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République algérienne démocratique et populaire MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET

DE LA RECHERCHE

SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE BATNA II Faculté Faculté des sciences sciences et de de la technologie technologie

Département Département de Génie Civil

Mémoire de Master en Génie Civil Option : Géotechniqu e (OGI)

Présenté Présenté par : AILA Dhia eddine GHOUARI Abdelhak Thème

E tude de l ’ i n f l u en ce de l a contr ainte ain te ver ver tica ti call e su r l e pote poten n tie ti el d’ aff af f ais ai ssemen men t des sols Mémoire soutenu le : 20 / 06 06 / 2016 2016 Devant vant le jur jury compo omposé sé de :

Jury

Grade

QUALITE

HAMMOUD S

Dr.

Président

BENMOUSSA S

Dr.

Examinateur

ABBECHE Khelifa

Pr

Rapporteur

ANNEE UNIVERSITAIRE : 2015/2016 2015/2016

Avant tout, nous remercions le bon Dieu tout puissant qui nous a donné le courage, la patience pour accomplir ce mémoire Merci à tous ceux qui nous en aidés durant nos études et qui sans eux notre travail n’aurait jamais pu être réaliser A la réflexion, ils sont trop nombreux et nous espérons n’oublier personne Nous remercions vivement notre encadreur Mr professeur a l’université BA BATNA 2 Pour avoir avoir accepté accepté d’être rapporte rapporteur ur de mon travail travail de mémoire. Nous Nous remerc remercio ions ns le directe directeur ur l’labo l’laborat ratoir oiree LNHC LNHC wilaya BATNA qui a met à notre disposition dans laboratoire pour y effectuer nos essais.

Ré su me

Résumé les les sols sols aff affai aiss ssab able less à stru struct ctur uree ma macr crop opor oreu euse se son sontt cara caract ctér éris isés és par par les les tass tassem emen ents ts importants quils peuv peuven entt subi subirr lorsqu une augment augmentatio ation n de teneur teneur en en eau eau inter intervien vientt sous sous charge constante, lutilisation du compactage sest révélée ée très très effic efficace ace pour pour tra trait iter er de tels tels sest révél sols, dans des conditions conditions de mise en œuvre et avec des procédures de contrôles déférentes et adapt adaptéé à chacu chacun n des cas. cas. Leffondrement des sols est à l origine de plusieurs problèmes dingénierie, tels que le tassement important des ouvrages de construction civil et routière dans plusieurs régions du monde. Le phénomène d’effondrement peut se produire aussi bien dans le cas dun s ol naturel (dépôts éolien, dépôts alluvionnaire ou sols résiduels) que dans un sol compacté (remblais artificiels compactés dans le versant sec de loptimum Proctor). Généralement, les sols affaissables sont définis comme des sols métastables qui contienne nt des pores à lintérieur de leurs structures ; formés souvent de grains allant du limon (silt) au sable fin Les expériences ont étaient réalisée à l’aide d’un œdomètre qui permet l’étude de l'affaissement des sols par la méthode de Knight (1963) (l'essai œdométrique simple), en utilisant plusieurs plusieurs dispositifs expérimentaux expérimentaux pour déterminer les caractéristiques caractéristiques de sol étudié. Mots clés : sol affaissable, teneur en eau, essai œdométrique, tasseme ment nt œdométrique, tasse

Abstract collaps collapsible ible soils soils with macropo macroporous rous fabri fabricc may be defined defined as as soils soils which which will exhibi exhibitt large settlements if wetting up occurs with no increase in the applied stress.the compaction was used with success to densify such soils,with differnt conditions of execution and monitoring adapted to each case. The soil collapse is is the cause cause of many engineering engineering problems problems such such as significant significant settlement of civil and road construction works in several regions. The collapse can occur both in the case case of a natural soil (wind (wind deposits, deposits, alluvial deposits deposits or residual residual soils) than than in compacted soil (artificial embankments compacted into the dry side of the Proctor optimum). Generally, the collapsible soils are defined as metastable soils that contain pores within their structure; often formed from silt grains (silt) fine sand. The experiments were performed using an oedometer which allows the study of land subsidence by the method of Knight (1963) (simple oedometer test), using several experimental devices to determine the characteristics of ground studied. Keywords: collapsible collapsible soil water content, content, oedometer test, settlement settlement

Ré su me

. ( .(

) )

.

(

) (1963) .

.

:

Liste des figures

LISTE DES FIGURES

CHAPITER I I.1 Courbe œdométrique simple (Jennings et Knight, 1957)

7

I.2 Interprétation microstructurale de la variation volumique de phénomène deffondrement

11

I.3 Les stades de déformation dun sol non saturé (Feda 2004).

11

CHAPITER II II.1 II.2 II.3 II.4 II.4 II.5 II.6 II.7 II.8 II.9

Série des tamis sur la tamiseuse

19 19 19 22 23 23 24 24 25

Eprouvettes de 1L Le densimè densimètre tre Repr Repréésent sentat atio ion n des limi limite tess dAtterberg Appareil de Casagrande Outil a rainuré Appareillage spécifique pour les limites de liquidité l iquidité Réalisation de la rainure

la détermination de la limite de liquidité

II.10 Système dévaluation du diamètre de relou du sol

25

II.11 Les étapes de lessai de limite limite de plasti plasticit cité. é.... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ..... ..... ..... ..... ...... ...... ...... ...... ...... ..... ..... .....

26

II.1 II.12 2 Cou Courbe rbe de Proto Protorr.... ......... ...... ......... ...... .... .... ....... ...... ........ ......... ...... ........ ...... .... .... .... ........ ........... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ......

27

II.13 Appareillage spécifique pour essai de compactage (Proctor normal)

28

II.14 Cellule dodomètre

30

II.16 Schéma densemble de lœdomètre

31

II.17 Lappareillage de compactage d’échantillon d’échantillon

32

II.18 Les étapes de préparation déchantillon et le compacta ge dans lanneau.

34

II.19 Les étapes de l'emplacement de la cellule dans le bâti et le chargement

35

CHAPITER III III.1 III.2 III.3

La courbe danalyse granulométrique granulométrique de sol S1

la courbe dessai Proctor effectué sur le sol S1 Variation du potentiel d'affaissement en fonction de la contrainte dans le sol S1, à teneur en eau initiale (w=2%)

40 42 45

III.4

Variation du potentiel d'affaissement en fonction de la contrainte dans le sol S1, à teneur en eau initiale (w=4%). EC = 20 coups ; EC = 40 coups coups ; EC = 60 coups. coups.

45

III.5

Variation du potentiel d'affaissement en fonction de la contrainte dans le sol S1, à teneur en eau eau initiale (w=6%). (w=6%). EC = 20 coups ; EC = 40 coups ; EC = 60 coups.

46

III.6

Variation du potentiel d'affaissement en fonction de la teneur en eau initiale dans le 47 sol S1 sous une contrainte de (400KPa). EC = 20 20 coups ; EC = 40 coups ; (c) EC = 60 coups.

