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  • 1. Peut-on construire avec cette terre ? On ne peut raisonnablement rpondre aussitt cette question. Il est prfrable dadopter une approche jalonne par des questions successives : Que va-t-on construire ? Un barrage, une digue ? Une route , une piste ? Un mur de clture ? Une maison de plein pied ou un btiment tage ? O va-t-on construire ? En rgion sche ou pluvieuse ? Comment va-t-on construire ? Quelle technique ou savoir faire disponible ? Car les sols ont des utilisations multiples : - Ils peuvent tre utiliss comme matriau de construction Exemple : Adobe, brique de terre cuite ou stabilise, barrage et digue en terre, chausse en terre Il convient donc de choisir, compte tenu des zones demprunt et de la nature de louvrage, le type de sol qui convient, de choisir le mode dexcution et ventuellement de prvoir le contrle de lexcution. - Ils peuvent tre support de fondations de btiment, douvrage dart et de remblai Il est ici question de choisir un type de fondation au sens large compte tenu des charges supporter, des proprits mcaniques du sol dappui, du niveau de la nappe phratique, etc.. En particulier, on doit pouvoir prvoir lamplitude des tassements et vrifier quils sont compatibles avec le bon fonctionnement de louvrage. On comprend limportance de la gotechnique qui a pour objet ltude des comportements mcaniques du sol, et ce, indpendamment des conditions pratiques demploi. La reconnaissance des sols permettra lingnieur ou au technicien de prciser lutilisation possible ou non dun sol pour un ouvrage dtermin. Pour atteindre lobjectif vis, ce cours est divis en deux grandes parties : la premire partie sera consacre ltude des proprits physiques, hydrauliques et mcaniques des sols ainsi quau calcul des tassements, la deuxime partie fera une large part au calcul des ouvrages courants. A Noter : 1. Les fondations profondes ne sont pas traites dans ce cours. 2. De mme les sols organiques ne sont pas abords. SOMMAIRE
  •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  • 5. & LES SOLS : ELEMENTS CONSTITUTIFS ET DEFINITIONS 1. ORIGINE ET FORMATION Au point de vue gotechnique, les matriaux constituant la crote terrestre se divisent en deux grandes catgories : les roches et les sols. Les roches (silice, calcaire, feldspath, ) sont des matriaux durs qui ne peuvent tre fragments quaux prix de gros efforts mcaniques. Les sols, au contraire, sont des agrgats minraux qui peuvent se dsagrger en lments de dimensions plus ou moins grandes sans ncessiter un effort considrable. Ils rsultent de laltration chimique (oxydation, ), physique (variation de temprature, gel, ) ou mcanique (rosion, vagues, ) des roches. Suivant le but recherch, on considre : a) La gologie La gologie tudie les matriaux constituant la partie observable du globe terrestre, ainsi que lordre suivant lequel ces matriaux sont rparties dans le temps et dans lespace. Son but essentiel est lhistoire de la terre et son volution. b) La pdologie La pdologie tudie spcialement la couche suprieure de lcorce terrestre utilise par les racines des plantes. Elle met en lumire le rle des constituants du sol frquemment ngligs par les gotechniciens : les matires organiques et la matire vivante (bactries). c) La mcanique des sols ou gotechnique La mcanique des sols est ltude des proprits mcaniques, physiques et hydraulique des sols en vue de leur application la construction. 2. LES ELEMENTS CONSTITUTIFS DUN SOL Un chantillon de sol est constitu de trois phases : - une phase gazeuse, - une phase liquide, - une phase solide. 2.1. La phase gazeuse En Gnie Civil, le gaz contenu dans le sol est gnralement de lair pour les sols sec ou un mlange dair et de vapeur deau pour les sols humides. Lorsque tous les vides sont remplis deau le sol est dit satur. 2.2. La phase liquide Au sein dun chantillon de sol fin (dimensions 20 ) Les sols pulvrulents : sable, gravier, cailloux, blocs sont constitus essentiellement de la silice (quartz), du calcaire et dautres roches inertes. Les effets capillaires dus leau sont ngligeables ; Les grains se comportent comme les granulats inertes du bton. 1.2.2. Comportement des sols cohrents (ou encore sol fin : D < 20 0,02 mm) Bien que de dimension des grains du squelette ait une influence, le comportement dun sol fin est avant tout fonction : De sa composition minralogique, De sa teneur en eau, Et de sa structure, cest--dire de la manire dont les particules sont disposes et orientes les unes par rapport aux autres.
  • 10. En particulier la consistance dun sol fin varie beaucoup suivant sa teneur en eau. Plus prcisment, en oprant teneur en eau dcroissante, on rencontre les quatre tats/comportements suivants : a) Etat liquide : Le sol na quune cohsion trs faible. Il a laspect dun fluide. Il tend staler si on le pose sur une surface horizontale. b) Etat plastique : Le sol a une cohsion plus importante. Pos sur une surface horizontale , il na pas tendance staler mais noffre aucune rsistance laction de charges mme trs faibles. c) Etat solide avec retrait : La dformabilit du corps est beaucoup plus faible. Soumis la dessiccation, il perd une partie de son eau interstitielle tout en se contractant dune valeur apprciable. d) Etat solide sans retrait : La rigidit du corps augmente encore et son volume ne change pas quand sa teneur en eau diminue. Le passage dun tat lautre seffectue videment dune faon progressive. 1.2.3. Cas particulier des argiles On dfinit les argiles comme des sols de diamtre moyen infrieures 2m. Il sagit donc dun sous groupe des sols fin. Les argiles proviennent de laltration chimique des roches et plus exactement des minraux silicates (Feldpaths, mica....). Le comportement mcanique dune argile est fortement influenc par de sa structure cristalline de base. Ces structure cristalline peuvent tre tel quen prsence deau elle augmente de volume (3 4 fois). On parle alors dargile active. Fig. 2.1 : Diffrentes structures dargiles daprs Terzaghi (daprs Fondations et ouvrages en terre) Les types dargiles les plus frquents sont : la koalinite, la montmorillonite et lillite. Ces diffrents types dargiles se comportent diffremment vis vis de leau. La koalinite est stable au contact de leau. La montmorillonite nest pas du tout stable au contact de leau. Les sols forte teneur en montmorillonite sont susceptibles de gonflement et de retrait important. Lillite a un comportement intermdiaire (les latrites font partie de cette famille dargile). Dautres argiles peuvent tre encore tixotropique. Cest le cas notamment des argiles situes sous la ville de Mexico. Ces argiles sous leffet par exemple dun tremblement de terre ou localement dune machine tournante (mise en mouvement/vibration) deviennent alors liquide. A noter : le constructeur de manire gnrale devra toujours se mfier des terrains argileux car se sont des terrains mme de causer de graves dsordres sur les ouvrages (argile gonflante ou encore active).
  • 11. 2. PROPRIETES CARACTERISTIQUES DES SOLS On a vu que le sol tait un ensemble de trois phases : solide, liquide, gaz. Aussi est-il important de dfinir un certain nombre de caractristiques physiques qui permettront de prciser limportance de ces diffrentes phases par rapport lensemble. Ces caractristiques seront trs utiles pour la description des chantillons remanis et non remanis ainsi que pour lvaluation des contraintes au sein des massifs. Les caractristiques granulomtriques et ltat de consistance seront employs pour clas