molle Jn peux facilement remarquer qu’il y a deux différentes interprétation.-2. on a précisé.276.. plus proche des sa les p p III@ ./n = 71.22: U 2..21. donc c’est un sol tr!s peu compressi le • Cg = 2./ / .-2. et d’apr!s l oindice de compression.. donc c’est un sol peu gonflant • hc’ = 1.-2..C / . n 5 mlog . 2.1.12-.12-.1 F 7. qu’on peux l’assimilé & une éponge.7: ar 'alier 7 C’ = m .onclusion 68 . ./ / ..1. 2... on a déduit que c’est un sol tr!s peu compressi le.276.1 F 7.1 F -.. on a dit que ce sol s’approcher plus de l’argile..223 . et qu’en plus./n = 7:8. 2. la temps de chargement extrdmement limité. L’analyse granulométrique nous permet de dessiner la courbe correspondante au tamisage afin de déduire les composantes du sol et le classifier ensuite. comme c’est d’ailleurs le cas dans notre 0'. Ct ainsi determiner la nature du sol qui est dans notre cas une argile molle Xl permet de suivre la consolidation au cours du temps.P. et de déterminer les relations entre les charges et les déformations o tenues sous ces charges apr!s consolidation.: Pour réussir un ouvrage. 'ratiquement cet essai nous permet de prévoir l’importance et la durée des tassements sous une charge donnée.T. Mecanique des sols . ?pres avoir effectué cet essai appelé essai de compressi ilité & l’oedom!tre on peut dire qu’il a pour o "et essentiel d’étudier la consolidation d’un échantillon de sol soumis & des charges verticales.-E4I?8 G585. il est impératif de connaître les caractéristiques techniques du sol à utiliser. donc dans notre cas. de déterminer d’autre propriétés caractéristiques du sol en place tel que le coefficient de consolidation noté Cv. . drainé suivant cette direction et maintenus latéralement par une paroi rigide. et qui pourrait avoir des répercussions tr!s grave sur le choix technique de la solution & retenir ainsi que sur le plan financier . vu son caract!re pédagogique ce qui influe sur la précision des résultats car le comparateur ne s’arrete pas en vérité a une valeur précise mais il continue de tourner pendant une période allant "usqu’& 6 semaines . ces résultats tr!s peu ou pas du tout représentatif du milieu et par conséquent peut créer une mauvaise interprétation. ? remarquer aussi dans ce 0'.*. on ne peux se permettre d’en tirer des conclusions définitives sur notre sol. 5ssai tria6ial 1@Introduction : 6: .?8. car il affecte lqétat de contraintes in situ. parmi eux on a l’appareil & compression triaxial qui est n maniement plus difficile que la oite de casagrande. un changement de lqétat des contraintes ne conduit pas & une variation de volume -essai & volume constant/ mais induit une modification de la pression interstitielle. une augmentation des contraintes conduites & une consolidation et éventuellement & une modification de la pression interstitielle.La cohésion. Cet type dqessai permet de contr(ler et de mesurer la pression interstitielle. mais il présente de nom reux avantages. dqappliquer une gamme de pression de confinement -isotrope ou anisotrope/ pour consolider initialement lqéchantillon & un état prédéfini.P. 6. cette loi définie la limite entre le comportement élastique et plastique du sol. La complexité du comportement du sol entraane une particularisation des théories de la mécanique des milieux continus. . .T.L’angle de frottement interne. 