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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