ctn504 cours 5
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CTN504 – Mécanique des sols
Cours CTN 504
Mécanique des sols
Li Li, ing., Ph.D
Professeur en géotechniqueDépartement de génie de la construction
Bureau: A-1484Courriel: [email protected]
CTN504 – Mécanique des sols
Références supplémentaires:CGS 2006. Canadian foundation engineering manual. 4th edition, Bitech Publisher.
McCarthy, D.F. 2002. Essentials of soil mechanics and foundation: Basi geotechnics. 6th edition, Prentice Hall.
CTN504 – Mécanique des sols
Construction Excavation
Mouvement ou déplacement des sols
CTN504 – Mécanique des sols
Définitions
Le tassement d'une structure est le résultat de la déformation du sol de fondation. L'origine de cette déformation peut être un ou plusieurs suivant(s):– La déformation sous une charge totale croissante est appelée
"mouvement" ou "déplacement".– Le changement de volume associé à la diminution du volume
d'air, provenant d'un effet dynamique ou d'un chargement statique, est appelé "compactage".
– Les changements de volume progressifs associés à une réduction de la teneur en eau du sol est appelé "consolidation".
– La déformation sous contrainte effective constante est appelée "fluage".
CTN504 – Mécanique des sols
Composantes du tassement
Pour les sols argileux, le tassement total, st:
où si = tassement immédiate (déformation élastique des fondations structurales, fûts de pieu par exemple);
sc = tassement de consolidation (variation de teneur en eau);
ss = tassement secondaire (fluage).
Pour les sables, le tassement total, st:
où le tassement immédiate, si, comprend le tassement élastique, se, et le tassement de consolidation (appelé plutôt "compression"), sc:
scit SSSS
sit SSS
cei SSS
CTN504 – Mécanique des sols
Consolidation des argiles
pression interstitielle excessive
u
CTN504 – Mécanique des sols
Œdomètre ou consolidomètre et essais de consolidation
Œdomètre à anneau flottant
Œdomètre à anneau fixe
Échantillons non-remaniés:
Dimension de l'échantillon
D : H = 2.5 ~ 5
CTN504 – Mécanique des sols
Contrainte de préconsolidation
Particularité des sols: "mémoire"
Courbe de recompression
"Cassure" indiquant 'vc et une argile (absent pour les sables et silts)
CTN504 – Mécanique des sols
État de consolidations
Le rapport de surconsolidation OCR (over consolidation ratio):
où 'p = contrainte de préconsolidation; 'vo = contrainte vertical effective due au poids des terres.
Un sol sera― Normalement consolidé si 'p = 'vo (OCR = 1); ― Surconsolidé si 'p > 'vo (OCR > 1); ― Sous-consolidé si 'p < 'vo (OCR < 1).
CTN504 – Mécanique des sols
Sous-consolidation 'p < 'vo (OCR < 1)
Remblais récents
'p = H - w(H+h) = subH - wh
'vo = H - wH = subH
OCR = 'p/'p = 1 – (wh)/(subH) < 1
H
h
CTN504 – Mécanique des sols
Détermination de la contrainte de préconsolidation 'p
Construction de Casagrande
ou
1
2
3
4
5
'p Casagrande = 'vc B
'p probable = 'vc C
'vc D 'p 'vc E
CTN504 – Mécanique des sols
Des sols américain légèrement surconsolidés
sable
silt
CTN504 – Mécanique des sols
Moraines glaciaires du Canada fortement surconsolidées
• Pression de préconsolidation élevée• indice de vide faible
CTN504 – Mécanique des sols
Influence de remaniement sur les courbes de consolidation
CTN504 – Mécanique des sols
Comportement d'une argile sensible
Intact1. "Cassure" très raide;2. Avant cassure;3. Après cassure;4. Indice de vide.
Remanié
CTN504 – Mécanique des sols
Consolidation d'une "argile" mexicain
Intact1. "Cassure" très raide;2. Avant cassure;3. Après cassure;
4. Indice de vide trop élevé (n > 90%).
"argile sensible"
CTN504 – Mécanique des sols
Consolidation d'une argile gonflant américaine
Essais de gonflement à volume constant
mouillage
pression de gonflement
CTN504 – Mécanique des sols
Consolidation d'un autre silt
Caractéristiques• Manque de "cassure"• Difficile de déterminer 'p
CTN504 – Mécanique des sols
Consolidation d'une tourbe
Caractéristiques:• Indice de vide très élevé• Concave vers le haut• Difficile de déterminer 'p
CTN504 – Mécanique des sols
Coefficient de compressibilité, av
Par définition, av > 0
(erreur de signe dans l'Exemple 8.3)
e1
e2
'1 '2
CTN504 – Mécanique des sols
Coefficient de changement de volume, mv
dv v
mv
1
01 e
ev
0
0
1 e
eev
00 11
'/
' e
a
e
dde
d
d vv
v
v
01 e
am vv
CTN504 – Mécanique des sols
Module œdométrique, D ou Eœd
mv
11
D
vv
voed md
dED
1'
CTN504 – Mécanique des sols
Indice de compression, Cc
C'est la pente de la courbe de compression vierge:
CTN504 – Mécanique des sols
Indice de compression modifié, Cc
Cc
1
1
2
12
'
'log'log'log
v
v
vv
v
v
v
vc d
dC
vc d
deC
'log
0
0
1 e
eev
01 e
ded v
01 e
CC cc
CTN504 – Mécanique des sols
Indice de recompression, Cr
C'est la pente de la courbe de recompression (rebondissement):
1Cr
vr d
deC
'log
CTN504 – Mécanique des sols
Indice de recompression modifié, Cr
Cr1
v
vr d
dC
'log
01 e
CC rr
CTN504 – Mécanique des sols
'v0 = 'p
1. Construction 'v > 0, tassement. À considérer la courbe de compression vierge
2. Excavation 'v < 0, gonflement. À considérer la courbe de recompression.
Cas d'une argile normalement consolidée
1Cr
'v0 = 'p
CTN504 – Mécanique des sols
Cas d'une argile surconsolidée
Eqs. (8.16) et (8.17) Eqs. (8.18) et (8.19)
CTN504 – Mécanique des sols
Méthode de Schmertmann (1955)
Argile normalement consolidée Argile surconsolidée
Déduction des courbes de consolidation sur le terrain
CTN504 – Mécanique des sols
Estimation des indices de compressionÉquation de Terzaghi et Peck (1976):
Invalide si sensibilité > 4 et wL >100% ou si teneur en matière organique élevée.
En général:• Cr (5 ~10%)Cc
• 0.035 Cr 0.015