'lusieurs types d’appareils sont ha ituellement utilisés pour les essais de cisaillement. . ?insi la cour e intrins!que qui a la formule # 'our la plupart des matériaux. '@ é!initions : 5ssai tria6ial : Lqessai de compression tri axiale permet de mieux accéder aux propriétés mécaniques des matériaux. L’appareil triaxial est au"ourd’hui l’élément fondamental de tout la oratoire de mécanique des sols.La cour e intrins!que. 5ssai drainé : $i le drainage est permis. +ans notre 0.' on se ase sur l’essai de e u. Les différents types dqessai réalisa les sont # − essai 11 -1nconsolidated-undrained/ # essai non consolidé non drainé effectué sur matériau saturé ou non − essai C1 -Consolidated-undrained/ # essai consolidé non drainé sur matériau saturé ou non − essai C1Fu -Consolidated-undrained/ # essai consolidé non drainé sur matériau saturé avec mesure de la pression interstitielle − essai C+ -Consolidated-drained/ # essai consolidé drainé sur matériau saturé 5ssai non drainé : $i le rem lai est saturé et sans possi ilité de drainage.u f qui nous donne # . Mecanique des sols . est remplacée dans le cas des sols par la relation. 1/. Le type dqessai réalisé dans ce pro"et est lqessai consolidé drainé. puis on rechargement "usquq& un niveau de contrainte axiale 6> . Jn maintient ensuite & niveau constant la pression hydraulique représentée par σ./. La cour e intrins!que étudiée la résistance au cisaillement. . Xl sem le de toute évidence que la consolidation anisotrope donne de meilleurs résultats de la résistance et des données contrainte-déformation. lqéchantillon est ensuite cisaillé & une vitesse de chargement constante. +ans un essai. 1>:. La rupture se déclare par une déformation continue au mdme temps croit avec les contraintes. .σ6/ "usquq& la rupture suivant un plan quelconque. Le cisaillement dqune éprouvette de rem lai consiste & lui imposer une variation du déviateur -σ1 . on augmente progressivement la contrainte axiale σ1 ou le déviateur -σ1 . Mecanique des sols . C = $F'tgr. L’essai de compression triaxiale consiste & soumettre une éprouvette cylindrique & un champ de contrainte uniforme qui une pression hydraulique σ6 appliquée par l’intermédiaire d’un fluide remplissant. 1>:7 Y 'aterson. (@ escription de lMessai # -EutuNuri et.P.σ6 / "usquq& la rupture de l’éprouvette.σ6/ appliquée par lqintermédiaire d’un piston. et σ6. la cellule et une contrainte axiale ou déviateur -σ1 .al.onsolidation : La consolidation dqun matériau résulte en général de la variation des contraintes -effectives/ qui lui sont appliquées et se traduit par une variation de volume. +ans ce cas. ?pr!s la consolidation. ? différents niveaux de la contrainte axiale déviatorique -1. lqéprouvette est soumise & des sollicitations. la variation de la pression interstitielle est négligea le par rapport & lqaccroissement de la contrainte appliquée. Cette consolidation a pour effet de réta lir et de simuler lqétat des contraintes in situ avant dqappliquer la charge axiale. et 6 sur la figure 6. +ans l’essai de compression triaxiale avec cycles de chargement-déchargement-rechargement. lqéprouvette est soumise & un champ de contraintes isotropes "usquq& une valeur donnée.1.isaillement : Les sols se comportent lorsque la valeur de la contrainte de cisaillement τdépasse une certaine valeur en fonction de la contrainte normaleσ. .T. Les essais peuvent dtre effectués & différentes pressions de confinement. -a co)ésion c: c’est la résistance au cisaillement d’un sol sous une contrainte normale nulle. La consolidation est isotrope si ∆σ1 = ∆σ6 et anisotrope si ∆σ1 ≠ ∆σ6. on a la déchargée "usquq& lqétat hydrostatique. 22 1822 1722 1. Lqéprouvette est recouverte dqune mem rane imperméa le avant dqdtre montée dans la cellule triaxiale.22 822 722 . supérieur au précédent niveau de contrainte axiale de déchargement et de nouveau. 1ne fois lqéprouvette montée. Lorsque la variation volumétrique de lqéchantillon est sta le.22 N'a +éviateur . on décharge et ainsi de suite.22 1222 . 6 7 3 8 : .