CTN504 – Mécanique des sols

Cours CTN 504 Mécanique des sols

Li Li , ing., Ph.DProfesseur en géotechnique

Département de génie de la constructionBureau: A-1484

Courriel: li.li@etsmtl.ca

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Résistance au cisaillement des sables et des argiles

Séance 3/3

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Comportement des argiles• Essai de compression simple pour mesurer la résistance UU• Sensibilité de l'argile• Paramètres de pression interstitielle• Coefficient des terres au repos pour les argiles

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Comportement des argiles• Essai de compression simple pour mesurer la résistance UU• Sensibilité de l'argile• Paramètres de pression interstitielle• Coefficient des terres au repos pour les argiles

CTN504 – Mécanique des solsCet essai est une variante particulière de l'essai UU où la pression de confinement est nulle.

Pour obtenir la même résistance dans l'essai de compression simple et dans l'essai UU, il faut:

1. L'échantillon doit être 100% saturé;2. L'échantillon ne doit présenter aucune

discontinuité, telle que des fissures, des lits, des varves;

3. Le sol doit être à grains très fins pour avoir suffisamment de contrainte capillaire résiduelle pour maintenir l'intégrité de l'échantillon pendant l'essai de compression. Cela signifie que seuls les sols argileux peuvent subir l'essai de compression simple.

4. L'échantillon doit être déformé rapidement à la rupture. La rupture devrait être déterminée en 5 à 15 minutes.

5. Le résultat obtenu avec tel essai est la résistance en compression simple en contrainte totale non drainée, UCSu (souvent notée en qu).

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Il faut remarquer que la contrainte de cisaillement réelle à la rupture ff sur le plan de rupture est inférieure à la résistance au cisaillement non drainé f = cu parce que ff se développe sur un plan de rupture dont l'inclinaison est régie par les contraintes effectives.

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Comportement des argiles• Essai de compression simple pour mesurer la résistance UU• Sensibilité de l'argile• Paramètres de pression interstitielle• Coefficient des terres au repos pour les argiles

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Remarque: la détermination de résistance remaniée doit se faire à la même teneur en eau – la teneur en eau naturelle, wn, que celle de l'échantillon intact.

remaniéu

intact f

remaniéu

intactu

remaniéu

intactu

UCSUCS

ccSt

Échelle des valeur de sensibilité utilisées aux É-U. et en Suède

Échelle des valeur de sensibilité utilisées au Canada (CGS 1994).

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Comportement des argiles• Essai de compression simple pour mesurer la résistance UU• Sensibilité de l'argile• Paramètres de pression interstitielle• Coefficient des terres au repos pour les argiles

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Quand on traite le problème de tassement, on estime l'augmentation de la pression interstitielle égale à l'augmentation de la charge externe.

Dans la pratique, il est souvent nécessaire d'évaluer les pressions interstitielles excessives (u) lors d'un chargement non drainé par un ensemble de variations des contraintes externes (1, 2 et 3). Ces variations exprimées en termes de contraintes totales peuvent être isotropes ou anisotropes.

CTN504 – Mécanique des solsLors d'un essai de compression triaxiale UU dans la phase de consolidation, si l'échantillon est 100% saturé (Sr = 100%), on obtient une augmentation de la pression interstitielle égale à l'augmentation de la charge externe, soit: u = c ou u/c = 1

Si l'échantillon n'est pas complètement saturé (Sr < 100%), u < c et u/c < 1.

Skempton (1954) a défini ce rapport comme paramètre B de pression interstitielle:

où n = porosité Cv = compressibilité des pores Csq = compressibilité du squelette du sol

Si sol complètement saturé, Cv = Cw 0, B 1;Si sol sec, Cv/Csq , B 0.Si sols partiellement saturés, 1 B 0.

sq

v

CnC

uB

1

13

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Le paramètre B permet d'établir si le sol est complètement saturé lors d'essais triaxiaux:• Si B ~ 1, échantillon d'argile molle est saturé. • Si la structure du sol est relativement rigide, B peut être inférieur à 1 même si Sr = 100%.

CTN504 – Mécanique des solsLors d'un essai de compression triaxiale UU dans la phase de cisaillement, une augmentation de la pression interstitielle u est engendrée par l'application du déviateur de contraintes = 1 - 3 = 1 - 3. Si le sol est élastique, on aurait:

Comme le sol n'est généralement pas élastique, Skempton a désigné un coefficient A, au lieu de 1/3. L'augmentation de la pression interstitielle dans la phase de cisaillement est alors:

ou

où

3131 Bu

31 ABu

31 Au

ABA

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En synthèse, l'augmentation totale de la pression interstitielle lors d'un essais triaxiaux UU est:

Les coefficients de pression interstitielle de Skempton sont très utiles dans la pratique, parce que les pressions interstitielles peuvent être prédites en connaissant les variations de contraintes totales.

Sur le terrain, on doit absolument être en mesure de prédire la pression interstitielle excessive afin d'établir si les sollicitations sont sur le point de déterminer la rupture. Le cas échéant, on peut prévoir une construction en plusieurs phases; le comportement de l'ouvrage doit alors être suivi à l'aide d'un programme d'instrumentation sur le terrain.

Les paramètres de Skempton sont utilisés dans la conception et le contrôle de la construction de barrages en terre, de la mise en place d'un remblai routier, d'une halde à stérile sur une fondation d'argiles très molle.

313

313

AB

ABuuu cisaconstot

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Exercice 1On effectue un essai triaxial UU sur une argile saturé à Sr = 100%. On applique une pression de confinement de 50 kPa avant d'appliquer une charge supplémentaire de 40 kPa dans la direction axiale pour cisailler l'échantillon.

1. Quelle est l'augmentation de la pression interstitielle dans la phase de consolidation?

2. Quelle est l'augmentation de la pression interstitielle dans la phase de cisaillement?

3. Quelle est la pression interstitielle excessive finale?

Exercice 2On fait une construction routière d'une hauteur de 3 m sur une dépôt argile. Quel est la pression interstitielle excessive à court terme?

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