III

Liste des figures

III.7

Variation du potentiel d'affaissement d'affaissement dans le sol S1 sous une contrainte contrainte de 400KPa en fonction de degré degré de saturation. EC = 20 coups

48

III.8

Variation du potentiel d'affaissement d'affaissement dans le sol S1 sous sous une contrainte contrainte de 400KPa 400KPa en fonction de degré degré de saturation. EC = 40 coups. coups.

49

III.9

Variation du potentiel d'affaissement d'affaissement dans le sol S1 sous une contrainte contrainte de 400KPa en fonction de degré degré de saturation. EC = 60 coups. coups.

49

sol S1 sous une contrainte de 400KPa 400KPa III.10 Variation du potentiel d'affaissement dans le sol

51

en fonction de la densité sèche initiale. (a) à teneur en eau (w=2%); (b) w=4% ; (c) w=6%.

ANNEXE 1

2

3

Les courb urbes obte obten nus à part partir ir les les essa ssais œdomé œdométr triqu iques es simp simple less effe effect ctué uéss sur sur le 60 sol S1 à tene teneu ur en eau init initia iale le (w=2%)...................................... (w=2%)............................................................ .................................... .............. Les courb urbes obte btenus nus à part partir ir les les essa ssais œdomé œdométr triqu iques es simp simple less effe effect ctué uéss sur sur 61 le sol S1 à ten teneur en eau initia tiale (w=4%)...................................... (w=4%)............................................................ ................................... ............. œdométr Les courb urbes obte btenus nus à part partir ir les les essa ssais œdomé triqu iques es simp simple less effe effect ctué uéss sur sur le sol S2 à ten teneur en eau initia tiale 62 (w=6%)...................................... (w=6%)............................................................ ................................... .............

III

Liste des tableaux

LISTE DES TABLEAUX CHAPITRE I CHAPITRE II II.1 II.2

Composition chimique de l’argile…………………………………………. Caractéristiques géotechniques du sable et de l’argile ……………………..

16 17

II.3 II.4 II.4 II.5 II.5

gramme des essais œdométriqu œdométriques es …………………………… ……………………………………… ………… Programme Corr Corres espo pond ndan antt ent entre re le nom nombr bree de de cou coups ps et éner énergi giee de de com compa pact ctag agee …….. Corr Corres espo pond ndan ance ce entre entre le nomb nombre re de choc chocss de la dame dame de comp compac acta tage ge et l’énergie de compactage………………………………………………… Exemple Exemple de calcul calcul de l’indice l’indice de vide « e » dans l’essai l’essai œdométriqu œdométriquee …..

33 36 36

II.6

37

CHAPITRE III Représentatio tion des poids ids volum lumiqu iques sec des grain rainss des sols étudiés iés ……. 39 Les pourcentages en poids ids des particu icules les à des diffé fféren rents diamè amètre tres …….. 40 Les pourcentages en poids des particules à un diamètre inférieur à 2 µ m d u 41 sol sol S1, S1, les les coef coeffic ficie ient ntss d’unif unifor ormi mité té et les les coef coeffi fici cien ents ts de courbure……….. III.4 Les limites d’Atterberg pour les particules particules fines et le sol sol étudié…………. étudié…………. 41 III.5 Les indice (IP, Ic et Il) pour le sol étudie…………………………………. étudie…………………………………. 42 III.6 Les résultats d’e d ’ess ssai ai Proc Procto torr effe effect ctué ué sur sur le sol sol S1……………………… S1……………………… 42 III. III.7 7 La vale valeur ur de dens densit itéé sèch sèchee maxi maxima male le et la tene teneur ur en eau eau opti optima male le……… ……… 43 œdométriques 44 III.8 Les valeurs de Sr, e0 et Cp obtenus à partir les essais œdométriques simples effectués sur le sol S1………………………………………………… S1 ………………………………………………… III III.9 Les vale valeur urss max max et et min min de (Cp) (Cp) dan dans le sol sol S1 S1 …………………………….. 46 III. III.10 10 La vari variat atio ion n des des deg degrés rés de de sat satur urat atio ion n dan danss le le sol sol S1……………………….. S1……………………….. 50 III.1 III.2 III.3

IV

Notions et symbole

NOTIONS ET SYMBOLE Symbole

Définition

Définition Symbole Volume de l'anneau V

σ’

la contrainte effective

σ

la contrainte normale

p

La masse de l'échantillon l'échantil lon

pg

la pression du gaz (air)

τ

la contrainte e cisaillement cisaillemen t

ua

la pression atmosphérique atmosphériqu e

uw

la pression d’eau

ɤ s d

la masse volumique des grains solides la masse volumique de l'eau la masse volumique du sol sec

ɤ h

la masse volumique humide

Rs

la masse volumique sec max

hc

w

ɤ dmax e e0

wS

l’indice des vides L'indice des vides initial l'indice des vides avant de saturer l'échantillon l'indice des vides après de saturer l'échantillon La teneur en eau la teneur en eau initiale la teneur en eau de saturation

wl

La Limite de liquidité

e1 e2 w w0

log C’

Dn r Ts

α

Ec Eu

la hauteur de chute

mm g

la masse masse du mouton

Vmoule

la limite de plasticité

T

I P

L’indice de plasticité

Hc

I l l I C C

Indice de liquidité Indice de consistance

Vs m

CC

le coefficient de courbure

Rt

Cu

Le coefficient d'uniformité

RB

H0 h1 h2

Déformation verticale de l'éprouvette hauteur initiale de l’échantillon Hauteur de l'échantillon avant la Saturée Hauteur de l'échantillon après la Saturée

rayon de courbure hauteur d’ d’ascension capillaire max l’angle l’eau u ’angle de mouillage de l’ea l’énergie ’énergie de compactage l’énergie ’énergie de compactage par unité

h

wp

∆h

le supplément de cohésion apporté par la succion le diamètre des particules où (n%) le rayon de tube capillaire la tension superficielle

le nombre de coups

La teneur en eau optimal

Le degré de saturation

logarithme

N

wopt

Sr

χ

CP

ɵ

w

φ'

φ

l’ac célération de la gravité ’accélération volume du matériau avant de compactage Volume du moule de Proctor le temps le déplacement de la suspension le Volume de la suspension suspensio n la Masse de la prise d’essai ’essai lecture de l’é l’éprouvette prouvette A au temps t lecture de l’éprouvette ’éprouvette B paramètre pour le degré de saturation du sol Le potentiel d’affaissement ’affaissement la teneur en eau volumétrique volumétrique l'angle de frottement à l’état saturé l'angle de frottement frottement lié à la succion

V

Sommaire

SOMMAIRE Résumé Sommaire Liste des figures Liste des tableaux Notions et symboles

I II III IV V

INTRODUCTION GENERALE CHAPITRE I: GENERALITES SUR LES SOLS AFFAISSABLES I.1.INTRODUCTION........................................ I.2.CARACTERISATION DES SOLS NON SATURES .……………. I.2.1.Notions sur le sol affaissable............................... affaissable...............................

