CTN504 MÉCANIQUE DES SOLS Préalable(s) : Profil A: · PDF fileProblèmes...

Session automne 2013 CTN504 – MÉCANIQUE DES SOLS 1

Responsable(s) du cours :

Yannic Ethier

Crédits : 4

CTN504 MÉCANIQUE DES SOLS

Préalable(s) : Profil A: CTN104, CTN308, CTN426 Profil B : CTN104, CTN308, CTN426 Profil C : CTN308, CTN426

PLAN DE COURS – SESSION AUTOMNE 2013

1. Coordonnées de l’enseignant

Groupe 01: Yannic Ethier ([email protected]) Groupe 02: Jean-Philippe Roy([email protected]) Groupe 03: Jean-Philippe Roy([email protected])

2. Descriptif officiel du cours

À la suite de ce cours, l’étudiant sera en mesure : d’expliquer les processus mécaniques et hydrauliques ayant lieu dans les sols et de les interpréter dans un cadre d’application géotechnique; de mesurer les paramètres pertinents à la quantification des processus mécaniques et hydrauliques dans les sols et d’utiliser ces paramètres dans la conception des aspects géotechniques des ouvrages de génie; d’organiser et analyser les données expérimentales et analytiques sur les processus mécaniques et hydrauliques dans les sols afin d’en déduire leur qualité comme matériau géotechnique pour le support et la construction d’ouvrage de génie; de synthétiser cette information et produire une étude géotechnique. Composition et formation des sols. Identification, description et classification des sols et des roches. Reconnaissance des sols. Compactage. Conductivité hydraulique et écoulement souterrain. Contraintes totales et effectives et distribution des contraintes. Consolidation et tassement. Résistance au cisaillement. Analyse et interprétation des rapports géotechniques. Essais en laboratoire et exercices reliés à des applications pratiques avec utilisation de l'informatique. Précision sur les préalables - Ils sont spécifiques à certains profils : Profils A et B : CTN104 Éléments de matériaux de construction + CTN308 Résistance des matériaux + CTN426 Hydraulique et hydrologie Profil C : CTN308 Résistance des matériaux + CTN426 Hydraulique et hydrologie

École de technologie supérieure Département de génie de la construction


3. Objectifs spécifiques du cours Ce cours prépare le futur diplômé à assimiler les notions fondamentales de la mécanique des sols et de l’hydraulique souterraine. Ces notions lui permettront de réaliser des études géotechniques relatives à divers types de projets tels que les édifices, les ponts, les routes, les barrages, etc. La compréhension des propriétés physiques et mécaniques des sols, la réalisation et l'interprétation des essais de laboratoire, la capacité d'acquérir et d'utiliser les données géotechniques et la compréhension des calculs et hypothèses des modèles théoriques de la mécanique des sols sont les principaux objectifs de ce cours.

4. Stratégies pédagogiques utilisées 39 heures de cours magistral (trois (3) heures par semaine) comportant des périodes

de questions, de discussion et d'études de cas;

travaux pratiques en laboratoire par les étudiants, leur permettant de prendre un contact physique avec divers types de sols, de réaliser des essais courants de comportement mécanique et de perméabilité et de présenter les résultats en des rapports écrits;

évaluation intra-trimestrielle et un examen final permettant aux étudiants de prendre connaissance de leurs progrès et de leur réussite;

incitation au recours à des ouvrages de référence disponibles à la bibliothèque de l'École ou ailleurs.

5. Contenu du cours

La matière de ce cours, subdivisée en groupes de sujets, est présentée dans l'ordre chronologique suivant qui pourrait être modifié sans préavis pendant le déroulement du cours (les durées indiquées sont approximatives) :

Contenus traités dans le cours Heures

Introduction, règlements concernant les travaux pratiques, formation des groupes de travail. Révision des définitions de base, des relations masse-volume, de la granularité, de la consistance et la plasticité des sols, des méthodes de classification.

6h

Minéralogie des argiles, cohésion, structure des sols, méthodes de reconnaissance géotechniques

3h

Compactage et remblais 3h

Hydraulique souterraine : perméabilité, contraintes totales et effectives, charge et gradient hydrauliques, nappe phréatique, pressions hydrostatiques; écoulements souterrains, puits et piézomètres, contrôle des écoulements et filtres.

7h30

Calcul des pressions dues à des charges, théories de Boussinesq et de Westergaard, abaques; consolidation des sols : changement d'indice des vides sous contrainte, calcul des tassements finaux, consolidation normale, préconsolidation, compression secondaire.

