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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Éteindre vos cellulaires, SVP!

CTN504 – Mécanique des sols

Séances d'exercice dirigé: A-2332

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.

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Consolidation et tassement des sols(Séance 1er/2)

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Construction Excavation

Mouvement ou déplacement des sols

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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".

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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

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Consolidation des argiles

pression interstitielle excessive

u

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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

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(a) (b)

coefficient de compressibilité

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(a) (b)

Un matériau écrouissable

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pression de préconsolidation

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Contrainte de préconsolidation

Particularité des sols: "mémoire"

Courbe de recompression

"Cassure" indiquant 'vc et une argile (absent pour les sables et silts)

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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).

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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

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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

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L'histoire de l'argile selon Casagrande

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Courbes typiques de consolidation des sols naturels

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Des sols américain légèrement surconsolidés

sable

silt

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Moraines glaciaires du Canada fortement surconsolidées

• Pression de préconsolidation élevée• indice de vide faible

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Influence de remaniement sur les courbes de consolidation

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Comportement d'une argile sensible

Intact1. "Cassure" très raide;2. Avant cassure;3. Après cassure;4. Indice de vide.

Remanié

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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"

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Consolidation d'une argile gonflant américaine

Essais de gonflement à volume constant

mouillage

pression de gonflement

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Consolidation d'une lœss (silts)Effet de l'eau

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Consolidation d'un autre silt

Caractéristiques• Manque de "cassure"• Difficile de déterminer 'p

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Consolidation d'une tourbe

Caractéristiques:• Indice de vide très élevé• Concave vers le haut• Difficile de déterminer 'p

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Tassements

H0

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Coefficient de compressibilité, av

Par définition, av > 0

(erreur de signe dans l'Exemple 8.3)

e1

e2

'1 '2

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Coefficient de changement de volume, mv

dv v

mv

1

01 ee

v

0

0

1 eee

v

00 11'/

' ea

edde

dd vv

v

v

01 eam v

v

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Module œdométrique, D ou Eœd

mv

1 1

D

vv

voed md

dED 1'

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Indice de compression, Cc

C'est la pente de la courbe de compression vierge:

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Indice de compression modifié, Cc

Cc

1

1

2

12

''log'log'logv

v

vv

v

v

v

vc d

dC

vc d

deC'log

0

0

1 eee

v

01 eded v

01 eCC c

c

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Indice de recompression, Cr

C'est la pente de la courbe de recompression (rebondissement):

1Cr

vr d

deC'log

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Indice de recompression modifié, Cr

Cr1

v

vr d

dC'log

01 eCC r

r

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Calcul des tassements de consolidation, sc

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'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

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Cas d'une argile surconsolidée

Eqs. (8.16) et (8.17) Eqs. (8.18) et (8.19)

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Méthode de Schmertmann (1955)

Argile normalement consolidée Argile surconsolidée

Déduction des courbes de consolidation sur le terrain

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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