6

I.2.4. Les types des sols affaissables.. I.2.4.1. Les sols résiduels..................................... résiduels..................................... I.2.4.2. Les sols éoliens................................... éoliens........................................ ..... I.2.4.3.Les I.2.4.3.Les sols alluviaux......................... alluviaux..................................... ............ I.3.L’ANALYSE DES SOLS AFFAISSABLES ....................

7 7 8 8

I.3.1. Les phases du sol affaissable............................... affaissable................................. .. I.3.2. La structure des sols affaissables....................... affaissables............................ ..... I.4.LE PHENOMENE D ’EFFONDREMENT.....................

8 8

I.4.1. Les facteurs influant sur la rigidité du sol non n on saturé............. I.4.1.1. L'état de d e contrainte.................................... contrainte.................................... I.4.1.2. La succion du sol..................................... sol..................................... I.4.2. Le mécanisme d'effondrement.............................. d'effondrement.............................. I.4.3. La prédiction des sols affaissables........................... affaissables........................... I.4.3.1.Les I.4.3.1.Les méthodes expérimentales.......................... expérimentales............................

6 6

8

8 8 9 9 11 11 12

I.4.3.1.1. L'essai œdométrique œdométrique simple........................... simple........................... œdomètre........................... I.4.3.1.2. L'essai du double œdomètre........................... I.5.AMELIORATION I.5.AMELIORATION DES SOLS AFFAISSABLES ...............

12

I.6.CONCLUSION...........................................

13

12 12

Sommaire

CHAPITRE II: DESCRIPTION DES DISPOSITIFS EXPERIMENTAUX ET LES MATERIAUX UTILISES II.1.INTRODUCTION........................................ II-2 Matériels : II.3.LES MATERIAUX DES ESSAIS ............................ II-3-1 Description des sols II-3-1-3 Constitution des sols d’essais II-4 Détermination des propriétés physiques des sols étudiés : II-3-1-1 Le sable.............................................. sable.............................................. II-3-1-2 Les particules fi nes..................................... nes..................................... DISPOSITIFS S EXPERIMENTALAUX EXPERIMENTALAUX UTILISENT PO UR .II.4. LES DISPOSITIF CHAQUE ESSAI...................................... II-4-1 L'analyse granulométrique.................. granulométrique................................ .............. II-4-1-1 Par tamisage............................. tamisage......................................... ............ II-4-2 Principe de l'essai II-4-3 Le mode opératoire II-4-3 Par sédimentation.................................... sédimentation.................................... II-4-3-1 Principe de l'essai II-4-3-2 Le Mode opératoire II-5 Les limites l imites d'Atterberg................................... d'Atterberg................................... II-5-1-1 la limite de liquidité.................................... liquidité.................................... II-5-1-2 Principe de l'essai II-5-1-4 Le mode opératoire II-5-2 la limite l imite de plasticité.................................. plasticité.................................. II-5-2-1 Principe de l'essai II-5-2-3 Le mode opératoire II-6 Proctor.......................... Proctor................................................ ...................... II-6-1 II-6-1 Principe de l’essai de compactage c ompactage (NF P 94-093 \ 1999) II-6-3 Le mode opératoire II-7 .L'œdomètre............................................. II-7-2 Principe de l'essai II-7-4 L'appareillage de compactage du sol........................ II-7-5 Le mode opératoire

15 15 15 15 15 15 15 16 16 17 19 19 21 22 22 23 25 25 23 24 25 25 26 27 27 28 29 30 33 31

Sommaire

CHAPITRE III : PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS OBTENUES III.1. Introduction III.2.

Représentation des résultats des essais d’identification

III.2.1.L’ .2.1.L’analysegranulométrique III.2.2. Les limite d’Atterberg d’ Atterberg III.2.3.L’e .2.3.L’essaiProctor ssaiProctor

III.3.

39 39 39 41 42

Présentation des résultats des essais d'effondrement

III.4. L’analyse des résultats des essais d’effondrement III.4.1. Etude de la variation du potentiel d'affaissement (Cp) en fonction de la d’échantillon. contrainte appliquée (σ‘) pendant la saturation d’échantillon. III.4.2. Etude de la variation du potentiel d'affaissement (Cp) en fonction de la teneur en eau initiale (w0) III.4.3. Etude de la variation du potentiel d'affaissement (Cp) en fonction de la densité sèche III.5. Comparaison les résultats obtenus avec d'autres critères d'affaissement III.6 Conclusion

43 46 47 48 52 52

INTRODUCTION GENERALE

Introduction générales

INTRODUCTION GÉNÉRALE Les désordres importants causé par leffondrement des sols ont été constaté en plusieurs régions régions du monde, monde, notamment notamment quand elles elles sont arides ou semi-arides. semi-arides. Récemment, Récemment, les investigations de sols se trouvant dans la région Sud Est dAlgérie, ainsi que dans les payes de lAmérique du Sud (Abbeche et al 2010 -a). Ces sols occupera environ 13 million km² de la surface globale, car leur climat est sec et desséché et la position de la table deaux souterraines souterraines dans dans ces régions peut peut être plus de 30 mètre ci-dessous ci-dessous la surface au sol, ont montré que ces sols sont susceptibles à leffondrement brusque.

Ce problème problème spécial, qui est une réalité réalité sur le terrain, terrain, nécessite nécessite de la part du du géotechnicien une attention particulière et une maîtrise. Les sols affaissables sont définis comme des structures partiellement saturées, pouvant subir un réarrangement radical de leurs particules, suivi dune grande diminution brusque de leur volume, après avoir été inondées à leau avec ou sans surcharges. La mécanique des sols non saturés est relativement une nouvelle discipline qui a été développé au cours de ces cinquante dernières années, diverses théories ont été établies par divers chercheurs, tel que : Knight, Jennings, Feda, Delage , Fredlund, Rahardjo, Alonso, Rogers, Ayadat ,…….etc. Le développement des lois de la mécanique des sols partiellement saturés dans la plus part des cas basé basé sur des résultats expérimentaux obtenus sur des échantillons reconstitués ou compactés. De nombreuses travaux ont montré linfluence de multitude de facteurs comme: la charge appliquée lorsque le mouillage du sol, le type de sol (minéralogie et granulométrie), le degré de saturation, la teneur en eau naturelle, lindice des vides initial, la nature des liaisons entre les particules, la matière chimique du liquide se trouvant dans les pores et le débit d'eau qui inonde ces sols sur le phénomène deffondrement, ont été proposées comme des indicateurs du potentiel daffaissement, ce potentiel à été évaluée expérimentalement, est principalement basé sur les essais œdométriques. œdométriques.