6h

Consolidation des sols : courbes de temps, calcul du temps de consolidation, 3h


application de la théorie au préchargement.

Étude de l'état de contrainte, cercle de Mohr; résistance au cisaillement : sols pulvérulents et sols cohérents, états-limites, théorie de Mohr-Coulomb.

3h

Mesures de la résistance au cisaillement, effet de la consolidation sur la résistance, essais triaxiaux, utilisation des paramètres, notions de court terme et de long terme.

3h

Introduction à la capacité portante. 3h

Introduction au problème de liquéfaction. 1h30

Total 39

6. Laboratoires ou travaux pratiques

Description Heures

Labo 1. Granulométrie et sédimentométrie 3

Labo 2. Limites de consistance et sensibilité des argiles 3

Labo 3. Compactage 3

Labo 4. Consolidation en oedomètre 3

Labo 5. Cisaillement direct 3

Labo 6. Perméabilité 3

TP 1. Exercices sur relations de phase 3

TP 2. Exercices sur classification et compactage 3

TP 3. Exercices sur hydraulique souterraine, réseau d’écoulement, containtes 3

TP 4. Exercices sur répartition des contraintes 3

TP 5. Exercices sur capacité portante 3

TP 6. Révision, surtout temps de consolidation, cercle Mohr, contraintes 3

Total 36

7. Utilisation d’outils d’ingénierie

Des chiffriers de type Excel pourront être utilisés pour la compilation des essais en laboratoire, notamment pour les essais de granulométrie, de sédimentométrie, de compactage, de consolidation et de cisaillement direct. La mise en graphique des résultats du laboratoire pourra s’effectuer avec des outils informatiques.

8. Évaluation

La note globale est la résultante des évaluations durant le trimestre, de l'examen final et des travaux pratiques, selon les pondérations suivantes :

Activité Description %

Examen durant le trimestre

1 examen intra 30

Devoirs 1 ou 2 devoirs 5

Projet Rapport géotechnique basé sur les essais en laboratoire Version pour commentaires : 5 %, rapport final : 20 %

25

Examen final 1 examen final 40

Une moyenne de 50 % au cumulatif des examens est nécessaire pour la réussite du cours.


Retard de remise d’un travail Tout retard devra préalablement faire l’objet d’une entente écrite avec l’enseignant qui pourra appliquer une pénalité selon les cas.

Utilisation d’appareils électroniques Une calculatrice sans possibilité de communication est permise aux examens. Aucun appareil avec possibilité de communication n’est permis durant les examens.

9. Documentation obligatoire

Holtz, R. D. et Kovacs, W. D., 1991, Introduction à la géotechnique, traduit par J. Lafleur, Éditions de l'École polytechnique de Montréal, 808 p., ISBN 2-553-00222-3.

CTN504 Mécanique des sols. Notes de cours, à télécharger avant les cours.

10. Ouvrages de référence

Bowles, Joseph E., 1984, Physical and Geotechnical Properties of Soils. McGraw-Hill, 2nd edition, 578p. Coduto, D.P., Yeung, M.-c. R., Kitch, W.A. 1999, Geotechnical Engineering: Principles and Practices, 2nd edition, Prentice-Hall Inc., 794p.

Holtz, R.D., Kovacs, W.D., Sheahan, T.C., 2011, An Introduction to Geotechnical Engineering, 2nd edition, Pearson, 853 p (version plus récente et disponible en anglais seulement qui peut remplacer le premier ouvrage obligatoire, au choix).

Lambe, T. W. & Whitman, R. V., 1979. Soil Mechanics. John Wiley & Sons, 553 p.

Leonards, G.A., 1968, Les Fondations (traduction de "Foundation Engineering". McGraw- Hill New York 1962 par un groupe d'ingénieurs des Laboratoires des Ponts et Chaussées). Dunod, Paris, 1106 p.

McCarthy, D.F., 2007, Essentials of Soil Mechanics and Foundations. 7th edition, Prentice-Hall Inc., 850p.

Mitchell, J.K., Soga, K., 2005. Fundamentals of Soil Behavior, 3rd ed., John Wiley & Sons inc., New York, 592p.

Peck, R. B., Hanson, W.E., Thornburn, T. H., 1974, Foundation Engineering. John Wiley & Sons Inc., New York, 514 p.

Prest, V.K., Hode-Keyser, J., 1973, Géologie des dépôts meubles - Ile de Montréal, Étude 75-27, Commission géologique du Canada, Ministère de l'énergie, des mines et des ressources, Canada, 1973.

