Cours et exercices de mécanique des sols

COURS ET EXERCICES
DE MECANIQUE DES SOLS
Khaled MEFTAH
Première version : Septembre 2008
Cours Mecanique des sol 0 Khaled MEFTAH
SOMMAIRE
Chapitres
Intitulés
et classification
Hydraulique des sols
Contraintes dans les sols
Tassement et consolidation des sols
Résistance au cisaillement des sols
Etude de la portance des fondations superficielles
Poussée et butée des terres
Références bibliographiques
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TABLE DES MATIERES
Chapitre 1 : Les Sols : Structure. Identification et classification
3- Identification des sols
4- Classification des sols
Chapitre 2: Hydraulique des sols
1- Ecoulement linéaire
2- Ecoulements plans
Chapitre 3 : Les contraintes dans le sol
1- Notions de contraintes
2- Cercle de Mohr
3- Les contraintes dues au poids propre des sols
4- Les contraintes dues aux surcharges
Chapitre 4 : Tassement et consolidation des sols
1- Notions de déformations
2- Relation contraintes - deformations
3- Tassements des sols- consolidation
3- Evolution du tassement en cours du temps
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Chapitre 5 : Résistance au cisaillement des sols
1- Comportement élasto-plastique des sols
2- Comportement à cours et à long terme des sols
3- Détermination des paramètres de cisaillement des sols
au laboratoire
Chapitre 6 : Portance des fondations superficielles
1- Introduction
2- Calculs de la capacité portante
Chapitre 7 : Poussée et butée des terres
1- Introduction
2- La théorie de Rankine
3- Calcul des forces de poussée et de butée
5- Stabilité des murs de soutènement
6- Les rideaux de palplanches
Références bibliographiques 97
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CHAPITRE 1
et Classification
Un sol est un mélange :
comportement que la roche mère : Sols pulvérulents), les minéraux
argileux ( kaolinite, illite et montmorillonite) et le sols organiques (vases et
tourbes)
2- Paramètres de définition des sols
phase en un volume partiel unique de section unit. Les notations suivantes sont
Volumes
Grains solides
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Ws : poids des grains solides
2-2 Les poids volumiques
Le poids volumique (spécifique) total ou humide :
Le poids volumique des grains solides :
Le poids volumique du sol sec :
Poids volumique du sol saturé
Poids volumique déjaugé
La gravité spécifique :
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La teneur en eau :
Le degré de saturation :
La porosité :
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3. Identification des sols
Pour caractériser un sol, il faut déterminer les paramètres de nature et les paramètres
Les paramètres de nature indiquent les caracteristiques intrinsèques du sol. IIs ne
varient pas au cours du temps (poids volumique des grains solides, granularité,
Equivalent de sable,...).
Nous regroupons dans ce paragraphe les essais géotechniques de laboratoire
classiques qui permettent de caractériser un sol.
3.1 La masse volumique des particules solides s
3.2 Les essais granulométriques
- Par tamisage (par voie humide ou sèche) pour les élements de diamétre
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axes semi-logarithmiques, à partir de laquelle on peut déterminer :
- Le coéfficient de courbure :
d10 xd60
N.B : di : diamètre correspondant à i% de pourcentage de tamisat cumulé.
Fig 1.1 :Exepmle de détermination des di :
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3.3 Essais sur sols pulvérulents
Le comportement de ces sols dépend des paramètres qui caractérisent le squelette
courants sont :
a) Equivalent de sable (ES%) : Permet de caractériser la propreté des
sables et le type de sol analysé.
Tableau 1.1 : Caractérisation des sols à partir de la valeur de E.S
Type de sol
Argile pure
Sol plastique
Sol non plastique
Sable pur et propre
b) Densité relative (ou indice de densité) : Permet de caractériser la
e ax e
- e : indice des vides du sol en place.
Compacité du sol
moyennement dense
très bien compact
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3.4 Essais sur les sols fins
Le comportement de ces sols dépend :
- de la composition minéralogique (types de minéreaux argileux)
superposition de couches octaédriques et tétraédriques constituées par un maillage
octaédrique (kaolinite),
couches tétraédriques (illite, smectite).
Feuillet 1/1
Feuillet 2/1
Feuillets
Surface
élémentaires
feuillets par
spécifique
particule
Kaolinite
Montmorillonite
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- de la structure
dispersée : contact face-face entre les particules
floculée : contact bord-face entre les particules
états schématisés comme suit :
Solide
plastique
liquide
Sans retrait
Avec retrait
Limite de
retrait plasticité liquidité
passant au tamis 0.40mm (méthode de la coupelle de Casagrande et du rouleau et appareil
de retrait).
A partir de ces limites, on peut déterminer :
Tableau 1.4 : Type de sol en fonction de Ip
Indice de plasticité (%)
Type de sol
Pulvérulent
Sable argileux
Argile sableuse
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Tableau 1.5 : Etat de consistance du sol en fonction de Ic
Indice de consistance
consistance du sol
Liquide
Plastique
Solide plastique
Solide ou semi solide.
Tableau 1.6 : Etat de consistance du sol en fonction de « IL »
Indice de liquidité
Consistance du sol
Dure à très plastique
b) Valeur du bleu de méthylène : « VBS »
Elle représente la quantité de bleu pouvant être adsorbée sur les surfaces internes et
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Tableau 1.7 : Type de sol en fonction de la valeur «VBS »
Type de sol
Seuil au-dessus duquel le sol est sensible
Seuil distinguant les sols sablo- limoneux
des sols sablo- argileux.
Seuil distinguant les sols limoneux peu
plastiques de sols limoneux moyennement
plastiques
Seuil distinguant les sols limoneux et les
sols argileux
Seuil distinguant les sols argileux des sols
très argileux.
Teneur en carbonate : % de CaCo3
masse sèche totale. La détermination se fait par décomposition du carbonate de calcium
Tableau 1.8 : Type de sol en fonction du % en CaCo3
Teneur en Carbonate en %
Type de sol
Non marneux
Faiblement marneux
Marneux
Calco - marneux
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c) La teneur en matières organiques : « MO »
par la masse totale des particules solides minèrales et organiques. Sa détermination se fait
parcalcination.
Tableau 1.9 : Type de sol en fonction du % en MO
Teneur en matières organiques (MO%)
Type de sol
Non organique
Faiblement organique
Moyennement organique
Très organique
4 - Classification des sols
Elle consiste à regrouper les sols qui ont une nature, un état et un comportement similaires
par rapport à une application géotechnique particulière (routes, fondations, etc..)
En première approximation, on peut adopter, lorsque les dimensions des grains sont peu
différentes, la classification suivante selon le diamètre moyen des grains
S O L S G R E N U S
cailloux
grviers
4.1 Classification des sols non organiques ( MO