4-résistance au cisaillement_diapo

7/27/2019 4-Rsistance au cisaillement_Diapo

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Mcanique des sols

Chapitre I

Caractristiques physiques et classification

Chapitre II

Eau dans le sol

Chapitre III

Dformations des sols

Chapitre V

Rsistance au cisaillement des sols


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Problme de mcanique des sols

Problme reli leau: boulance, renardage,

Problme de dformations tassement admissible

Problme de rsistance au cisaillement

contrainte appliques infrieurs la rupture

Cisaillement

Rsistance au cisaillement

contrainte de cisaillement maximale que le sol peut supporter

Dfinition


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1- Rupture du sol

Sables denses et argiles surconsolides pic de rsistance

Sables lches et argiles remanies comportement asymptotique

Rupture du sol :

- Cas I : max correspond la rupture

- Cas II : lim correspond la rupture

Courbe effort-dformation dans un essai de cisaillement


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2- Dtermination en laboratoire des caractristiques de rupture

Deux principaux types dessais en laboratoire sont utilises pour dterminer la

rsistance au cisaillement:- essai de cisaillement direct ou bote de Casagrande

- essai triaxial

Remarques concernant les mesures des caractristiques de rupture effectues au laboratoire

Bonne matrise des paramtres

contraintes et pressions interstitielles

chantillons de petites dimensions plus ou moins remanis

chantillons de sol dcomprim

remise sous contraintes ncessaire


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2-1 Essai de cisaillement direct

Essai simple et ancien

Procdure:

cisaillement direct rectiligne sur un plan impos

prouvette de sol entre 2 demi-botes dplacement horizontal vitesse

constante d'une des botes

effort normal

force de cisaillement mesure par

un anneau dynanomtrique

mesure de la variation de hauteur

2.1.1 Procdure


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2.1.2 Exploitation des rsultats


Courbes contrainte dplacement Dtermination de et C

l

A la rupture, on a = r ; cest la rsistance au cisaillement quon peut exprimer en fonctionde c et par :

+= tgc Loi de Mohr Coulomb


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2.1.3 Avantage et inconvnients de lessai de cisaillement direct


Avantages simple

rapide

conomique

Inconvnients

pas de matrise des conditions de drainage

sols pulvrulents

- drainage rapide

- contraintes appliques contraintes effectives

sols fins

- cisaillement rapide contraintes totales et comportement court terme

- cisaillement lent (m/min) contraintes effectives et comportement long terme


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2-2 Essai triaxial

prouvette

prouvette cylindrique de sol dans une gaine lastique tanche et dformable

pierre poreuse

communication avec burette gradue et capteur de pression interstitielle robinet R : assurer ou non le drainage de l'chantillon

2.2.1 Description


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2-2 Essai triaxial

Enceinte

remplie d'eau mise sous pression (3) toutes les directions sont principales

piston pour comprimer verticalement l'prouvette (pression constante dans la cellule)

contrainte supplmentaire applique (contrainte dviatorique q) 1 = 3 + q comparateur pour la mesure des dplacements l


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2-2 Essai triaxial

3

3

3

3

3 3

31

q


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2.2.2 Exploitation des rsultats

Courbes dviateur dformation axiale Cercle de Mohr et courbe intrinsque

2-2 Essai triaxial

Cercle de Mohrde rupture

Courbe intrinsqueq

3picq

2palierq

( )13

( ) ( )1323 >

( ) ( )2333 >


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Orientation des plans de rupture

2-2 Essai triaxial

non impos

r

r


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2.2.3 Types dessais

2-2 Essai triaxial

Un essai triaxial se divise en deux tapesReproduction des situations critiques rencontres

dans les analyses de stabilit des ouvrages deux lettres

consolidation ou non avant le cisaillement

conditions de drainage pendant le cisaillement

Conditions de drainage

UDdrainnon consolid

UUnon drainnon consolid

CUnon drainconsolid

CDdrainconsolidsymbolependant le cisaillementavant le cisaillement


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Drainage des chantillons li aux deux types de comportement des sols

Comportement des sols

non drain drain

-pas dvacuation deau

- leau reprend une partie descontraintes

- contraintes totales

- comportement peu de temps aprslapplication des charges

Comportement court terme

- leau interstitielle est partie

- le squelette granulaire reprend latotalit des charges

- contraintes effectives

- comportement longtemps aprslapplication des charges

Comportement long termeComportement court terme Comportement long termeComportement court terme Comportement long terme

sols fins vs sols pulvrulents


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3- Rsistance au cisaillement des sols pulvrulents

Comportement draine3-1 Courbe effort-dformation


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3-2 Courbe intrinsque

= tan

Sol pulvrulents: les droites passent par lorigine

la densit a une influence sur la courbe intrinsque

relation entre et scrit :

relation entre 1 et 3 scrit :

+=

24tan 231


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3-3 Angle de frottement interne

compacit du sol :

diamtre moyen des grains

forme des grains (gains anguleux ou arrondis)

tat de surface (surface rugueux ou lisse)

talement de la granularit du sol Par contre, pour un tat donn de compacit, langle de frottement interne

est pratiquement indpendant de la teneur en eau du sol

Facteur influant sur

e

K=tan


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4- Rsistance au cisaillement des sols cohsifs

