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8/14/2019 essais.pdf

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UNIVERSIT DE THIES

UNITE DE FORMATION ET DE RECHERCHES

SCIENCES DE LINGENIEUR

_____________________

Laboratoire de Mcanique des sos

Ra!!ort de Tra"au# !ratiques de Mcanique

des sos


2/24

Rapport des TP de Mcanique des Sols Licence Gnie CivilUFR - SI

2

$!tion: Gnie civil

Grade: Licence

Anne : 2012/2013

Prsent par : Encadreurs

Ibra DER M. DIONE

Al Hassana Abdoudoulah FATY M. FAYE

Oumar DIA

Cheikh DIOUM Laborantin

Mame Mor MBAYE M. NIANE

Assane DIOP

C!i"#$%&nie M&'(e H FE)ON


3/24


3

INTR$DUCTI$N GENER%LE

D&n" le "$*ci 'e !&li"e! 'e" $*v!&+e" '&n" n,i-%$!#e .*el lie* il e"# nce""&i!e 'e &i!e 'e"

#*'e" +$#ecni.*e" &v&nce" Ce" #*'e" %e!-e##!$n# 'e c$nn&i#!e l& n*!e 'e" "$l"

le*! c$-%$"i#i$n e# l& !%&!#i#i$n 'e" +!&in" .*i le c$-%$"en# $*! cel& n$*" &*!$n" !&li"e! &* l&4$!$i!e 'e" #*'e" 'e !ec$nn&i""&nce 'e" "$l"

Ain"i 'i!en#e" #5%e" 'e #!&v&*6 %!i.*e" "e!$n# *#ile" %$*! *ne 4$nne -&i#!i"e 'e" "$l"

"&v$i! :

E""&i !$c#$! G!&n*l$-#!ie Li-i#e ',ATTER)ERG E.*iv&len# "&4le e# %$i'" "%cii.*eT$*" le" #!&v&*6 %!i.*e" "e e!$n# &* l&4$!$i!e +$#ecni.*e


4/24


4

ESS%I &'ANAL7SE GRANULOMETRI8UE

INTRODUCTION'

L,&n&l5"e +!&n*l$-#!i.*e e"# l9$%!i$n .*i c$n"i"#&n# #*'ie! l& !%&!#i#i$n 'e"

'i!en#" +!&in" '9*n c&n#ill$n en $nc#i$n 'e le*!" c&!&c#!i"#i.*e" %$i'" #&ille e#c;

H&4i#*elle-en# l9&n&l5"e +!&n*l$-#!i.*e $*!ni# le" %!$%$!#i$n" 'e +!&in" 'e 'i!en#"

'i&-e"

En $nc#i$n 'e l& 'i-en"i$n e# '* n$-4!e 'e" +!&in" c$-%$"&n# *n +!&n*l $n 'n$--e

le" +!&n*l" ine" "&4le" +!&vill$n" $* c&ill$* Ce%en'&n# %$*! *n +!&n*l '$nn #$*" le"

+!&in" .*i le c$n"#i#*en# n9$n# %&" #$*" l& -?-e 'i-en"i$n

$*! cel& $n %!$c


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5

Granuarit: Di"#!i4*#i$n 'i-en"i$nnelle 'e" +!&in" # G!&n*l$-#!ie: E#*'e 'e l&

+!&n*l&!i#

Ta(is)t: &!#ie 'e l9c&n#ill$n %&"" #!&ve!" le" -&ille" '* #&-i"

Re*us: &!#ie 'e l9c&n#ill$n .*i n9e"# %&" %&""e #!&ve!" le" -&ille" '* #&-i"

Re*us cu(u: C9e"# l& "$--e 'e #$*" le" !e*" cel*i '* #&-i" l*i -?-e %l*" #$*" le" !e*"

'e" #&-i" 'e -&ille %l*" +!&n'e Il %e*# ?#!e e6%!i- en +!&--e $* en 'e !e*" c*-*l"

+UT du T, '

D#e!-ine! l& +!$""e*! e# le %$*!cen#&+e en %$i'" 'e 'i!en#e" $!-e" 'e +!&n*l"

c$n"#i#*&n#" le" c&n#ill$n"