ésistance au cisaillement et .rit3res de ruptures : 72 .22 2 2 1 . Mecanique des sols . Ce dispositif est ensuite placé entre les deux plateaux de la presse et ranché & lqair afin de consolider lqéchantillon & la pression de confinement souhaitée. "usquq& la rupture. :@ Principe de l’essai : Lqessai de compression triaxiale est effectué & lqaide dqune cellule triaxiale en acier inoxyda le.T. 1. La Zigure 6 représente des cour es dqessais de compression triaxiale dqun rem lai cimenté en pcte & deux confinements différents. σ 6 = . D@ But de l’essai : La détermination de la cour e intrins!que du sol étudie a fin de calculer la résistance au cisaillement τ sous une contrainte normale σ et de déduire les caractéristiques mécaniques ϕ-angle de frottement interne/ et C -cohésion/. Le dispositif doit permettre la mesure de la quantité de fluide drainé afin de contr(ler la variation volumétrique.P. lqéchantillon a été consolidé et on applique une charge déviatorique au piston de la cellule triaxiale pour cisailler lqéprouvette "usquq& la rupture -Zigure 1 /.σ -σ 1 (/ -N'a/ σ 6 = 822 N'a +éformation ε -</ & Exe#ple de cour$es d%essais de co#pression triaxiale d%un re#$lai ci#enté en p&te ' . la cellule est remplie du liquide de confinement -de lqeau ou de lqhuile hydraulique/. et peut également dtre équipé dqun capteur de pression pour mesurer la pression interstitielle. Cette résistance au cisaillement est définie par le crit!re de 9ohr-Coulom qui est# -1/ ?vec c la cohésion. Cxcepté le cas oR lqangle de frottement est nul.I845AE5 & Rep$ése( a !o( "u c$! )$e "e Moh$&Cou#om* & 71 .?E. le déviateur & la rupture est tel que -σ1 .P.θ σ6 σ6 σ1 σ6 σ1 σ1 σ1 ca Contrainte normal σ τ ϕ c τ f = c +σ n tan φ σ . σn la contrainte normale et φ lqangle de frottement interne. La résistance au cisaillement τf dqune éprouvette est déterminée & la rupture de lqéprouvette et elle correspond soit & la contrainte de cisaillement & la rupture dans le cas des déformations homog!nes par plastification soit & la contrainte tangentielle sur le plan de rupture lors dqune localisation des déformations & la rupture. La détermination des param!tres caractérisant lqétat de rupture dqun rem lai nécessite la réalisation de plusieurs essais sur différentes éprouvettes de rem lai. Les éprouvettes sont homog!nes .τf.σ6/f U . Mecanique des sols .T. le -Contraintes sur un plan quelconque au sein dqune éprouvette Contrainte de cisaillement τ τ f = c + σn tan φ Cssai de compression uniaxiale τ= c t F σn an φ α φ +roite p-q φ .B5 I8T. c et ϕ / . τ # la résistance au cisaillement du sol considéré. ϕ # l’ange de frottement interne.P. Mecanique des sols . on peut déterminer directement les caractéristiques mécaniques du sol . $oit une éprouvette du sol de forme cylindrique soumise & un champ de contraintes σ1. σ # la contrainte normale appliquée & la facette de glissement.. σ. σ6. . C # & la dimension d’une contrainte et s’appelle la cohésion.T. σ σ( q σ( σ6 on a # σ1 = σ6 F q & partir la cour e intrins!que. Les contraintes appliquées & un échantillon dans cet essai représentent les contraintes principales. la contrainte normale σ agissant sur une facette quelconque située dans l’échantillon se décompose en une contrainte effective σ’ supportée par a squelette solide et une pression interstitielle -σ = σ’ F u/. @ 4c)éma de l’appareil tria6ial @ piston Cellule mem rane échantillon 'ierre poreuse Contr(le de la pression latérale Eers les dispositifs de mesures 7. ars.la hauteur h = :6mm . G@ . raccorder les flexi les de liaison. placer la gaine & l’intérieur et la retrouver sur les extrémités du moule. . >@ Mode opératoire : 1@préparation et saturation de l’éc)antillon : l’échantillon a une forme cylindrique de dimensions suivantes # .