programmede mécanique des sols

Programme de Mécanique des

sols

Certificat technique 2003

ms 1 : Constitution des sols ;

ms 2 : Contraintes dans le sol ;

ms 3 : Tassement-consolidation ;

ms 4 : Cisaillement des sols + Evaluation n° 1

ms 5 : Poussée-butée + soutènements ;

ms 6 : Fond. Superficielles (généralités + méthode « C et  ».

ms 7 : Fondations superficielles (essais en place)

ms 8 : Tassement des fondations superficielles.

ms 9 :

ms 10 : Contrôle final des connaissances (3 heures; coef. )

PROGRAMME MECANIQUE DES SOLS TSEF 2002

1ère partieConnaissance des sols

M.S. 1 Identification et classification

M.S. 1

Plan

I - Composition du sol. Définitions ; Constituants du sol ; Classification des grains solides ;

II - Identification et classification. L ’analyse granulométrique ; Les limites d ’Atterberg ; La valeur au bleu ; L ’équivalent de sable ; Teneur en matières organiques

(M.O.) Classifications.

III - Caractéristiques pondérales des sols. Représentation pondérale d ’un sol ; Principales caractéristiques des

sols ; Relations entre les paramètres

pondéraux.

• Le solCouche superficielle de l ’écorce terrestre servant de support aux constructions

• La roche Matériau dur qui ne peut être fragmenté qu’au prix de très gros efforts mécaniques (forces de cohésion fortes et permanentes).

Définitions

I - Composition du sol

Coupe du globe terrestre

•les roches sédimentaires

• les roches magmatiques ou éruptives

• les roches métamorphiques

(suite) Les grandes familles de roches

Les roches sédimentaires

Les roches sédimentaires sont l'aboutissement

de phénomènes physiques (transport et

accumulation), chimiques (concentration) ou

biologiques (construction).

Les roches sédimentaires

• calcaires ;• dolomies ;• marnes ;• gypse ;• meulières ;

Roches magmatiques ou éruptives

Les roches éruptives se mettent en place, en

surface ou en profondeur, sous forme fondue

(magma), et cristallisent postérieurement plus

ou moins rapidement.

• Granite ;

• Diorites ;

• Gabbros.

Roches magmatiques ou éruptives

Les roches métamorphiques

Les roches métamorphiques proviennent de

l'une ou l'autre des familles précédentes, après

leur transformation sous l'action d'une

augmentation plus ou moins considérable des

pressions et des températures auxquelles elles

ont été soumises.

Les roches métamorphiques

• Marbres ;

• Quartzites ;

• Gneiss ;

• Ardoise ;

• Un sol est un assemblage hétérogène de– grains solides ;– liquide ;– gaz.

• L ’eau contenue se décompose en– eau de constitution ;– eau liée ou absorbée ;– eau interstitielle.

Constituants du sol

I - Composition du sol

L ’eau dans le sol

• blocs rocheux : 200 mm• cailloux : 200 mm à 20 mm• graviers : 20 mm à 2 mm• sables grossiers : 2 mm à 0,2 mm• sables fins : 0,2 mm à 0,02 mm (20

m)• limons (ou silts) : 0,02mm (20 m) à 0,002

mm (2 m)• argiles : 0,002 mm (2 m)

Classification des grains solides

I - Composition du sol

aspect dimensionnel

• Sols pulvérulents (D > 20 m) Constitués de matériaux drainants(cailloux, graviers, sables)

Classification des grains solides

I - Composition du sol

aspect comportemental

• Sols cohérents (cf. cohésion) (D < 2 m) tendance à retenir l ’eau (argiles, marnes argileuses)

La cohésion est la propriété mécanique d’un sol se manifestant par la stabilité relative voire parfois trompeuse des grains solides.

Classification des grains solides

I - Composition du sol

aspect comportemental

II - Identification et classification

• L ’analyse granulométrique ;• Les limites d ’Atterberg ;• La valeur de bleu ;• L ’équivalent de sable ;• La teneur en matières

organiques.

II. L’analyse granulométrique

• Tamisage à sec après lavage(NF P 94-056) , mars 1996;

II. L’analyse granulométrique

• Méthode par sédimentation(NF P 94-057) , mai 1997 ;

II.1. a - Courbe granulométrique

Uniforme

Etalée

II.1. b - Forme de la courbe

Continue

Discontinue

II.1. b - Forme de la courbe

II.1. b - Forme de la courbe

D60 D30 D10

• Coefficient d ’uniformité (ou de

Hazen) Cu = D60 / D10

Cu < 2 , granulométrie uniforme.

Cu > 2 , granulométrie étalée.

• Coefficient de courbure :

Cc = D30² / (D60 D10)

II.1. b - Forme de la courbe

II. Limites d ’Atterberg (NF P 94-051 et NF P 94-052 )

Teneur en eau d ’un sol :

C ’est le rapport entre le poids d ’eau contenue dans un certain volume de sol et le poids des grains solides contenus dans le même volume.

