ISET de SILIANA Dpartement de Gnie CivilGotechnique-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Chapitre 1:

PROPRIETES PHYSIQUES ET IDENTIFICATION DES SOLSI. Les paramtres de dfinition des sols:

1. Modle lmentaire dun sol

Un sol tant compos de grains solides, deau et dair, on peut rassembler chaque phase en un volume partiel unique de section unit. Les notations suivantes sont utilises :

Va : volume de lair

Vw : volume de leau

Vs : volume des grains solides

Vv = Va + Vw : volume des vides

V = Vv + Vs : volume total du sol

W w: poids de leau

Ws : poids des grains solides

W = Ww + Ws : poids total

2. Les poids volumiques

poids volumique total humide h = w / v.

poids volumique satursat = w / v.

poids volumique sec d = ws / v.

poids volumique des grains solides s = ws/ vs. (26 28 KN/M3 soit 27 KN/M3)

poids volumique de leau w= ww/ vw poids volumique djaug (lorsque le sol est entirement immerg) = sat - w gravit spcifique Gs = s/ w3. Les paramtres dtat

Lindice des vides:

e = Vv / VsLa porosit:

n = Vv / V

La teneur en eau:

W% = Ww / Ws . 100 %

Le degr de saturation:Sr = Vw / Vv . 100 %.

4. Relation entre les paramtres:

Les paramtres que lon vient de dfinir ne sont pas indpendants. Il est courant que lon ait besoin de calculer certains dentre eux partir de la mesure des autres. Les relations les plus importantes sont les suivantes:

d = / (1+w)

d = s / (1+e)

e = (s/ d) 1

Sr = w.Gs / e

II. Identification des sols:

Plusieurs essais sont des essais didentification. Parmi ceux-ci, granulomtrie et teneur en eau concernent le squelettedu sol et ne renseignent absolument pas sur les relations entre grains. Les limites dAtterberg, lessai au bleu et lessai Proctor sont au contraire des essais qui tiennent compte des relations intergranulaires.

Mais tous ces essais didentification sont effectus en remaniant le sol. Ils ne sont donc pas suffisants pour tudier un sol en place - une fondation douvrage par exemple. Surtout, ils ne peuvent pas renseigner sur lhistoiredu sol (au sens gologique). Dautres essais le permettront.

1. Essai granulomtrique:

La courbe granulomtrique reprsente le pourcentage en poids des grains de dimension infrieure D en fonction de la dimension D dun grain. On lobtient par tamisage pour les grains de dimension suprieure 80 m et par densimtrie pour les grains de dimension infrieure 80 m. En densimtrie, Dest le diamtre dune sphre de mme poids que le grain. En tamisage cest la maille du tamis.

Figure 1.2: Courbe granulomtrique

Soit Dx la dimension de grain correspondant x% en poids de tamist. On appelle coefficient duniformit (ou de HAZEN) le rapport D60 / D10.

Un sol tel que D60 / D10 3est dit granulomtrie tale.

Par exemple, sur la courbe de la figure ci-dessus :

D60 = 0,5 mm et D10 = 4 m. Do D60/D10= 125

2. Essais sur sols pulvrulents:

Densit relative Dr (ou indice de densit Id)

Exprience 1: On fait tomber du sable dans un rcipient dune faon ts tendue et relche, dans cet tat le sable est lche et son foisonnement est maximum, donc son indice des vides est maximum: soit emax.

Exprience 2: On continue lexprience 1 en faisant vibrer le rcipient, les grains du sable vont se rarranger en occupant le maximum des vides existants entre eux, donc lindice des vides est minimum: soit emin.

Ces deux expriences correspondent aux tats de foisonnement extrmes dans lesquels le sol peut se trouver. A ltat naturel on dtermine lindice des vides correspondant soit e; on dfinit la densit relative:

Dr = (emax e) / (emax - emin)

Pour un sol lche e emax Id 0.

Pour un sol serr e emin Id 1

Equivalent de sable: ES

L'essai d'quivalent de sable, a pour but d'valuer la proportion relative d'lments fins contenus dans le sol et dont la prsence en quantit notable peut modifier le comportement mcanique.

C'est un essai empirique, simple, rapide et ne ncessitant qu'un appareillage trs lmentaire. Il permet de contrler sur place la constance de certaines qualits de matriaux mis en uvre sur chantier une cadence rapide. Il est trs largement utilis, en particulier en gotechnique routire.

Principe:Lessai consiste oprer sur lchantillon de sol (fraction du matriau dont les lments sont infrieurs 5 mm) un lavage nergique de manire te sparer de ses matires fines.