Sanglerat, G., Olivari, G. et Cambou, B., 1981. Problèmes pratiques de mécanique des sols et de fondations. Dunod, Paris, 2 volumes, 326 p. et 272 p.

Sarsby, R., 2000, Environmental Geotechnics. Thomas Telford Ltd., 584 p.

Société canadienne de géotechnique, 2013, Manuel canadien d’ingénierie des fondations, 4e édition, BiTech Publishers Ltd, Canada.


Terzaghi, K., Peck, R.B. & Mesri, G., 1996, Soil Mechanics in Engineering Practice. 3rd edition, John Wiley & Sons Inc., New York, 566 p.


CTN504 – MÉCANIQUE DES SOLS

ANNEXE I 1. Caractéristiques du cours

Responsable(s) du cours : Yannic Ethier

Coordonnées de l’enseignant : Groupe 01: Yannic Ethier ([email protected]) Groupe 02: Jean-philippe Roy ([email protected]) Groupe 03: Jean-Philippe Roy ([email protected])

Préalables : Profil AU: CTN104, CTN308, CTN426 Profil B : CTN104, CTN308, CTN426 Profil C : CTN308, CTN426

Crédits : 4 2. Descriptif officiel du cours

À la suite de ce cours, l’étudiant sera en mesure : d’expliquer les processus mécaniques et hydrauliques ayant lieu dans les sols et de les interpréter dans un cadre d’application géotechnique; de mesurer les paramètres pertinents à la quantification des processus mécaniques et hydrauliques dans les sols et d’utiliser ces paramètres dans la conception des aspects géotechniques des ouvrages de génie; d’organiser et analyser les données expérimentales et analytiques sur les processus mécaniques et hydrauliques dans les sols afin d’en déduire leur qualité comme matériau géotechnique pour le support et la construction d’ouvrage de génie; de synthétiser cette information et produire une étude géotechnique. Composition et formation des sols. Identification, description et classification des sols et des roches. Reconnaissance des sols. Compactage. Conductivité hydraulique et écoulement souterrain. Contraintes totales et effectives et distribution des contraintes. Consolidation et tassement. Résistance au cisaillement. Analyse et interprétation des rapports de géotechnique. Essais en laboratoire et exercices reliés à des applications pratiques avec utilisation de l'informatique. Précision sur les préalables - Ils sont spécifiques à certains profils : Profils A et B : CTN104 Éléments de matériaux de construction + CTN308 Résistance des matériaux + CTN426 Hydraulique et hydrologie Profil C : CTN308 Résistance des matériaux + CTN426 Hydraulique et hydrologie


3. Répartition des unités d’agrément du BCAPG

Maths Sciences

naturelles

Études complémen-

taires Science du

génie Conception

en ingénierie Total

0,0 3,9 0,0 39,3 21,6 64,8

4. Qualités (Qx) et compétences (Cy) enseignées et ou évaluées

Q1 : Connaissance, à un niveau universitaire, des mathématiques, des sciences naturelles et des notions fondamentales de l’ingénierie, ainsi qu’une spécialisation en génie propre au programme.

Enseigné Evalué

Q1 -C3 Appliquer les concepts fondamentaux de l'ingénierie, dont ceux propres à sa discipline du génie

v v

Q2 : Capacité d’utiliser les connaissances et les principes appropriés pour identifier, formuler, analyser et résoudre des problèmes d’ingénierie complexes et en arriver à des conclusions étayées.

Enseigné Evalué

Q2 -C1 Identifier et formuler le problème en établissant le contexte, les paramètres et les contraintes des problèmes, incluant les problèmes mal définis

v v

Q2 -C2 Choisir un modèle ou une méthode pour analyser ou résoudre un problème, incluant les notions, les concepts ou les relations physiques pour identifier des pistes de solution

v v

Q2 -C3 Appliquer le modèle ou la méthode en vue d’analyser ou résoudre le problème

v v

Q2 -C4 Interpréter le résultat obtenu des modèles utilisés dans la représentation des problèmes en vue de formuler des conclusions étayées

v v

Q3 : Capacité d’étudier des problèmes complexes au moyen de méthodes mettant en jeu la réalisation d’expériences, l’analyse et l’interprétation des données et la synthèse de l’information afin de formuler des conclusions valides.

Enseigné Evalué

Q3 -C1 Planifier le processus d’investigation via l’expérimentation ou d’autres méthodes

v v

Q3 -C2 Appliquer les méthodologies d’investigation éprouvées v v

Q3 -C3 Interpréter les résultats en tenant compte du contexte et des hypothèses de travail en vue de formuler des conclusions valides

v v

Q4 : Capacité de concevoir des solutions à des problèmes d’ingénierie complexes et évolutifs et de concevoir des systèmes, des composants ou des processus qui répondent aux besoins spécifiés, tout en tenant compte des risques pour la santé et la sécurité publiques, des aspects législatifs et règlementaires, ainsi que des incidences économiques, environnementales, culturelles et sociales.