Cette recherche expérimentale a pour But : - Étude de linfluence de la granulométrie sur la magnitude de laffaissement. - Étud Étudee de linfluence de la teneur en eau sur laffaissement des sols. - Étude de linfluence de lindice li ndice des vides initial sur laffaissement des sols. - Étude de linfluence de la contrainte verticale sur laffaissement des sols. - Etude de linfluence du degré de saturation sur laffaissement des sols.

Introduction générales

Ce travail est divisé en trois chapitres étroitement liés. Le premier chapitre présente une synthèse bibliographique, consacrée à la caractérisation hydromécanique des sols affaissables, leurs types et structure et ensuite létude de phénomène daffaissement et les méthodes utilisées pour évaluer le risque d’effondrement. Le deuxième chapitre est consacré à la présentation des dispositifs expérimentaux et les matériaux utilisés, matériels et essais (présentation des matériaux, matériels utilisés, programme dessais dessais ainsi que leurs différentes modes modes opératoires). Le troisième chapitre présente les résultats des essais réalisées sur différents types de sol reconstitués en laboratoire sous divers paramètres qui influent sur laffaissement des sols affaissables, suivi l’analyse et linterprétation de ces résultats. Le mémoire se termine par une conclusion générale et une liste des références bibliographiques.

CHAPITRE I GENERALITES SUR LES SOLS AFFAISSABLES

Chapitre I

généralités sur les sols affaissables

CHAPITRE

I

GENE GENERA RALI LITE TES S SUR SUR LES LES SOLS SOLS AFFAISSABLES

I.1. I.1. Introd Introduct uction ion Il exist xistee une une grand randee vari variéété des sols ols natu nature rels ls affa affais issa sab bles les tels tels que les les dépô dépôts ts alluv lluvia iau ux, les les sols ols rés résidue iduels ls et les les sols sols éolie liens entre tre autre tres, le compo mporte rtemen ment méca mécani niqu quee de ces sols ols est contrôlé par les contraintes effectives, égale à la différence de la contrainte totale et de la pres pressi sion on de l'ea l'eau. u. La prés présen ence ce de l'ai l'airr dans dans ces ces sols sols modi modifi fiee les les inte intera ract ctio ions ns entr entree les les part partic icul ules es et l'ea l'eau. u. L'étu 'étude de des des cond condit itio ions ns de non non satu satura rati tion on en méca mécani niqu quee des des sols sols a fait fait l'ob l'obje jett de nomb nombre reus uses es rech recher erch ches es,, tant tant du poin pointt de vue vue expér expérime iment ntal al que que théo théori riqu que. e. Ce chap hapitre itre conce oncern rnee l'ét l'étu ude bibli ibliog ogra rap phiqu hiquee du comp compo orte rtement ment des des sols sols affa affais isssable bles, leur leurss type typess et leu leur stru tructure ture .On .On abord ordera era le compo omport rteemen ment de l'e l'eau dans dans les les pore ores de ces ces sols ols (le phé phéno nomè mène ne de capil capillar larité ité), ), et l'éta l'étatt de cont contra rain inte te dans dans ces ces sols sols.. Finalem lement on termine avec une des des crispation ions du phénomène d ’effo effond ndre reme ment nt et les les différ différen ents ts critère critèress d’affaissement. ’affaissement.

I.2. I.2. Cara Caract ctér érisa isati tion on des des sols sols non non satur saturés és : I.2. I.2.1. 1. Notio Notions ns sur sur les les sols sols affa affais issa sabl bles es : Les sols affaissables sont des sols partiellement saturés, c.-à-d. Que le degré de saturatio tion des sols étend de 0à100%(ni en état satur turé, ni en état sec), selon lon (Fredlun lund et Raha Rahard rdjo jo19 1993 93). ).Ce Cess sols sols poss possèd èden entt une une haut hautee rési résist stan ance ce appa appare rent nte, e, mais mais ils sont sont sens sensib ible less à des des fortes réductions du rapport de vide (c.-à-d. l’ef fondrement) lors que le sol est mouillé. (Liausuetal 1995) La plup plupaart des des sols sols affa ffaiss issable bles sont ont compo mposés prin rincipa ipaleme lemen nt de limo limon n et de sab sable fin fin ave avec de peti petite tess quan quanti tité téss d’ar gile, gile, et dans dans certa certaine iness circo circonst nstanc ances es peuve peuvent nt conten contenir ir des des gravi graviers ers et les galets, si le sol se situé à une profondeur faible, et de matière organique. (Charles et Menzies 2007) Ces sols naturels sont en générale légèrement à fortement cimentés par divers sels, oxyd xyde, argile séchée, et de la succion du sol, existent dans un état lâche et métastables à la dens densit itéé rela relati tive veme ment nt faib faible le.. Ils sont sont cara caracctéri térisé séss par par une une stru struct ctur uree macr macrop opor oreeuse use à fort fort indi indice ce des vides. vides. (Charl (Charles es et Menzie Menzies20 s2007) 07) Le tis tissu des sols affaissables les prend généralem lement la forme d ’un sque squele lett ttee lâch lâchee des des grain rainss (gén (génér éral alem emen entt quar quartz tz)) et des des micr micros os agré agrég gats ats (ass (assem embl blag ages es d ’ar gile ou argile et des part partic icul ules es d’ar gile ile limo limone neu use). e).Ceux Ceux-c -cii ten tendent à être tre séparé paréss les les uns uns des des autre utress, étend tendre re lié liés par par des des liens liens et des des pont pontss avec avec des des pore poress unif unifor ormé méme ment nt répa répart rtis is.. Le comportement comportement du du sol affaissable peut être visualisé sur sur la (figure 1.1) qui représente représente la courbe œdométrique typique d’un sol affaissable.

6

Chapitre I


Figure.1.1. Courbe œdométrique simple (Jennings et Knight, 1957)

I.3. I.3.Le Less type typess des des sols sols affa affais issa sabl bles es : Les cond condit itio ions ns clim climat atiq ique uess dans dans une une rég région ion sont sont le fact facteu eurr prin princi cipa pall entr entrai aina nant nt un dépô dépôtt de sol non satu saturé ré,, par consé onséq quen uent les les sols non saturé turéss ou les les sols sols avec des press ressio ion ns nég négative tivess peuvent se produire dans n ’importe quel dépôt géologique .Il y a certaines catégories géolog éologiq ique uess des des sols sols avec avec des des pres pressi sion onss néga négativ tives es qui qui ont ont reçu reçu une une atte attent ntio ion n cons consid idér érab able le dans dans la litté littéra ratu ture re de rech recher erch che. e.