T!&ce! l& c$*!4e +!&n*l$-#!i.*e

D#e!-ini$n 'e c$eicien# '9*ni$!-i# CU e# c$eicien# 'e c$*!4*!e CC

,rinci!e d-essai'

L9e""&i c$n"i"#e cl&""e! le" 'i!en#" +!&in" c$n"#i#*&n#" l9c&n#ill$n en *#ili"&n# *ne "!ie

'e #&-i" e-4$@#" le" *n "*! le" &*#!e" '$n# le" 'i-en"i$n" 'e" $*ve!#*!e" "$n#

'c!$i""&n#e" '* &*# ve!" le 4&" Le -!i&* #*'i e"# %l&c en %&!#ie "*%!ie*!e 'e"

#&-i" e# le" cl&""e-en#" 'e" +!&in" "9$4#iennen# %&! vi4!i$n 'e l& c$l$nne 'e" #&-i"

Matrie Utiis'

De" #&-i" '$n# le" $*ve!#*!e" c&!!e" 'e 'i-en"i$n n$!-&li"e "$n# !&li"" %&!#i! '9*n

-&ill&+e -#&lli.*e $*! *n #!&v&il '9e""&i $n *#ili"e *ne c$l$nne 'e #&-i"

Matriau Utiis'

B>+ L!i#e


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6

,RE,%R%TI$N DES ECH%NTILL$NS

L& .*&n#i# *#ili"e! '$i# !%$n'!e 'i!en#" i-%!i" .*i "$n# :

Il &*# *ne .*&n#i# &""e +!&n'e %$*! .*e l9c&n#ill$n %*i""e ?#!e !e%!"en#i

Il &*# *ne .*&n#i# &""e &i4le %$*! .*e l& '*!e 'e l9e""&i "$i# &cce%#&4le e# .*e le"

#&-i" ne "$ien# %&" "*!" e# '$nc in$%!&n#"

Descri!tion de -essai'

Le -!i&* "e!& "c l9#*ve *ne #e-%!*!e -&6i-&le 'e 10B C

E-4$i#e! le" #&-i" le" *n" "*! le" &*#!e" '&n" *n $!'!e #el .*e l& %!$+!e""i$n 'e" $*ve!#*!e"

"$i# c!$i""&n#e '* 4&" 'e l& c$l$nne ve!" le &*#

En %&!#ie in!ie*!e $n 'i"%$"e *n $n' #&nce .*i %e!-e##!& 'e !c*%!e! le" ille!" %$*!*ne &n&l5"e c$-%l-en#&i!e

Le -!i&* #*'i e"# ve!" en &*# 'e l& c$l$nne 'e #&-i" e# celleci e"# !e-*e (*".*,

ce .*e #$*" le" l-en#" %&""en# #!&ve!" le" 'i!en#" #&-i"

Le !e*" '* #&-i" &5&n# l& %l*" +!&n'e -&ille e"# %e" S$i# R1l& -&""e 'e ce !e*"

Le !e*" '* #&-i" i--'ie-en# in!ie*! e"# %e" &vec le !e*" %!c'en# S$i# R2l& -&""e

'* 'e*6i


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7

20 1 2KJ 2

2 12B 1B 1J2

0 0 1K 3KB 3J2

3 0B 2KJ1 BK22 BJ

3J 3 1B 3BK2 1 JJJ

3 02 3K01 02 10

32 12B 130 2J 2K2

30 0 2 B B 32

2 0B BK K 1

2J 031B J0K K2 1 B3

2 02 K KB 2

22 012B J2 K2 B

20 00 KB KK1J K2

F$n' 2

Av&n#


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Rapport des TP de McaniqueUFR - SI

Cacu des coe**icients '

C*DJ0/D10 $!-*l

CCD2

30/D10DJ0 C

D10 0B--

D30 3B --

des Sols

8

'e HAEN

EFFICIENT DE COR)URE

C*1BJ

icence Gnie Civil


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DJ0 --

A%!


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10

ESSAI2: LIMITEDATTERBERG

INTRODUCTION

En gotechnique, les limites dAtterbergdfinissent la fois un indicateur qualifiant laplasticit dun sol, mais aussi lessai qui permet de dfinir ces indicateurs. Cet essai a ttabli par lagronome sudois Atterberg.

La teneur en eau dun sol peut en effet beaucoup varier au cours des oprations deterrassements.

