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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Séances d'exercice dirigé: A-2332

Références supplémentaires: CGS 2006. Canadian foundation engineering manual. 4th edition, Bitech Publisher. McCarthy, D.F. 2002. Essentials of soil mechanics and foundation: Basi geotechnics. 6th edition, Prentice Hall.

Consolidation et tassement des sols (Séance 1er/2)

Mouvement ou déplacement des sols Construction Excavation

Définitions Le tassement d'une structure est le résultat de la déformation du sol de fondation. L'origine de cette déformation peut être un ou plusieurs suivant(s): La déformation sous une charge totale croissante est appelée "mouvement" ou "déplacement". Le changement de volume associé à la diminution du volume d'air, provenant d'un effet dynamique ou d'un chargement statique, est appelé "compactage". Les changements de volume progressifs associés à une réduction de la teneur en eau du sol est appelé "consolidation". La déformation sous contrainte effective constante est appelée "fluage".

Composantes du tassement Pour les sols argileux, le tassement total, st: où si = tassement immédiate (déformation élastique des fondations structurales, fûts de pieu par exemple); sc = tassement de consolidation (variation de teneur en eau); ss = tassement secondaire (fluage). Pour les sables, le tassement total, st: où le tassement immédiate, si, comprend le tassement élastique, se, et le tassement de consolidation (appelé plutôt "compression"), sc:

Consolidation des argiles u pression interstitielle excessive

Œdomètre ou consolidomètre et essais de consolidation Échantillons non-remaniés: Dimension de l'échantillon D : H = 2.5 ~ 5 Œdomètre à anneau flottant Œdomètre à anneau fixe

(a) (b) coefficient de compressibilité

Un matériau écrouissable

pression de préconsolidation

Contrainte de préconsolidation Particularité des sols: "mémoire" Courbe de recompression "Cassure" indiquant 'vc et une argile (absent pour les sables et silts)

État de consolidations Le rapport de surconsolidation OCR (over consolidation ratio): où 'p = contrainte de préconsolidation; 'vo = contrainte vertical effective due au poids des terres. Un sol sera Normalement consolidé si 'p = 'vo (OCR = 1); Surconsolidé si 'p > 'vo (OCR > 1); Sous-consolidé si 'p < 'vo (OCR < 1).

Sous-consolidation 'p < 'vo (OCR < 1) Remblais récents H h 'p = H - w(H+h) = subH - wh 'vo = H - wH = subH OCR = 'p/'p = 1 – (wh)/(subH) < 1

Détermination de la contrainte de préconsolidation 'p ou 1 2 3 4 5 'p Casagrande = 'vc B 'p probable = 'vc C 'vc D  'p  'vc E Construction de Casagrande

L'histoire de l'argile selon Casagrande

Courbes typiques de consolidation des sols naturels

Des sols américain légèrement surconsolidés sable silt

Moraines glaciaires du Canada fortement surconsolidées Pression de préconsolidation élevée indice de vide faible

Influence de remaniement sur les courbes de consolidation

Comportement d'une argile sensible Intact "Cassure" très raide; Avant cassure; Après cassure; Indice de vide. Remanié

Consolidation d'une "argile" mexicain Intact "Cassure" très raide; Avant cassure; Après cassure; Indice de vide trop élevé (n > 90%). "argile sensible"

Consolidation d'une argile gonflant américaine mouillage pression de gonflement Essais de gonflement à volume constant

Consolidation d'une lœss (silts) Effet de l'eau

Consolidation d'un autre silt Caractéristiques Manque de "cassure" Difficile de déterminer 'p

Consolidation d'une tourbe Caractéristiques: Indice de vide très élevé Concave vers le haut Difficile de déterminer 'p

Tassements H0

Coefficient de compressibilité, av Par définition, av > 0 (erreur de signe dans l'Exemple 8.3) e1 e2 '1 '2

Coefficient de changement de volume, mv dv v mv 1

Module œdométrique, D ou Eœd mv 1 1 D

Indice de compression, Cc C'est la pente de la courbe de compression vierge:

Indice de compression modifié, Cc 1

Indice de recompression, Cr C'est la pente de la courbe de recompression (rebondissement): Cr 1

Indice de recompression modifié, Cr 1

Calcul des tassements de consolidation, sc

Cas d'une argile normalement consolidée 'v0 = 'p Construction 'v > 0, tassement. À considérer la courbe de compression vierge Excavation 'v < 0, gonflement. À considérer la courbe de recompression. Cr 1 'v0 = 'p

Cas d'une argile surconsolidée Eqs. (8.16) et (8.17) Eqs. (8.18) et (8.19)

Déduction des courbes de consolidation sur le terrain Méthode de Schmertmann (1955) Argile normalement consolidée Argile surconsolidée

Estimation des indices de compression Équation de Terzaghi et Peck (1976): Invalide si sensibilité > 4 et wL >100% ou si teneur en matière organique élevée. En général: Cr  (5 ~10%)Cc 0.035  Cr  0.015