4-1 Caractristiques draines

4.1.1 Types dessais

Essais triaxiaux de types consolid-drain (CD) Essai triaxiaux de types consolid-non drain (CU) avec mesure de la

pression interstitielle u

Essais de cisaillement direct la bote de type consolid-drain (essais lents)


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4.1.2 Essais CD lappareil triaxial

dtermination de la courbe intrinsque du squelette solide (drainage)

comportement long terme

ralisation d'un essai CD

a- consolider l'chantillon sous une contrainte isotrope o

- circuit de drainage ouvert : dissipation des surpressions interstitielles

- on obtient1 = 3 = '1 = '3 = o et u = 0

b- augmenter la contrainte axiale jusqu' la rupture

- circuit de drainage ouvert : u = 0

- contrainte latrale constante

trs lentement

pour que u = 0

a- consolidation b- cisaillement


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4.1.2 Essais CD lappareil triaxial sur un cercle de Mohr

aprs consolidation isotrope pendant le cisaillement

Rupture


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- si on augmente o, le cercle de rupture sera plus grand

- la consolidation entrane une augmentation du frottement et

de la cohsion entre les grains

essai rpt plusieurs fois, pour diffrentes contraintes de consolidation o

obtention de la courbe intrinsque du sol

Remarques

++

+=

24tan

24tan2

'

2'3

'

''1 c


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sol normalement consolid sol surconsolid


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4.1.3 Essais CU avec mesure de u lappareil triaxiala- consolider l'chantillon sous une contrainte isotrope o

- circuit de drainage ouvert : dissipation des surpressions interstitielles

- on obtient1 = 3 = '1 = '3 = o et u = 0

b- augmenter la contrainte axiale jusqu' la rupture

- circuit de drainage ferm pendant lapplication du dviateur (13)

- mesure de la pression interstitielle dans lprouvette


Plus rapides que CD


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4.1.3 Essais CU avec mesure de u lappareil triaxial

'''' tan+== c

Courbe intrinsque


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4- Rsistance au cisaillement des sols cohsifs

4-2 Caractristiques non draines

4.2.1 Types dessais

Essais triaxiaux de types non consolid non drain (UU) Essai triaxiaux de types consolid-non drain (CU), sans mesure de la

pression interstitielle

Essais de compression simple


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4.2.2 Essai UU lappareil triaxial

Terrains argileux (peu permables)vitesse de construction > vitesse de consolidation

Utilisation des caractristiques non consolides et non draines (u et cu)

pour le calcul de la stabilit des ouvrages juste aprs leur construction

- contraintes totales

- caractristiques court terme

Essai UU : comportement court terme des sols en place

souvent dfavorable pour les

fondations en sol argileux


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ralisation d'un essai UUa- application d'une contrainte isotrope o (= 3) mais circuit de drainage ferm

- grains solides + eau incompressible

- sol satur

- drainage impossible


Puisque

aucune dformation

aucune consolidation de l'prouvette

Ainsi, aprs application de o1 = 3 = uo = o'1 = '3 = 0

C'est l'eau qui reprend les contraintes ( pression interstitielle)


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ralisation d'un essai UUb- augmenter la contrainte axiale jusqu' la rupture

- drainage ferm

- o ( = 3) maintenu constant


L'application d'un dviateur engendre des

contraintes de cisaillement non nulles

contraintes ncessairement

reprises par le squelette solide


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tat de contraintes la rupture


'3 = 3 - u

'1 = 1 - u

' =

- en contraintes totales- U est la nouvelle pression interstitielle du systme ( inconnue)

- en contraintes effectives

3 = 0

1 = 0 + rupture = 0 + (1 - 3)rupture


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ralisation plusieurs essais UU avec diffrentes contraintes 3


Sol fin satur en condition non draine

critre de rupture = cu

cu n'est pas une caractristique intrinsque du sol

varie avec ltat de compacit du sols

cu : cohsion non draine

231 =uc


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4.2.3 Essai CU lappareil triaxial

Principe de lessai

a- consolider l'chantillon une contrainte isotrope o = 'c

modification de l'tat du squelette solide

b- cisailler l'chantillon (augmentation du dviateur) sans drainage possible

circuit de drainage ouvert

circuit de drainage ferme



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4.2.3 Essai CU lappareil triaxial

Cercles de Mohr la rupture dans un essai (CU)

lappareil triaxial

Variation de la cohsion non draine cu avecla pression de consolidation 3

'3

'0 pcuuu cc += pour

'p>

'

3


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5- Choix des paramtres

Tableau 4 choix des caractristiques de cisaillement des sols

ype de

sol

Type de

calcul

Type de

compor-tement

Caract-

ristiques

Types

dessai Paramtres Formule Appareillage

Cohsif

satur

Court

terme

Non

drain

Non

draines

UU

CU

cu

cu = cu

'pcuuc =

Appareil triaxial oubote de cisaillement

Cohsifsatur Longterme drain draines CDCU avecmesure de

u

c, ''' tan+= c - Appareil triaxial oubote de cisaillementpour les essais CD- Appareil triaxialseul pour les essaisCU avec mesure de u

lvrulent

Long

terme oucourtterme

drain draines CD c, ''' tan+= c Appareil triaxial oubote de cisaillement


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