I. BUT ET PRINCIPELe but de cet essai est de pouvoir dterminer la teneur en eau qui correspond auxchangements dtat des matriaux c'est--dire la limite de liquidit et la limite de plasticit.

Les limites dAtterberg sont des paramtres gotechniques destins identifier un sol et caractriser son tat au moyen de son indice de consistance.

II. MATERIEL ET METHODE


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11

MATERIEL

Pour la limite de liquidit :

Appareil de Casagrande (bti) Outil rainurer Coupelle de Casagrande Verre de montre Spatule Balance Sche cheveuxPour la limite de plasticit :

Plaque de marbre (pour travailler lchantillon) Sche cheveux tuve SpatuleMETHODE OPERATOIRE

Lessai seffectue sur le mortier du sol (fraction infrieure 400 m).

Limite de liquidit: Le sol est mlang une quantit d'eau. La pte obtenue est place dansune coupelle de 100 mm de diamtre environ. On trace sur la pte lisse une rainurenormalise avec un outil spcial. l'aide d'une came, on fait subir une srie de chocs lacoupelle. On observe en fin d'exprience le contact des deux lvres de la rainure. La limite deliquidit est la teneur en eau en % qui correspond une fermeture entre 15 et 35 chocs.

Limite de plasticit: On mlange l'chantillon avec des quantits variables d'eau; on faonneavec la pte un rouleau de 6 mm de diamtre pour une centaine de mm de longueur. Puis onatteint 3mm de diamtre en le roulant (souvent avec les doigts), aprs 5 10 allers-retoursmaximum. La limite de plasticit est la teneur en eau en % du rouleau qui se fissure et se briselorsqu'il atteint un diamtre de 3 mm.

La prcision de lessai est de lordre du demi-point de teneur en eau pour la dtermination dela limite de liquidit et du point de teneur en eau pour la dtermination de la limite deplasticit.

III. PRESENTATION ET EXPRESSION DES RESULTATSCalcule des teneurs en eau

w= ()*100

W : teneur en eau(%)Pe = (Psat-Ps): poids de leau(g)


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12

Ps : poids de lchantillon sec(g)Poids de leau =poids total humide-poids de lchantillon sec

WL= WN()

0.121

WL: limite de liquidit(%)WN : teneur en eau correspondant au nombre de coups(%)

Tableau pour la limite dlasticit

Numros T 29 W RMasse de lchantillon sature(g) 12 13 14 12Masse sec(g) 7 9 10 9Nombre de coups 20 24 28 32WN(%) 71.14% 44.44% 40% 33%

Courbe de la teneur en eau en fonction du nombre de coup :

La teneur en eau limite est gale a : WL=41.2%

Tableau pour la limite de plasticit

Numro 30 Y

Masse total humide 04 02Masse sec 03 01.5WN 33% 33.33%

Limite de plasticit : elle est gale la moyenne des teneur en eau

WN=.

%=33.16%

0

10

20

30

H0

B0

J0

L0

I0

20 2H 2I 32

.N/01

PN:A;


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13

CALCULE DE IP:INDICE DE PLASTICITE

IP=WL-WP=41.2-33.16=8.04%

CALCULE DE IC=

INTERPRETATION DES RESULTATS!IP!1 "#$ $'#" (#") (*+, -$#" / $" #0 &,$ &0/*-$,D/" "#+, ,2 "# $(, , #" 4/, $"*-$,5," $+ 0/ (, &0/*)* , (,0*-$*(* ($" #0. L, #0 -$, 0#" / #4,"$ , $" #0 &,$ &0/*-$,

ONLUSIONL$(, $+ 0,/* 0*5*, (/,+4,+7 "#$ / &,+5* (, +/),+ 0/ )#$+4, (, 0/ ,",$+ ,",/$ ," 8#")*#" ($ "#54+, (, )#$& , (, (,+5*",+ 0/ 0*5*, (, 0*-$*(*. A*"* 9 &/+*+(, 0*"(*), (, &0/*)* "#$ $'#" (*+, (/" -$,0 / , 0, #0 $(*.


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ESS

INTRODUCTION

Lquivalentdesableest un idun"&4le ou d'une+!&ve Il in

essentiellement&!+ile*"e, vggalement lessai qui permetsable piston ou, plus simple

Le but de cet essai est de dte

La prsence dlments fins (modifier le comportement et amicrofissures.