I.3. I.3.1. 1. Les Les sols sols rési résidu duel elss : ’altér La texture des sols résidu iduels formés par l’alt érat atio ion n supe uperfic rficie iell llee en plac placee des roc roches hes cristallin llinees à cause de des agents atmosphériques. Peut être tre tout à fait sembla mblab ble à celle de la ’agrile roc roche mère mère .Le .Les part partic icu ules les d’ag rile peuve uvent form formeer de des end enduits uits sur les les grain rainss de limo limon n et les les grains de sable en raison de mouillage et séchage répétés .Le tissu sous forme ouvert et poreux dans certaine ines zon zone tandis que sous forme dense et fai faible porosité dans les autres res et l’hétérogé hétérogénéité néité est commune commune (Jameset (Jameset Kenichi20 Kenichi2005). 05). L’alté altéra rati tion on supe superf rfic icie iell llee par par les les agen agents ts atmo atmosp sphé héri riqu ques es et lixi lixivi viat atio ion n coup couplé lé avec avec une une abondance d’ d’ox yde d’aluminium et de fer, produit des tissus et des textures ouverte, granu ranula lair iree dense et argi rgileux dans les sols tropicaux et subtropicaux. Les concrétions et nodul odulees sont fré fréque quents nts dans certa rtains ins cas de maté matéri riaaux. ux. Les pore poress dan dans les les sols ols rés résidu iduels son sont ’environ de 1 m et de très petits ports d’envir dans dans deux deux clas classe ses: s: des des pore poress irré irrég gulie uliers rs d ’en environ on de 5µ m.

7

Chapitre I


I.3. I.3.2. 2. Les Les sols sols éoli éolien enss : Les sols sols éolie éoliens ns sont sont prin princi cipa pale leme ment nt comp compos osés és de parti particu cule less asse assezz fines fines trans transpo port rtée éess par ’action permanente des l’act des vents (sable des dunes ou de plage et d ’un limo limon n, ave avec des des peti petite tess ’argiile) œss on tro quan quanti tité téss d’arg le) (Jam James et Kenichi2005).Dans les les lœss trouve des min minéraux argi rgileux tels tels que que la vermi vermicu culit lite, e, la kaoli kaolini nite te et une une faib faible le prop propor ortio tion n d’illite illite et chlo chlori rite te.. Ils Ils sont sont caract caractéri érisé séss par: (Fred (Fredlun lund d et Rahard Rahardjo1 jo1993 993); ); (James (James et Kenic Kenichi20 hi2005 05)) ’argil -Un -Un tiss tissu u méta métast stab able le lâch lâchee et main mainte tenu nu par par la cime ciment ntat atio ion n de carb carbon onat atee d’arg ilee et de lumi lumièr èree au cont contac actt des des grai grains ns.. -Une -Une struc structure ture homogè homogène ne et poreu poreuse. se. -Ils -Ils sont sont lég légers ers à faib faible le cohé cohési sion on ayan ayantt une une bass bassee dens densit itéé rela relati tive ve.. - Le macr macro o stru struct ctur uree glob global al peut peut être être décr décrite ite comm commee gran granul ulai aire re enco encomb mbra rant nt..

I.3.3. I.3.3. Les sols alluviaux alluviaux : Les sols alluviaux peuvent être déposés dans des eaux marine et saumâtre ou bassins d’eau douce, les particules d’argile individuelles sont rares, et les tissus des groupes des de s particules flocules peuvent former dans d ans l’eau sur la l a gamme complète des salinités s alinités bord-à-face bord-à-face des arrangements floculés et agrégés (James et Kenichi 2005). Les grains de limon et de sable sont assez uniformément répartis sauf dans les argiles ou stratifie, et les plus gros grains ne sont généralement généralement pas en contact les uns avec avec les autres. Les tissus initiaux ouverts avec un un degré d’ouverture dépendent de la minéralogie de l’argile et la dimension particulaire et la composition chimique de l’eau, y compris comp ris tout la teneur en sel et rapport (monovalents / divalents). L’intensité de la floculation peut être moindre dans les dépôts d’eau saumâtre et d’eau douce, ainsi la consolidation suivante peut causer une grande orientation préférentielle des particules lamellaires et des groupes des particules que dans l’argile d’eau salée. Le taux d’accumulation très lente permet plus plus de stabilité dans les tissus ouverts qui qui est possible possible quand le sédiment s’accumule rapidement. rapidement. (Fredlund et Rahardjo 1993). Il y a d’autres type de sol qui sont non saturés en raison de l’histoire de positionnelle et sont enclins dans un état métastable par exemple les tufs volcanique, le gypse, les sables lâche cimentés par des sols solubles dispersés.

I.4. Le phénomène d’effondremen t : L’augmentation du degré de saturation du sol non saturé, saturé, suite suite à des variat variation ion des des condit condition ionss enviro environne nnemen mental tales es par par exempl exemple, e, peut peut produ produire ire une une réduc réductio tion n volumi volumique que irréversible sans variation du niveau de la contrainte externe appliquée. Ce phénomène est connu comme effondrement du sol.

I.4.1. Les facteurs facteurs influant sur la rigidité du du sol non saturé : La rigidité des sols partiellement partiel lement saturés est effectuée Selon Briaud (2001) par :

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Chapitre I


I.4.1.1. I.4.1.1. L'état L'état de contrainte contraintess : - A quel point les particules particules sont emballées emballées ? Si elles elles sont serrées, serrées, le module module tend être élevé qui est aussi mesuré par la densité sèche du sol. La rigidité dépend de l’organisation structural structuralee des particules particules par exemp exemple le un sol sol granulai granulaire re peut peut avoir une struct structure ure lâche lâche ou ou dense et un sol à grains fins avoir une une structure dispersée ou ou floculée. Note que deux deux échantillons de sol peuvent avoir la même densité sèche mais différents structures et donc différents modules de sol. - Quelle est la teneur en eau ? Ce paramètre important parce qu’au bas teneur en eau l’eau lie les particules (particulièrement pour les sols à grains fins) et augmente la contrainte effective entre les particules par la succion et le phénomène de tension de la peau d’eau. Ainsi le bas teneur en eau augmente le module de sol, par exemple l’argile se s e rétrécit et devient très raide quand il sèche en même temps les teneurs en eau à très bas. Le tassement des sols granulaires n’est pas aussi efficace qu’il est à plus haut teneur en eau, par conséquent dans ce cas si les les teneurs teneurs en eau très très bas mènent mènent à des bas bas modules. modules. Alors Alors le module module augmente augmente avec avec l’augmentation de sa teneur en eau et en même te mps l’effet de tassement augment également, mais si la teneur en eau monte au-delà de la teneur en eau optimal le module diminue. - Le sol sol soum soumis is à quoi ? Ce ci désigné sous le nom le facteur de l’histoire de contrainte. Si le sol sol a été précon précontra traint int dan danss le passé passé (sur-co (sur-conso nsolidé lidé)) à de plus plus haut haut modul modulee que que le sol sol normalement consolidé. consolidé. Les sols non consolidés ont les modules très bas. - Qu’en Qu’en est-il est-il de cimentation ? L’effet de la « colle » entre les particules est temporaire car une augmentation de la teneur en eau sera détruite, un autre effet de collage est dû à la cimentation chimique qui peut se développer aux contacts.