Ws

Www

wP wLteneur en eau w

Etat liquideEtat plastiqueEtat solide

II. Limites d ’Atterberg (NF P 94-051 et NF P 94-052 )

Indice de plasticité :

IIPP = w = wLL - w - wPP

LimonsArgiles limoneuses

peu plastiquesArgiles trèsplastiques

WL 24 40 130

WP 17 24 45

IP 7 16 85

Diagramme de plasticité

Activité d ’une argile :

Indice de liquidité :

Indice de consistance :

μm 2àinférieursélémentsdes%

plasticitédeIndiceAc

P

PC I

w- wI

P

LL I

w- wI

Ic < 0 0 0,25 0,5 0,75 1 >1

Con

sist

ance

liquide

pâteuseou

trèsmolle

molle fermetrès

fermedure

Classification des sols argileux en fonction de Ic

II. Essai au bleu(NF P 94-068)

Détermination de la quantité de bleu de méthylène absorbée par 100 g de sol sec dispersés dans 100 ou 200 g d ’eau

II. Equivalent de sable (NF P 18-598)

• Essai spécifique des sols grenus ;• Caractérise la propreté du sol.

Equivalent de sable

Equivalent de sable

2

1S h

h100E

II. Teneur en M.O.(NF P 94 - 055 et NF-P 94 - 058)

Détermination de la teneur pondérale en M.O. d ’un sol(NF P 94-055) , décembre 1993 ;

L’essai consiste à déterminer par un procédé la teneur en carbone d’un échantillon de sol.

II. Teneur en M.O.(NF P 94 - 055 et NF-P 94 - 058)

Détermination de l ’état de décomposition (humidification) des sols organiques (essai « von Post »)(NF P 94-058) , octobre 1993 ;

s’applique aux sols fins ayant une teneur en M.O. 10 %

II. Classifications

• La classification triangulaire dite ‘ des agronomes » ;

• La classification du G.T.R. ;

• La classification L.P.C. ;

a - Classification triangulaire.

0 100 %

100 %

100 %0

0

Argiles

Limons sableux

Limons silteux

Limons argileux

Argiles silteuses

Limonsargilo-silteux

Limons silteuxSables Limons

Argiles sableuses

Limonsargilo-sableux %

sab

les%

argiles

% silts

b - Classification du G.T.R.

c - Classification L.P.C.

Elle comporte 3 grandes classes de sol ; les sols grenus ; les sols fins ; les sols organiques.

Fondée sur ; l ’analyse granulométrique ; les valeurs de limites d ’Atterberg ; L ’exploitation du diagramme de

plasticité les valeurs de CU et CC . Les valeurs de M.O. .;

Classification L.P.C. Identification des sols

G : grave S : sable L : limon A : argile

t : très plastique p : peu plastique

b : bien gradué m : mal gradué fo : faiblement

organique mo :

moyennement organique

to : très organique

La

class

ifica

tion

du L.P.C

.

III - Caractéristiques pondérales des sols

Représentation pondérale d’un sol ;

Principales caractéristiques des sols ;

Relations entre les paramètres pondéraux.

Représentation pondérale d’un sol

Va

Vw

Vs

VvV

Wa = 0

Ww = Vw w

Ws = Vs s

W

Air

Eau

Solide

VolumesPoids

- Paramètres dimensionnels

Poids volumique apparent :

Poids volumique sec :

Poids volumique saturé :

Poids volumique immergé (ou déjaugé) :

V

W γ

V

W γ S

d

V

WW γ SW

sat

Wsat' γγ γ

Paramètres « adimensionnels »

Teneur en eau :

Degré de saturation :

Indice des vides :

Porosité :

Vs

Vve

Ws

Www

V

Vvn

100Vv

VwSr 100

Ww

WwSr

sat

Relations entre les paramètres

n e d ’

n e / (1+e) 1 - (d / s) 1- [ ‘ / (s - W) ]

e n / (1-n) (s / d) - 1 [ ( s - W ) / ’ ] - 1

d s (1-n) s / (1+e) [s / (s - W) ] ’

s (1-n)(1+w) s(1+w)/(1+e) d.(1+w) ['/(s - W)].[ s (1+ W)]

‘ (s - W)(1-n) (s - W)/(1+e) d((s - W)/ s)

a- Tableau de correspondance

Relations entre les paramètres

b- Calcul littéral :Exemple : Exprimer la teneur en eau « e » en fonction de la porosité « n ».

Par définition :V

Vvn

VsVVsVv

1

VsV

1

e

VsVs

VsV

1

e

Vs

Vs-V1

e

VsVv

1

e

e1

e

Relations entre les paramètres

c- Démonstration par schéma :

On pose le volume ou le poids qui constitue de dénominateur de l ’expression d ’un paramètre connu égal à 1.

Va

Vw

Vs

VvV

Wa = 0

Ww = Vw w

Ws = Vs s

W

Air

Eau

Solide

VolumesPoids