Lessai consiste verser un cl$c*l&n#e dans un cylindre graparticules de sable de lchantfloculant afin de faire remonte20 min, les hauteurs des proddu sable sur hauteur totale, ex

des Sols

14

I 3:EQUIVALENT DE SABLE

dicateur, utilis en+$#ecni.*e, caractrisadique la teneur en lments fins, dorigine

tale ou organique la surface des grains. Cee dterminer cet indicateur. On parle d esent, d essai dquivalent de sable

I. BUT ET PRINCIPEminer la proportion relative de sol fin et de s

articules argileux) dans un sable dun mortiebaisser ladhrence pate-ciment-granulat et c

hantillon de sable et une petite quantit de"$ du et dagiter de faon dtacher les revte

illon. On complte alors le sable en utilisantr les particules de fines en suspension au-desits sont mesures. Lquivalent de sable est lrim en pourcentage .

icence Gnie Civil

t la propret

terme dsigneai dquivalent de

ol grenu.

r ou de bton peutrer des

l*#i$nments argileux desle reste de solutionsus du sable. Aprse rapport hauteur


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15

II. MATERIELS ET METHODE

MATERIEL Deux chantillons de 120g de sol passant au tamis 5mm De leau distille Deux prouvettes Un agitateur manuel Un piston Une rgle en cm Une solution lavante Un entonnoir Des rcipients Un chronomtre

METHODE

On remplir lune des prouvette avec de leau distille, jusquau premier trais de jauge puis onverse 120g de sol (par exemple le sable de mer) dans lprouvette on laisse le mlange serepos pendant 10 mn. Lprouvette est bouche et pos sur lagitateur manuel pourhomogniser le mlange pendant 90 tours.

On lave le mlange tout en remplissant avec une solution lavante en agitant jusquau

deuximes trais de jauge, puis on laisse dcanter la solution pendant 20mn et on mesure h1,h2et h2 .Cette exprience sera rpte avec une deuxime prouvette 5mn aprs avoir dbut lapremire. Ce mme essai sera fait avec un autre type de sol (par exemple le sable de dune).

PRESENTATION DES RESULTATS

Calcule de ES=:;:< >et de Esv=

:?;:< *100

PREMIERRE ESSAI :

ESSAI AVEC DU SABLE DE MERH1=26.6cm

H2=9.5cm

H2=6.6cm

ES=@ .B.BC1=37.71%

Calcule de ESv


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16

ESv=@ B.BB.BC 1 = F.G1%

ESSAI AVEC DU SABLE DE DUNEH1=24.2

H2=9.7

H2=4.8

ES=@ .H.C1=F.G%

ESv=@ .J.C1=1K.G3%

DEUXIEME ESSAI

ESSAI AVEC DU SABLE DE MERH1=24.6cm

H2=9.6cm

H2=8.3cm

[email protected]

.BC1=3K.%ESv=@ J..BC 1 = 33.FM%

ESSAI DU SABLE DE DUNEH1= 25cm

H2= 9.5cm

H2= 4.8cm

[email protected] 1 = 3 G %

ESv= (.J1=1K.%

INTERPRETATION DES RESULTATS

Dans cette essai les quivalents de sables ES< 60% et ESv


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17

quivalent de sable plus important que celui du sable de dune nous en dirons que le sable dedune est plus argileux que celui du sable de mer donc pour les construction douvrages il estprfrable d utiliser le sable de mer que lon a tudi en laboratoire au dtriment de celui dusable de dune

CONCLUSION

Lessai quivalent de sable est une tude intressante en gotechnique qui nous renseigne surle comportement en teneur en argile dun sol. Pour notre essai nous avons deux chantillon desable (sable de mer et sable de dune) daprs le rsultat que nous avons obtenus nousconcluons que le sable de mer est plus efficace que celui de dune.


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18

ESSAI 4 :POIDS SPECIFIQUE DES GRAINS SOLIDE

INTRUDUCTIONLepoids spcifique(par traduction littrale de l'anglais specific Wright) ou poidsvolumique est le poids par unit de volume d'un matriau. Le symbole du poids spcifiqueest(lalettre grecque gamma).