I.4.1. I.4.1.2. 2. La succio succion n du du sol sol : La vitesse de cisaillement augmente avec l’augmentation de succion matricielle. L’eau présente dans la peau contractile exerce une pression interstitielle négative sur les particules, augmentant ainsi la résistance au cisaillement selon (Ng et al 1998).

I.4.2. Le mécanisme d’effondrement : Le phénomène d’effondrement apparemment en contradiction avec le principe de la contrainte effective, qui est à la base de toute la théorie de mécanique de sol, puisque le mouillage augmente la pression interstitielle et diminue la contrainte effective et par conséquent conséquent est étendu causer la poussée plutôt que le règlement. Cependant une considération considération plus détaillée détaillée du mécanisme mécanisme à indiquer que l’effondrement était à la défaillance locale de cisaillement entre l es grains du sol, est donc compatible avec le principe de la contrainte effective (Benkadja et Belouahri 2010). Le mécanisme de base de l’effondrement implique, un réarrangement des particules, de structure ouverte métastable à une structure plus dense stable. L’effondrement sur la saturation prend normalement seulement une courte péri périod ode, e, bien bien que le plus d’argile contie contienn nnent ent dans dans le sol, sol, plus plus la périod périodee ne ten tend. d. Beaucoup Beaucoup des chercheur chercheurss ont proposé proposé plusieurs plusieurs mécanisme mécanismess de l’effondrement. Barden et al (1969) ont montré que l’effondrement appréciable à exige les trois conditions suivants :

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- Une structure structure ouverte ouverte poten potentielle tiellement ment instable, instable, partiellem partiellement ent saturé. saturé. - Une valeur assez assez élevée de de la contrainte contrainte appliquée développe un état métastable. métastable. - Une vale valeur ur asse assezz élevée élevée de succ succion ion du du sol sol (ou toute toute autre autre étati étatisa sation tion ou ou agen agentt de ciment cimentag age) e) stabil stabilise isent nt les conta contacts cts inter inter granul granulair aires es.. Qui Qui dispa disparai raisse ssent nt par mouilla mouillage ge produisent ainsi un affaissement. Knight (1963) suppose que la résistance de liaisons argileuse entre les gros grains est réduite en ajoutant de l’eau dans un sol non saturé soumise à une contrainte, Lorsque cette résistance devient inferieur inferieur à la contrainte du découpage. découpage. Ces liaisons se cassent et l’affaissement se produit. Holtz et Gibbs (1951) ont supposé que l’effondrement de la structure interne se produit quand quand les efforts efforts entre les les particules particules dépassen dépassentt la force de liaiso liaison n fournie fournie par des liens liens de transition. D'après (Amer Ali 2000). Dudley (1970) a proposé que deux type d’effondrements peuvent se présenter, dans le cas où la structure est cimentée l’effondrement ne répond pas de l’humidification, mais il est lié au niveau de contra contrainte inte appliquée. Dans le cas où le sol est constitué de grains liés avec avec des matériaux fins (argiles ou limons) induisant des forces de liaison importante due à la succion ou à la cimentation, l’humidification conduit à une annulation de la succion entraînant une diminution importante importante de la résistance favorisant ainsi l’effondrement si la contrainte mécanique est suffisamment grande. Chady (1979) a supposé que l’affaissement à été principalement à l’annulation de la succion dans les sols partiellement saturés. Clemence and Finbarr (1981) a suggéré que l'effondrement est plus immédiat dans le cas où les grains de sol sont liés par l’action capillaire, mais ralenti dans le cas du cimentage chimique, et beaucoup plus lent dans le cas des contreforts d'argile. Ayadat et al (1998) on ontt conclus que la migration des particules fines d’un horizon à l’autre dans le sol est la cause principale de l’effondrement des sols. Alonso et al (1987) ont présenté une analyse des phénomènes de gonflement et d’effondrement des sols à partir de l’analyse l’anal yse de leur structure. Sous basse contrainte et lors du mouillage, on observe généralement une augmentation macroscopique du volume du sol, liée au gonflement des agrégations simples d’argiles ; son intensité dépend de la minéralogie de l’argile. Ces agrégations tendent à conserver leur structure tant qu’on n’augmente pas de manière significative la contrainte externe. Si elle augmente, les connecteurs ou agrégations d’argiles s’écrasent, les particules glissent aux contacts et les pores qui existaient entr e particules sont emplis par les agrégations déformées ou par les grains de limon ou sable. Cette réorganisation engendre une réduction de volume macroscopique du sol qui, selon son intensité, peut être qualifiée d’un effondrement. Feda (1995) a conclu que les effondrements sont classifiées en deux catégorie : Micromécanique (effondrement par décollement, par écraser les grains, transition de tissu et remouler- durcir), et Macro mécanique (effondrement par le chargement, le fluage de mouillure. Le ramollissement ramollissement radial, et la pression excessive d’eau interstitielle). Feda (2004). Au cours de la déformation du sol, la structure du sol passe par différentes étapes. Typiquement l’intensité de l’effondrement augmente lorsque la contrainte de confinement confin ement croit (Barden et al. 1969, 1969 , Dudley. 1970) a observé que l’intensité de l’effondrement atteint sa valeur maximale à une contrainte donnée, puis cette intensité décroit même si la contrainte

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continue à augmenter. Cette valeur maximale variée par rapport au type de sol et aux conditions initiaux.

microstructurale de la variation volumique volumique de phénomène Figure.1.2. Interprétation microstructurale d’effondrement

Figure.1.3. Les stades de de déformation d’un d’un sol non saturé (Feda (Feda 2004).

I.4.3. La prédiction des sols affaissables a ffaissables La mise en évidence de l’affaissement d’un sol se constate par le tassement appréciable qu’il subit, lent ou instantané, par l’addition d’eau sous une charge constante. L’évolution de ce tassement tassement peut être étudiée au laboratoire par par simulation des conditions réelles réelles du sol, ou par des critères critères empirique empiriquess qui utilisés divers divers paramètres. paramètres.

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I.4.3.1. I.4.3.1. Les méthodes méthodes expérimentales expérimentales : Le potentiel de l’effondrement est traditionnellement mesuré à l’aide d’essai d’œdomètre d’œdomètre simple, simple, ou ou d’essai d’essai du du double double œdomètre œdomètre.. La quantité de déformation produite à l’effondrement d’une éprouvette est inondé sous une pression donnée indique la susceptibilité à l’effondrement.

I.4.3.1.1. L’essai œdométrique simple : Knight Knight (1963) à proposer proposer une méthode méthode pour pour analyser analyser le risque d’effondrement basée sur l’humidification sous une contrainte verticale de 200kPa d’un échantillon de sol préalablement chargé à sa teneur en eau naturelle. La courbe qui en résulte est représentée sur la figure 1.1. Le critère est basé sur le pourcentage de déformation verticale obtenu. Et défini comme suite:

CP(%) =∆e / (1+e0)

(1.1)

Ou : ∆ec= (e1-e2), et e0 est l’indice des vides initial. Le potentiel d’affaissement peut être aussi défini comme suite :

CP(%)= HC /H0

(1.2)

Ou : Hc est la variation de la hauteur après mouillage, et H0 : hauteur initial de l’échantillon.

