Cours CTN 504 Mécanique des sols Li Li, ing., Ph.D Professeur en géotechnique Département de génie de la construction Bureau: A-1484 Courriel: li.li@etsmtl.ca

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Résistance au cisaillement des sables et des argiles Séance 1/3

Contenu Introduction Comportement des sables Angle de repos Comportement du sable saturé en cisaillement drainé Comportement du sable saturé en cisaillement non-drainé Facteur d'influence sur la résistance au cisaillement Coefficient des terres au repos Liquéfaction

Introduction Importance de la résistance au cisaillement des sols Application Capacité portante des fondations Stabilité des pentes Murs de soutènement épaisseur des pavages de la chaussée Méthode d'équilibre limite Développement des solutions en considérant les états ultimes ou limites des sols.

Comportement des sables

Angle de repos Angle de frottement interne du matériau à l'état le plus lâche. Peut-on utiliser les angles de repos pour conception?

Comportement du sable saturé en cisaillement drainé La rupture peut être définie: 1. (1 - 3)max (façon la plus courante); 2. ('1/3)max; 3.  = [(1 - 3)/2] à une déformation axiale arbitraire.

Comportement du sable saturé en cisaillement drainé Angle de frottement interne du matériau à l'état le plus lâche. Peut-on utiliser les angles de repos pour conception? Déformation (%) Indice des vides, e plateau correspondant à l'indice des vides critique, ecrit

Influence de la pression de confinement sur le comportement des sables Sable dense Sable lâche

Les deux diapos précédents révèlent qu'on peut obtenir une rupture à la déformation volumique V/V0 = 0 (indice des vides critique): 1) Pour une contrainte de confinement donnée, on fait varier l'indice des vides pour trouver l'indice des vides critique, ecrit; 2) Pour un indice des vides donné, on fait varier la contrainte de confinement pour trouver la contrainte de confinement critique, '3 crit:

Comportement du sable saturé en cisaillement non drainé Cas 1: '3c > '3 crit Cas 1: '3c < '3 crit

> erreur dans le livre

Exemple 11.3 Exemple 11.8 Exemple 11.9 Exemple 11.10

Facteur d'influence sur la résistance au cisaillement Lade et Lee 1976: où ps = angle de frottement en déformation plane; tx = angle de frottement en compression triaxiale.

Coefficient des terres au repos Pour les sols normalement consolidé (Jaky 1944, 1948): Pour les sols sur-consolidé (Schmidt 1966, 1967; Alpan 1967):

Tremblement de terre à Ojiya, Niigata en 2004 Liquéfaction Tremblement de terre à Ojiya, Niigata en 2004

Tremblement de terre à Christchurch en Nouvelle Zélande

Glissement de terrain à Fort Peck au Montana en septembre 1938 , causant la rupture du barrage impliquant 1 mort et 7 disparus (http://www3.gendisasters.com/montana/)

Liquéfaction sous charge statique ou monotone

À ajouter à la colonne 2: Les remblais hydraulique de sable et de sable silteux comme les résidus miniers ou les barrages de stériles

Liquéfaction sous charge dynamiques ou cycliques Tremblement de terre à Niigata en 1964

Sable lâche soumis aux charges cycliques déformation axiale (%) Pression interstitielle (kPa)

Sable dense soumis aux charges cycliques

Conclusions (tirées directement du livre) Les essais triaxiaux cycliques peuvent être utilisés pour évaluer le comportement sur le terrain. Pour éviter les rupture par liquéfaction dans les conditions statiques des talus naturels, Un relevé des pressions interstitielles in situ à l'aide de piézomètres peuvent donner des indices d'une rupture imminente (???analyse de stabilité de pentes avec de l'eau???). Des observations faites sur l'érosion et les petits glissements sur les berges peuvent avoir une certaine utilité. En présence de tremblement de terre, on peut augmenter la densité du sol sur le terrain en enlevant et remplaçant les sols lâches ou encore, en les compactant. Dans la même ordre d'idée, la mise en place d'une surcharge sur une couche de sable saturé contribuera à augmenter la contrainte effective, ce qui diminue sa susceptibilité à la liquéfaction (???analyse de stabilité de pentes statique avec de l'eau???). En dernier secours, on peut rabattre la nappe phréatique en permanence à l'aide de drains ou de pompes. Le problème que pose la rupture par liquéfaction à l'intérieur d'un dépôt de sable lâche saturé ne devrait jamais être sous-estimé, en particulier lorsqu'on travaille à des projets importants comme les barrages et les centrales thermiques.