I. BUT ET PRINCIPELessai permet de dterminer le poids spcifique s des grains solides. Ce dernier est unparamtre important pour la caractrisation de lindice des vides, de la porosit et surtout deltat de saturation dun sol.

II. MATERIELS ET METHODEMATERIELS

2 chantillons de sol (sable de mer par exemple) de 50g passant au Tamis 0,42mm Tamis 0,42mm norme ASTM (on prendra 0,40mm pour la norme AFNOR) 2 pycnomtre de 100ml chacune Une balance lectronique (sensibilit 0.001g prs) De leau distille Un entonnoir


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19

Thermomtre Pissette Pompe air 2 rcipients

METHODE

Aprs tamisage on prend 2 tas de 50g, on pse le pycnomtre seul P1tout en sassurant quilest sche puis on le remplit avec de leau distille jusquau trait de jauge lensemble a unpoids P2.

Ensuite On verse leau et on dessche le pycnomtre puis on le remplit avec les 50g dumatriau (le poids matriau+pycnomtre= P3) et on complte avec de leau distille (le poids

total est P4).

PRESSENTATION DES RESULTATS

La formule du poids spcifique est =QQ

QQQQ

: estuneconstantedpendantdelatemprature = 0.99688165

P1 : poids du pycnomtre seul

P2 : poids pycnomtre + eau

P3 : poids pycnomtre + matriau

P4: poids pycnomtre + matriau +eau

Tc: temprature du liquide

Apres pesage nous avons

Prise 1 prise 2

P1= 107g P1= 106g

P2= 353g P2= 352g

P3= 157g P3= 156g

P4= 383g P4= 382g


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20

= HH.BJBHJH = 3.11g/cm3 BB.BJBBJB =2.37g/cm

3

=27,4kN/m3

INTERPRETATION

Il ya une lgre diffrence entre la valeur du poids spcifique entre les deux prise (sable demer).

Cela est due par le fait que la proportion de particule solides n est pas uniformement repartiecela depend donc de la caractristiques physique des sols, mais elle est denviron 26kN/m3 a27kN/m3pour le sable

CONCLUSIONLe poids spcifique des grains solides reprsente la rpartition de grains dans un chantillonde sol donn. Elle est utile en construction et permet de connaitre le type de sol a utilis pourle mortier du bton arm.


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21

ESSAI 5 : Proctor

INTRODUCTION

L'influence de la teneur en eau sur le rsultat d'un compactage a t tudie ds 1933 parl'ingnieur amricain Proctor, qui a mis au point l'essai de compactage qui porte son nom.Lessai Proctor consiste dterminer la teneur en eau optimal et sa densit sche maximalpour un sol de remblai donn et des conditions de compactage fixes.

On se rfre presque exclusivement lessai Proctor normal en construction de remblai engrandes masses (barrages, remblais routiers).

I. BUT ET PRINCIPELe but de cet essai est de pouvoir classer les sols suivant leurs qualits et leurs possibilits deremploi. Une telle tude permet dapprcier les qualits du sol ainsi que son comportementprobable au compactage.

Un chantillon de sol, de teneur en eau connue, est compact dans un moule, aux dimensions

Normalises, par l'action de la chute d'une dame. Le poids et la hauteur de chute de cettedernire sont galement normaliss. La teneur en eau du sol test est matrise en tuvantl'chantillon, puis par adjonctions de quantits prcises d'eau. Une srie d'essais est ralise

pour diffrentes teneurs en eau, le rsultat de chacun produisant un couple de valeurs ( ,Vdonc un point de la courbe de compactageII. MATERIELS ET METHODES

MATERIELS

Les matriels utiliss dans cet essai sont :

Prise 5kg de latrite part essai Moule CBR (California Bearing Ratio): pour les matriaux de diamtre suprieur a

5mm et inferieur 20mm Dame Proctor modifie Disque despacement


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Rgle araser Tamis (5mm a 20mm) Bacs dhomognisation pour la prparation du matriau Truelle, spatule, pinceau Eprouvette gradue 150ml environ Balance de prcision Etuve 105W5 Poinonneuse CBR (piston de section 19,36cm) Vitesse denfoncement (1,27mm /min, force maximale gale a 50kN) Disque de papier filtre (au fond du moule CBR pour viter la perte de fines sols)

METHODE OPERATOIRE

On effectue au pralable un essai Proctor pour pouvoir connaitre la teneur en eau optimal et ladensit sche maximale.

Apres quartage on prlve 6kg de lchantillon que lon tamise au tamis 20mm, les grainssuprieur 20mm sont dissqus et remis dans lchantillon.

Lchantillon est mouill une quantit deau gale sa teneur en eau optimal, aprsmalaxage dans un bac il est subdivis en cinq parties gales.

Chaque partie est mise dans le moule C.B.R. (California Bearing Ratio) : 15,2 cm de diamtreet 15,2 cm de hauteur a laide dune truelle puis compact au moyen d'une dame de 2,490 kg,tombant d'une hauteur de 30,5 cm (1pied). L'essai est ralis en cinq couches de plus oumoins 4 cm d'paisseur qui reoivent chacun 55 coups pour le moule CBR.

On pse lchantillon compact puis on prlve 500gde sa partie la plus humide (cest dire lapartie se trouvant au milieu) qui sera tuv a 105c W 5 pendant 24h.Ce processus sera rpte pour cinq essai en diffrentes teneur en eau (2%,4%,6%,8%).

III. PRESENTATION ET EXPRESSION DES RESULTATSOn dtermine :

La teneur en eau = XYXZXZ *100

Le poids volumique apparent [ =XY

\]^_`

Le poids volumique dun sol sec V =a

b

Apres tuvage chaque chantillon sera pes et nous avons le tableau suivant.

% deau ajoute 2% 4% 6% 8%

Poids du matriauhumide

4168g 4291g 4487g 4372g

Volume du moule 2758,16cd 2758,16cd 2758,16cd 2758,16cd


23/24


23

Poids volumiquehumide

1,51g/cd 1,55 g/cd 1,62 g/cd 1,58 g/cd

Poids volumiquesec

1,33 1,32 1,37 1,29

N tare A C 3 Y9 4

Poids totalhumide

500g 500g 500g 500g

Poids total sec 439g 427g 424g 408g

Poids de leau 61g 73g 76g 92g

Poids de la tare 78g 35g 34g 34g

Poids du matriausecTeneur en eau 13,89% 17,09% 17,92% 22,55%

Teneur en eaumoyenne

19,44% 23,92% 25,08% 31,56%

Courbe1 : poids volumique sec en fonction de la teneur en eau wTeneur en eau optimal : efg=17,92%Poids volumique sec maximal : Vhij=1.62k lcd

IV. INTERPRETATIONLa courbe a l'allure d'une cloche, elle passe par un maximum que l'on appelle optimumProctor. Cet optimum correspond une teneur en eau optimale gal aefg=17,92%correspondant a un poids volumique sec gal a 1,62g/cdNB: le terme optimum Proctor dsigne le Voptimal que l'on peut faire atteindre un soldonn pour une nergie de compactage donne. Ce terme ne dsigne pasla teneur en eau laquelle l'optimum correspond. La confusion est frquente. Cette allure s'explique par le rle

12H

12J

12I

13

132

13H

13J

13I

13IK 1L0K 1LK2 22BB

5'


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Rapport des TP de Mcanique des Sols Licence Gnie CivilUFR SI

lubrifiant de l'eau dans le processus de compactage. Un sol 'trop sec' sera le sige defrottements importants entre les grains de sol. Un sol trop humide, par contre sera moinssusceptible d'tre compact car une partie importante de l'nergie de compactage seraabsorbe par l'eau (incompressible) et ne sera donc pas communique aux grains de sol.

CONCLUSION :

Chaque sol est caractris par ses Vhij, qui correspondent chacun une teneur en eauunique et prcise, et un type d'essai (PN ou PM). Les cahiers des charges exigeront le caschant, que les sols soient compacts jusqu' un [Vdonn, par exemple 95% du PN(remblais), ou 95% du PM, ou 100% du PN (pour les 50 premiers cm de sol),Sur le chantier, le sol a une teneur en eau donne naturelle, ventuellement non uniforme

Si celle-ci est suprieure efg(teneur en eau qui correspond l'optimum Proctor), onpeut imaginer d'asscher le terrain, ce qui est pratiquement impraticable Si

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