Lprouvette contenant le sol et la solution lavante est soumise 90 cycles de 20 cm damplitude en 30 secondes. La solution utilise a, en outre, un pouvoir floculant sur les argiles et les collode

On laisse la solution se dcanter. Lesable vrai se dpose dans le fond de la burette jusqu un niveau h, qui peut tre mesur. Au-dessusdu sable, se dpose le floculat gonfl par la solution.

On peut distinguer un deuxime niveau h1 qui spare le liquide contenant le floculat du liquide transparent de solution lavante dcant. On dtermine lerapport entre la hauteur du dpt solide h2 et lahauteur du niveau suprieur du floculat h1..

Ordre de grandeur

NatureES

Sable pur et propre

Sol non plastique

Sol plastique

Argile pur100

40

20

0

3. Essais sur sols fins:

Limites dAtterbergLe comportement dun sol fin dpend normment de sa teneur en eau. La consistance du sol varie dans des limites trs larges avec:

La quantit deau interstitielle contenue dans ses pores,

Lpaisseur des couches deau adsorbe.

Pour classer les sols fins, Atterberg a dfini arbitrairement, en fonction de la teneur en eau, des limites qui marquent la transition dun tat donn du sol un autre.

Limite de retrait (LR): Elle marque le passage du sol de ltat solide sans retrait ltat solide avec retrait. Elle est dtermine sur un chantillon de sol fin auquel on ajoute de leau (jusqu lobtention dune pte consistance moyenne), en valuant la variation de volume relative de lchantillon avant et aprs schage.

Limite de plasticit (LP): Elle marque le passage du sol de ltat solide avec retrait ltat plastique. Elle est dtermine sur un chantillon de sol fin auquel on ajoute de leau (jusqu lobtention dune pte plus facile modeler). On forme manuellement des rouleaux de longueur variant entre 10 et 15 cm et de diamtre gal 3 mm environ.la limite de plasticit du sol est atteinte lorsque lun des deux cas suivant est ralis:

Le rouleau prsente des fissures ou il se casse ventuellement,

Le rouleau est cass en le soulevant de 1 2 cm par son milieu.

Limite de liquidit (LL): Elle marque le passage du sol de ltat plastique ltat liquide. Elle est dtermine sur un chantillon de sol fin auquel on ajoute de leau jusqu lobtention dune pte homogne quon rpartit, selon un mode opratoire donn, dans une coupelle de Casagrande. A laide dun outil rainurer on ralise une rainure dans la pte suivant laxe de la coupelle. Puis on soumet la coupelle une srie de chocs selon une cadence donn, lorsque la fermeture de la rainure est ralise sur 1 cm environ on note le nombre de coups N correspondants et on dtermine la teneur en eau sur un chantillon pris de la rainure. La limite de liquidit est la teneur en eau correspondant 25 coups. Si le nombre de coups est compris entre 15 et 35, on peut dterminer cette limite partir de lexpression:

LL = W (N / 25)0,121Pour avoir une ide de ltendue du domaine plastique, on a dfini lindice de plasticit:

IP = LL - LP

On a dfini aussi lindice de consistance qui indique la teneur en eau relativepar rapport aux limites de liquidit et de plasticit:

Ic = (LL - W) / LP

Pour un sol trs mou,on a Ic = 0

Pour un sol trs raide, on a Ic> 1

Remarque: les limites dAtterberg sont exprimes en pourcentage.

Essai du bleu de mthylne:

Un autre essai caractrise largilosit des sols : la valeur de bleu de mthylne du sol (VBS).Il mesure la quantit de mthylne adsorbe sur les grains de sol. La VBS sexprime en grammes de bleu pour 100 grammes de sol. Comme lindice de plasticit, lessai au bleu est utilis pour qualifier le sol au sens de la norme AFNOR NF P 11-300 Teneur en matires organiques Teneur en carbonate de calcium Ca CO3

III. Classification des sols:

1. Classification granulaire:

Argile

Limon

Sable

Grave

Cailloux

Blocs0 2 m

2 m 80 m

80 m 2 mm

2 mm 20 mm

20 mm 200 mm

> 200 mm

2. Labaque triangulaire de Taylor

Cette classification utilise seulement la granulomtrie, et qui permet de baptiser un sol (argile, limon, sable, limon argilo-sableux...).

Figure 1.3: classification triangulaire des sols fins

3. La classification LPC

Cette classification utilise les rsultats fournis par la granulomtrie et les limites dATTERBERG, ainsi quelques essais complmentaires.CALSSIFICATION DES SOLS GRENUS

dfinitionssymconditionsAppellations

graves+ 50 %: D >2mm-5 % 4

Et Cc = (D30) / (D10 x D60) compris entre 1 et 3Grave propre

Bien gradue

Gm

GpUne des conditions de Gb

Non satisfaireGrave propre

Mal gradue

+ 12 %: