Cours CTN 504 Mécanique des sols

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

2 Éteindre vos cellulaires, SVP!

3 Séances d'exercice dirigé: A-2332

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

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

6 Mouvement ou déplacement des sols
Construction Excavation

7 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".

8 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:

9 Consolidation des argiles
u pression interstitielle excessive

10 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

11 (a) (b) coefficient de compressibilité

12 Un matériau écrouissable

13 pression de préconsolidation

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

15 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).

16

17 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

18 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

19 L'histoire de l'argile selon Casagrande

20 Courbes typiques de consolidation
des sols naturels

21 Des sols américain légèrement surconsolidés
sable silt

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

23 Influence de remaniement sur les courbes de consolidation

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

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

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

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

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

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

30 Tassements H0

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

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

33 Module œdométrique, D ou Eœd
mv 1 1 D

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

35 Indice de compression modifié, Cc
1

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

37 Indice de recompression modifié, Cr
1

38 Calcul des tassements de consolidation, sc

39 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

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

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

42 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