1. Introduction et rappels

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1 1. Introduction et rappels
Plan de cours, directives générales 1.1 Définitions, historique 1.2 Formation des sols (section 1.5) 1.3 Relations de phases (sections 2.2 et 2.3) 1.4 Texture des sols (sections 2.4 à 2.7) 1.5 Classification des sols (chapitre 3) 1.6 Minéraux argileux (sections 4.1 – 4.6) 1.7 Structure de sols (sections 4.7 – 4.9)

2 1.1 Définitions Géotechnique
Application des techniques du génie civil/construction à l’étude du sol et de la roche pour l ’analyse et la conception d’ouvrage tels: barrages tunnels canaux fondations (bâtiments, routes, ponts) sites d ’enfouissement confinement souterrain

3 1.1 Définitions Mécanique des sols
Partie de la géotechnique qui applique les principes de la mécanique des solides et des fluides à la résolution de problèmes reliés à l ’utilisation des sols comme matériau de fondation et de construction

4 1.1 Définitions Sol Matériau non-consolidé, de compacité variable, composé de minéraux, de matières organiques et de sédiments que l’on retrouve au-dessus du substrat rocheux. Agencement de particules solides définissant un réseau de vides remplis par une phase liquide, principalement constituée d’eau, et d’une phase gazeuse, principalement constituée d’air.

5 1.1 Historique Antiquité Tâtonnement (essais et erreurs)
« Règles du pouce » Ex. Vitruvius, 1er siècle av. J-C. Identification évidente des sites inappropriés Chute d’une masse et observation des vibrations Constructions modestes Pas trop de problèmes

6 1.1 Historique Moyen-Âge et Renaissance
Cathédrales et autres bâtiments plus importants Redéfinition des règles du pouce Ex. Léonard de Vinci, Charles-Augustin Coulomb Début de la théorie; pas de techniques de mesure

7 1.1 Historique Ex. Tour de Pise Coduto (1999)

8 1.1 Historique Révolution industrielle (19e siècle)
Expansion des villes et de la taille des ouvrages de génie civil Fondations sécuritaires et économiques Il faudra prévoir: les tassements la rupture les effets de l’eau les effets des tremblements de terre Besoin d’un corpus théorique qui décrit le comportement des sols

9 1.1 Historique Rupture – Transcona (1913)
Budhu (2000)

10 1.1 Historique Liquéfaction – Niigata (1964)
National Information Service for Earthquake Engineering (2002)

11 1.1 Historique 20e siècle Karl Terzaghi (1883-1963)
Il a rationalisé les connaissances empiriques sur le comportement des sols Théorie de la consolidation (prévoir les tassements des sols sous une charge) Il a développé la mécanique des sols et une nouvelle branche du génie civil (en 1925): la géotechnique Coduto (1999)

12 1.1 Historique 20e siècle Arthur Casagrande R.R Proctor
Au Canada (parmi d’autres…) G. Meyerhof R.B. Peck D. G. Fredlund S. Leroueil

13 1.1 Historique Géotechnique moderne Nouvelles branches
Géotechnique environnementale Géosynthétiques Discipline a ses propres « traits de personnalité » Beaucoup de labo et de terrain Sol est un matériau naturel, donc complexe Comportement varie beaucoup d’un projet à l’autre Étendue des explorations limité par facteurs économiques Connaissance limitée d’un site (interpolation entre les forages) Précision limitée  facteur de sécurité élevé, design conservateur Capacité analytique (théorie) dépasse la précision des données expérimentales/terrain Analyse rarement précise au-delà de 2 à 3 chiffres significatifs

14 1.2 Formation des sols Altération de la roche-mère
(ignée, sédimentaire, métamorphique) Physique (même composition, minéraux primaires) Exfoliation, érosion, gel-dégel, sels expansifs Chimique (composition modifiée, minéraux secondaires) Hydrolyse (réaction avec des solutions acides) Oxydation (réaction avec l’O2 ex.  rouille) Hydratation (eau dans la structure des minéraux) (CaSO4 (anhydrite) + H2O  CaSO4·2H2O (gypse))

15 1.2 Formation des sols: Sols résiduels
Sols demeurés sur leur lieu d’origine Altération chimique importante (ex. latérites) Surface (sol organique) Zone superficielle (sol + âgé) Roche complètement altérée (sol) Roche très altérée (surtout sol) Roche modérément altérée Roche peu altérée Roche-mère McCarthy, (1993)

16 1.2 Formation des sols: Sols transportés
Endroit différent de leur lieu d’origine Vents (dépôts éoliens, loess) Action des glaciers (moraines ou tills) Eau Dépôts fluviaux, alluvions Dépôts lacustres Dépôts marins, argiles marines

17 1.2 Formation des sols: Sols transportés
Vents dépôts éoliens, loess Dunes de Tadoussac ©J.-S. Dubé