I.4.3.1.2. L’essai L’essai du double double œdomètre œdomètre Jennings et Knight Knight (1975) ont proposé proposé l’essai du double œdomètre, œdomètre , pour évaluer la réaction d’un sol non saturé au mouillage et au chargement à différents niveaux d’effort, celuicelui-ci ci basé basé sur deux types d’essais œdométrique simples, le premier essai est réalisé à la teneur en eau initiale en condition non saturé, pour le deuxième on humidifie l’échantillon sous une charge fixe ensuite le chargement en condition saturée, ensuite l’essai est effectué de la même manière comme l'essai de consolidation standard.

I.5. Amélioration des sols affaissables Une grande variété des processus d’amélioration existent pour traiter des phénomènes d’effondrement. La meilleure technique de traitement traitement dépent dépent au plusieurs facteurs, - Lorsque Lorsque le sol affaissab affaissable le a été découvert. découvert. - Comment l’effort doit être appliqué au sol. - La profondeur et l’ampleur de la zone affaissable. - Source Source de mouillage mouillage.. - Coût Coûtss Les solutions qui ont été employées dans le passé peut être généralement inséré dans une des catégories énumérées ci-dessous : (Charles et Menzies 2007)

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Chapitre I


- Dépla Déplacem cemen entt du volume de sol qui est sensible à l’humidité. - Enlèvement et et remplacement ou de compactage. compactage. - Evite de mouille mouiller. r. - La stabilisation stabilisation chimique ou de jointoiement. - Le pré-mouilla pré-mouillage. ge. - Mouillage Mouillage contrô contrôlé. lé. - Le compactag compactagee dynamique. dynamique. - Les Les fondat fondation ionss sur pilie pilier. r. - Fondation Fondationss différentiel. différentiel. Le problème d’effondrement n’est pas souvent détecté qu’après la structure est construite ou le remblai de remplissage remplissage est placé. Dans ce cas cas le choix pour la réduction devient devient plus limité et généralement plus cher, la flexibilité maximum pour le choix des solutions et option fondation existe. Quand une investigation complète d’emplacement a été effectuée et les potentiel de changement de volume induite pour mouillage des régions ont été identifiés avant la construction.

I.6. Conclusion Les différentes recherches sur le comportement des sols affaissables affaissables ont conclu que l'effondrement de ces sols est fortement influencé par les cinq paramètres suivants: - Le niveau niveau d'effort d'effort appliqué appliqué au moment moment de mouilla mouillage. ge. - La teneur teneur en eau initiale ou naturelle. naturelle. - L'indice L'indice des des vides initial. initial. - La composition composition de ces sols ou le pourcentage pourcentage d'argile contenue. contenue. - Le degré degré de saturatio saturation. n. L'influence de ces paramètres représente le but principal de de ce travail.

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CHAPITRE II DESC DESCRI RIPT PTIO ION N DES DES DISPOSITIFS EXPE EXPERI RIME MENT NTAU AUX X ET LES LES MATE MA TERI RIAU AUX X UTIL UTILIS ISEN ENT T

Chapitre II

description des dispositifs expérimentaux et les matériaux utilisent

II-1 Introduction : Lobjectif principal de ce programme dessais, se résume en létude de linfluence de certains paramètres propres au sol sur laffaissement. A partir de ces résultats on pourra par la suite dune part prédire les sols à effondrement brusque en se basant sur des essais simples et rapides tels que la granulométrie et les limites dAtterberg, dautre part contribué à lexplication du mécanisme deffondrement de ces sols lors de linondation. Ce programme dessais comporte trois principales étapes :

1. Préparation des matériaux qui composent le sol dessai . 2. Détermination Détermination des caractéristique caractéristiquess physiques physiques de ce sol (granulométrie, (granulométrie, limites limites dAtterberg, teneurs en eau optimales). 3. Détermin Déterminatio ationn des caractéri caractéristiq stiques ues de déformab déformabilit ilitéé de sol en questio questionn par les les essais essais œdométriques. Dans ce chapitre nous détaillons uniquement la première et la deuxième étape, c'est-à-dire donner une description des matériaux et de lappareillage utilisé ainsi que la procédure employée dans les essais.

II-2 Matérie Matériels ls : Le matériel fourni pour cette étude expérimentale comprend : 

Des équipements pour effectuer les essais standards suivants :

1. Tamisage et sédimentation. 2. Poids spécifique et équivalent de sable. 3. Les limites dAtterberg et essais de compactage (Proctor). 

Cellules de compression (œdomètres).



Dames de compactage pour la confection des échantillons dans lœdomètre.



Équipement dusage courant.

II-3. Matériaux Matériaux et et essais : II-3-1 Description des sols : de sol dessai dessai : le sable et largile. Deux composantes principales entrent dans la composition de

II-3-1-1 Le Sable : Le sable sable utilisé pour pour la reconstitution reconstitution dun sol affaissable est extrait dOued dOued -Ejdi (LIWA

Biskra), très utilisé pour la confection du béton dans les chantiers de constructions et très connu pour ses caractéristiques exceptionnelles de propreté. Ses propriétés sont présentées au tableau 2-2.

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Chapitre II


Au laboratoire il a ét é procédé dans une première étape à son lavage à leau jusquà lélimination complète des matières organiques, puis séchage à létuve (105°C) pendant 24 heures. Dans une deuxième étape, il a été passé au tamis de 2mm (AFNOR N°34), les refus constitués de graviers et Cailloux sont rejetés. Les particules inférieures ou égales à 2mm ont été conservées.

II-3-1-2 L’Argile : Elle est est extraite extraite de SIDI SIDI MAANSAR MAANSAR (Batna) (Batna) Algérie Algérie.. Une analyse analyse chimique chimique de cette cette argile a permis de connaitre connaitre le pourcentage de quatre composants composants :

Tableau 2-1 : Composition chimique de largile SO4- (%)

CaCo3 (%)

Cl- (%)

Matières Organiques (%)

0.50

16.00

0.17

0.41

Cette argile telle quelle a été extraite à létat naturel présente laspect de mottes compactes, doù impossibilité de la faire mélanger avec le sable pour constituer le sol dessai. A cet effet, une procédure au laboratoire laboratoire a été envisagée envisagée pour permettre permettre de la transformé en poudre très fine, sans toutefois modifier la nature chimique des grains. Cette procédure comporte les étapes successives suivantes : Les mottes dargiles sont complètement détrempées à leau dans des bacs jusquà saturation complète pendant 48 heures. -

- Tamisage par voie humide au tamis 80µm, leau de lavage contenant les particules fines inférieures à 80µm est recueilli dans des bacs propres, les refus renfermant sable fin et impuretés ont été rejetés. - Après décantation totale, leau de lavage devenue claire est siphonnée au maximum sans entraîner entraîner les les particules particules fines. fines. Séchage à l étuve (60°C) pour éliminer totalement leau restante par évaporation. évaporation. - Le matériau sec est désagrégé désagrégé soigneusement soigneusement au pilon dans un mortier. 