Enseigné Evalué


Q4 -C1 Formuler le problème en tenant compte des besoins et des contraintes telles que les risques pour la santé et la sécurité publiques, les aspects législatifs et règlementaires, ainsi que des incidences économiques, environnementales, culturelles et sociales.

v v

Q4 -C2 Développer des concepts en se basant sur les principes de l’ingénierie afin d’élaborer des solutions.

v v

Q4 -C3 Analyser les risques technologique et économique en fonction des parties prenantes (clients, partenaires, etc.), de la société, et de l’environnement;

v v

Q4 -C4 Intégrer les concepts retenus répondant aux besoins et respectant les contraintes identifiées préalablement.

v v

Q5 : Capacité de créer et de sélectionner des techniques, des ressources et des outils d’ingénierie modernes et de les appliquer, de les adapter et de les étendre à un éventail d’activités simples ou complexes, tout en comprenant les contraintes connexes.

Enseigné Evalué

Q5 -C1 Évaluer différents outils et techniques, en faire un choix et justifier ce choix

v v

Q5 -C2 Appliquer les outils et techniques dans des projets d’ingénierie v v

Q5 -C3 Combiner, adapter ou créer des outils et techniques pour réaliser des tâches spécifiques

v v

Q7 : Habileté à communiquer efficacement des concepts d’ingénierie complexes, au sein de la profession et au public en général, notamment lire, rédiger, parler et écouter, comprendre et rédiger de façon efficace des rapports et de la documentation pour la conception, ainsi qu’énoncer des directives claires et y donner suite.

Enseigné Evalué

Q7 -C1 Rédiger des rapports techniques documentant efficacement un travail d'ingénierie en utilisant différentes formes de langage (naturel, graphique, mathématique, …)

v v

Q7 –C4 Écouter et échanger de façon constructive avec les collègues et les membres du public.

v v

Q8 : Compréhension des rôles et des responsabilités de l’ingénieur dans la société, y compris le rôle essentiel de protection du public et l’intérêt public.

Enseigné Evalué

Q8 -C1 Délimiter les responsabilités de l'ingénieur dans des mises en situation concrètes

v v

Q8 -C3 Mettre en pratique ses compétences professionnelles en situations de travail réel en ingénierie

v v

Q9 : Capacité à analyser les aspects sociaux et environnementaux des activités liées au génie, notamment comprendre les interactions du génie avec les aspects économiques et sociaux, la santé, la sécurité, les lois et la culture de la société; les incertitudes liées à la prévision de telles interactions; et les concepts de développement durable et de bonne gérance de l’environnement.

Enseigné Evalué

Q9 -C1 Considérer des facteurs économiques, sociaux et environnementaux dans les choix et les décisions d’utilisation ou de développement d’un produit ou processus dans une perspective de développement durable

v v


Q9 -C3 Analyser les incertitudes liées à la santé et sécurité, l'économie, l'environnement et les facteurs sociaux

v v

Q10 : Compréhension et respect des principes d’éthique et de responsabilité professionnelles, ainsi que d’équité.

Enseigné Evalué

Q10-C2 Décrire les obligations et les devoirs de l’ingénieur pour bien connaître le code de déontologie de l’ingénieur

v

Q10-C3 Se conformer au code de déontologie de l’ingénieur dans la prise de décision

v

Q10-C4 Se conformer aux exigences de la propriété intellectuelle, notamment en citant correctement ses sources de référence dans un travail

v v

Q12 : Capacité à cerner et a combler ses propres besoins de formation dans un monde en constante évolution, et ce, de façon à maintenir sa compétence et à contribuer à l’avancement des connaissances.

Enseigné Evalué

Q12-C1 Identifier ses besoins en formation v

5. Évaluation Absence à un examen

Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

Plagiat et fraude

Les clauses du « Chapitre 10 : Plagiat et fraude » du « Règlement des études de 1er cycle » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Afin de se sensibiliser au respect de la propriété intellectuelle, tous les étudiants doivent consulter la page Citer, pas plagier ! http://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Cycles-sup/Realisation-etudes/Citer-pas-plagier

http://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Cycles-sup/Realisation-etudes/Citer-pas-plagier

http://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Cycles-sup/Realisation-etudes/Citer-pas-plagier

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