ésultats et commentaires : -Eoici les définitions utiles & notre calcul # ZH # force rute Z? = s . serrer les trois oulons de fixation plus réguli!rement possi le pour assurer une onne portée des "oints d’étanchéité. . . σ6 # 'ression hydrostatique appliquée autour de l’échantillon. Mecanique des sols . 'our cela on fait circuler de l’eau dans l’éprouvette en utilisant une contre pression. Jn revdtis l’échantillon d’une gaine en caoutchouc et on met en place & ces deux extrémités li res les pi!ces de pied et de tdte prévue & cet effet. placer la cellule et son couvercle.9ettre le comparateur de l’anneau dynamométrique & *éro. 'our cela on va prendre le moule d’ha illage.Jn verse l’eau dans la cellule en ayant soin d’évacuer tout air.?mener le piston au contact avec l’échantillon.86 76 . Cnsuite il faut positionner les deux em asses et les assu"ettir sur la gaine avec deux élastiques. u # pression interstitielle..T. Le cisaillement s’effectue & une vitesse rapide de mani!re & empdcher l’eau de se dissiper. on plaque celle-ci contre la paroi intérieure du moule et on peut ainsi enfiler tr!s facilement l’échantillon & l’intérieur.un diam!tre + = 63mm ce échantillon doit dtre saturer car c’est le cas le plus défavora le. s = 2.P. .Jn note les déformations chaque 13s correspondent & un déplacement de 2.9ettre l’ensem le carotte ha illée & son emplacement définitif sur l’appareil.?mener et sta iliser la pression σ6 & la valeur désirée chaque fois pour a manipulation 1 et . la vérification de la saturation est éta lis par la relation ou H est le coefficient de HX$`J' .3mm La rupture de l’éprouvette est atteindre lorsque la lecture anneau -L?/ maximale reste constant. . L? L? # lecture anneau. Cn faisant le vide entre le moule et la gaine. '@Mise en place et essai de l’éc)antillon : . avec +2=63 mm . ε =∆h5h h = :6mm. σ 1 @ σ ( & 98 / 4M ⇒ σ6.3/P 5 7 = >. ZO # force nette.T.76° <@. Le matériau peut dtre sollicité suivant des chemins de contraintes complexes.ars/ ∆h-mm/ 1 : ' : ε-%/ >C<: >C<: σ 1 & σ ( F 9 8 / 4M ZH :. Ces deux param!tres -Cu.17 . Comme on sais que le plans de cisaillement est imposé dans l’essai de casagrand par contre le triaxial on l’o serve apr!s le cisaillement de l’échantillon -inconnu/ . -6.>3 cmP . $2 # section de l’échantillon . le sol dont les caractéristiques -C=1. Les résultats concernent le cisaillement de notre sol Krcce & ce 0' on a pu voir comment déterminer les caractéristiques intrins!ques d’un sol -soient sa cohésion non drainé Cu ten arsu et son angle de frottement Φ{degré °}) d’un échantillon de sol & l’aide de l’appareil de cisaillement-?ppareille triaxial /. ZO = ZH % -σ6 . $p/ $p # section du piston =1.+e déterminer sa capacité portante -sta ilité des fondations/ Comme on peut dire que dans notre cas. 77 . Mecanique des sols .+e faire une approche sur sa nature -il est plus précis que l’essai de casagrand/ . $2 = π +P57 = 6.. +onc il est préféra le et recommandé d’utiliser le triaxial.1 ars ϕ = 1. la connaissance des caractéristiques intrins!ques d’un sol nous permettrent # .σ6 1. il est possi le donc de contr(ler d’une mani!re tr!s précise l’évolution de la contrainte axiale et celle de la contrainte latérale.P. ce qui rendent l’utilisation de l’appareil plus facile.1 ars et Φ= 18. $9 = $25-1.C(' DC>K 1. Comme.C(' :C(> σ1 :C>K GC(> @ a partir la présentation grap)iqueC on o7tient en traNant la droite tangente au deu6 cercles : Cu = 1. KD $9 σ1 . Φ) qui sont nécessaires & connaatre avant toute la réalisation d’un ouvrage.43°).ε/ # section modifiée .onclusion : Les dispositifs du triaxial assurent une meilleure uniformité du tenseur des contraintes dans l’échantillon.CD :KC'' ZO D<CD: ::C(' L? <.81 cmP .