Mécanique des sols Génie civil 3e semestreProf. L. Vulliet

COURS DE MÉCANIQUE DES SOLS

QUESTIONS D’EXAMEN 2007-2008 Quest ex MS 2007-2008 12-07 LV.doc 11.12.2007 BF/LV/kb

M – 01 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Quels sont les deux types d'analyse en mécanique des sols relativement aux conditions de drainage. Les décrire avec les paramètres de résistance et les lois constitutives (lois de matériaux) utilisés pour chacune de ces analyses.

M – 02 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Décrire l’état de contraintes dans un massif de sol élastique semi-infini à surface horizontale soumis en surface à une surcharge ponctuelle. Choisir trois points caractéristiques : • r = 0, z = 1 m; • r = 1 m, z = 1 m; • r = 1 m, z = 0.

Dire quelles sont les directions des contraintes principales et l’allure des cercles de Mohr. (abaque No 1 à disposition)

M – 03 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols La disposition de la fondation du croquis vous paraît-elle judicieuse ? Si ce n'est pas le cas, dire pourquoi et proposer une meilleure solution.

4.0 m

5.0 m

Sable compact

Argile molleEœd = env. 1 MPa

WS

Gravier degrande épaisseur

1.5 m

1.0 m

Immeublelourd

100 kN.m-2

b = 18 m

M – 04 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Comparer les pressions de contact livrées par la théorie de l'élasticité et celles données par la méthode de Westergaard, ceci pour une fondation rigide et pour une fondation souple. Considérer le cas d'une charge concentrée et d'une charge répartie.

M – 05 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Quelles sont les hypothèses simplificatrices de Rankine et comment calcule-t-on la pression sur l’écran pour les deux états limites ?

M – 06 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Au moyen du diagramme de droite, déterminer les relations qui définissent : - la teneur en eau w (massique) - la masse volumique des particules solides ρs - la masse volumique apparente ρ - l'indice de vide e - le degré de saturation Sr Déterminer ensuite la relation qui permet de calculer la masse volumique du sol sec ρd au moyen de ρ et de w

air (gaz)

eau (liquide)

solide

volume masse

M

Vs

Va Ma

Vw Mw

Ms

Mv

V

Vv

V = volumeM = masse

a = airw = eaus = particules solides

M – 07 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Dans un sol hétérogène stratifié horizontalement, le niveau de la nappe souterraine (statique) coïncide avec la surface du terrain. Comment calcule-t-on les contraintes totales et effectives verticales et horizontales dues au poids propre et à l’eau et quels sont les cercles de Mohr et les directions des contraintes principales ? Comment varient ces contraintes le long d’une verticale ?

M – 08 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Soit un massif de sol à surface horizontale. La surface de la nappe est à une profondeur zw. La nappe est en mouvement vertical, le gradient hydraulique étant i. Montrer comment on peut calculer la contrainte effective en un point A situé à une profondeur zA > zw, en utilisant d’une part le principe des forces hydrodynamiques intérieures, puis celui des forces hydrodynamiques extérieures.

M – 09 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Décrire le phénomène de la mise en boulance d’un sable. Comment peut-on faire apparaître le phénomène de mise en boulance dans un perméamètre à charge constante ? Expliquer le mécanisme de la mise en boulance.

M – 10 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols A l'aide d'une courbe oedométrique, expliquer pourquoi le module de compressibilité varie en fonction de la profondeur. Montrer le rôle de l'histoire géologique dans la déformabilité des sols ?

M – 11 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Exposer la méthode de calcul des tassements d'un remblai sur sol multicouche (de déformabilités différentes), avec nappe phréatique statique. Décrire de façon détaillée chaque phase du calcul.

M – 12 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Définir les trois types de tassements qui peuvent se produire sous une fondation : instantanés, par consolidation primaire, par consolidation secondaire. Quels sont les sols dans lesquels ces tassements se produisent ? Quels sont les sols qui peuvent être étudiés en laboratoire (sur le plan des tassements) et par quels essais ? Quels sont les paramètres qui caractérisent dans chaque cas la déformabilité du sol ?

M – 13 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Décrire le phénomène de consolidation primaire dans une couche horizontale saturée d’épaisseur constante (tassement en fonction du temps). Quelles sont les hypothèses simplificatrices de la théorie de Terzaghi ? Quelles sont les lois fondamentales qui permettent d’établir l’équation de la consolidation ?

M – 14 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Qu'est-ce que le phénomène de surconsolidation d'un sol ? Comment un sol peut-il devenir surconsolidé ? Donner plusieurs possibilités. Le démontrer sur un diagramme œdométrique. Quelle est l'influence de la surconsolidation d'un sol sur le calcul des tassements ?

M – 15 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Démontrer que l’abaissement de la nappe phréatique dans un sol fin est cause de tassements. Si la nappe remonte à son niveau initial, comment le sol se déforme-t-il ?

M – 16 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Soit deux fondations reposant sur le même sol et de même contrainte de contact sol–fondation. Expliquer pour quelle raison une fondation circulaire de diamètre D tassera plus qu’une fondation de diamètre D/2.

M – 17 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Déterminer les contraintes et déformations pour un corps élastique dans les cas

(i) de contrainte uniaxiale et (ii) de déformation uniaxiale.

Discuter de l’utilité en mécanique des sols.

M – 18 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Décrire les problèmes potentiels liés au projet de droite.

15 m

immeubleexistant

immeublefutur

10 m

Sable limoneux fouille asséchée

par pompage

M – 19 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Montrer comment évoluent les contraintes dans un massif de sol derrière un écran de soutènement lorsque l’écran se déplace. Définir les coefficients de poussée active, passive et au repos.

M – 20 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Décrire la méthode du prisme de poussée pour le calcul de la poussée sur un écran. Donner son domaine d’application et les hypothèses simplificatrices qui interviennent. Montrer quelles sont les forces qui agissent sur le prisme. Comment la méthode de Coulomb-Poncelet est-elle déduite de cette méthode ?

M – 21 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Décrire la méthode de calcul de stabilité des pentes de Bishop. Expliquer les étapes de calcul pour obtenir le facteur de sécurité minimum.

M – 22 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Quels sont les principaux essais pour déterminer la résistance au cisaillement d’un sol, in situ et en laboratoire. Discuter des avantages et des inconvénients de chaque essai présenté.

M – 23 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Définir par un graphique tous les efforts qui agissent sur une tranche d'un talus et qui sont utilisés, d'une manière générale, dans les calculs de stabilité utilisant les méthodes des tranches. Quelles sont les hypothèses permettant de résoudre le système des équations d'équilibre de ces tranches ?

M – 24 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Qu’est-ce qu’un calcul de stabilité à long terme et à court terme ? Quelle est la signification d’une résistance de pic et d’une résistance résiduelle dans les problèmes de stabilité ?

M – 25 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Décrire la méthode qui permet d’identifier un sol (système de classification).

M – 26 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Soit une nappe libre en écoulement dans une pente. Définir

- la charge hydraulique au point A - le gradient hydraulique entre A et B - la vitesse d’écoulement entre A et B - la force de percolation dans le massif

M – 27 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Montrer comment obtenir un module oedométrique, Eoed, à partir d’une courbe oedométrique. Quelle est la différence entre module oedométrique et module d’Young ?

M – 28 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Décrire l’essai Proctor et son utilité.

M – 29 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Décrire l’essai triaxial et son utilité.

M – 30 EPFL Section de génie civil Mécanique des sols Obtenir l’équation du facteur de sécurité dans le cas d’une pente infinie avec nappe libre confondue avec la surface du terrain (admettre un sol sans cohésion).