Les caractéristiques physiques de ces deux composantes (sable et argile) sont données au (tableau 2-2).

Argile < 80µm

Sable < 2 mm

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Chapitre II


Tableau 2-2 : Caractéristiques géotechniques géotechniques du sable et de largile Matériaux

Sable

Particul Particules es fines fines

Caractéristiq - Équivalent de de sable : 78 78.64 .64% - granu ranulo lomé métr trie ie comp compri rise sess entr entree 0.08 0.08 et 2m 2mm m dont dont 2.3% 2.3% <à 0.08mm. - coefficient duni unifor formi mité té Cu = 4 - coefficient de courbure Cc = 1.3 1.34 -

le pourcentage de la fra fraction argi rgileuse (P.F < 2µm) est de 47%. limite de liquidité w l=45.4. limite de plasticité w p=31%. densité spécifique G s = 2.65 2.65..

II-3-1-3 Constitution des sols d’essais : Le complexe complexe sable-argileux sable-argileux est formé à partir dun mélange des deux matériaux sable et argile suivant des proportions en poids indiquées comme suit : Type de sol

S1

(%) des partic particule uless De Φ ˂ 80um (%) (%) de sab sable de Φ ˂ 2mm

30 70

II-4 Déterminatio Déterminationn des propriétés propriétés physiqu physiques es de sol étudié étudié : Des essais essais normalisés normalisés ont été effectués effectués sur le sol S1, pour pouvoir pouvoir connaître connaître les caractéristiques physiques de ce dernier.

II-4-1 Analyse granulométrique : Pour tracer la courbe granulométrique, granulométrique, on on a effectué une analyse analyse granulométrique granulométrique par tamisage pour les grains grains supérieur supérieur à 80µm (NFP 94-056 \ 1996), par contre contre pour ceux ceux qui ont un diamètre diamètre inférieur inférieur à 80µm une méthode par sédimentation sédimentation a été effectuée (94-057 \ 1992).

II-4-1-1 Granulométrie par tamisages à sec de sol utilisé utilisé : Lanalyse granulométrique par tamisage cest lensemble des opérations aboutissent à la

séparation selon leur grosseur des éléments constituant un échantillon, en employant des tamis à maille carrée à fin dobtenir une représentation de la répartition de la masse des particules à létat létat sec en fonction de de leur dimension .

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Chapitre II


Cet essai permet de déterminer le c oefficient duniformité (Cu) de sol préparé , et le pourcentage en poids des particules de diamètre inférieur à 2µm qui est utilisé comme des indicateurs du potentiel daffaissement du sol dans les critères rapportés par : Ayadat et

Belouahri (1996), et Abbeche et al (2007).

II-4-2 Principe Principe de l'essai l'essai Lanalyse consiste à séparer et classer à laide des tamis les grains de sol selon leur

diamètre. Les grains ainsi isolés peuvent être pesés pour déterminer la proportion de chacun dans le granulat. - Le refus désigne la partie des grains grains retenue retenue dans un tamis. - Le refus cumulé représente tous les grains bloqués jusquau tamis concédé. - Le tamisât ou passant passant désigne la partie qui qui traverse le tamis. La représentation graphique de l'analyse permet d'observer et d'exploiter ces informations très simplement.

II-4-3 Le mode mode opératoire opératoire On analy analyse se le sol reconstit reconstitué ué . La méthode danalyse consiste à utiliser le mode opératoire suivant : 1- Peser la masse de léchantillon de 200g. 2- Former Former la colonne colonne de de tamis sur sur la tamise tamiseuse use électr électrique ique.. 3- Placer léchantillon dans le tamis supérieur de la colonne et faire fonctionner la tamiseuse électrique pendant 20 minutes (fréquence de 15 Hz). 4- Récupérer Récupérer la matière matière dans les les bacs bacs et nettoyer nettoyer chaqu chaquee face des tamis tamis 5- Peser Peser ensuit ensuitee sur sur la balance balance les quantités quantités de refus dans dans chaque chaque tamis tamis et et la quantité quantité recueillie dans le fond. 6- Calculer le pourcentage pourcentage de passant de chaque tamis et et tracer la la courbe granulométrique. 7- Déterminer le coefficient duniformité (Cu) et le coefficient de courbure (Cc) avec :

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Chapitre II

description des dispositifs expérimentaux et le les matériaux utilisent

Figure 2-1 : Série des tamis sur la tamiseuse .

Cette analyse analyse sur sur des échantillons échantillons représentat représentatif if de sol a donné les pourcentages pourcentages en poids des tamisas cumulés cumulés pour les différents diamètres diamètres des grains constituent constituent le sol.

II-4-3 II-4-3 Analys Analysee par sédime sédimenta ntatio tionn des particu particules les inférie inférieure uress à 0.08mm 0.08mm : II-4-3-1 II-4-3-1 Principe Principe de l'essai l'essai La méthode consiste à mesurer le temps de sédimenta tion dans une une colonne colonne deau, deau, c .-à-d. la vitesse de chute des particules. À partir de la loi de stokes. Pour les particules de diamètre inférieur à 0.08 mm (silt et argile), le tamisage est inopé nopéra rannt, on a rec recours ours alor alorss à la sédime dimenntomé tométr trie ie pour pour mes mesure urer la dens densit itéé d une suspensi suspension, on, en fonction du temps.

Figure 2-2 : Eprouvettes Eprouvettes de 1L

Figure 2-3 : Le densimètre

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Lessai de la sédimentométrie utilise le fait que dans un milieu liquide au repos, la vite vitess ssee de déca décant ntat atio ionn des des grain rainss fins fins à très très fins fins est est fonc foncti tion on de leur leur dime dimens nsio ion. n. La loi loi de Stok Stokes es donn donne, e, dans dans le cas cas de grain rainss sphé sphéri riqu ques es de même même mass massee volu volumi miqu ques es,, la rela relati tion on entr entree le diamètre diamètre des des grains grains et leurs leurs vitesses vitesses de sédime sédimentat ntations ions.. Par conventi convention, on, cette cette loi est appliquée aux éléments dun sol pour déterminer des diamètres équivalents des particules (D). Le pourcentage en poids P de léchantillon sec des particules de diamètre inférieur à D est

donné par la relation :

Où : D : diamètre équivalent équivalent des particules particules (éq : 2- 5) V : Volume de la suspension. W : Poids de léchantillon sec. γs : Masse volumique des grains solides. γw : Masse volumique de leau.

R : Lecture corrigée du densimètre, pris pendant lessai.

R : est la lecture du densimètre dans la suspension à linstant « t », celle -ci doit être corrigée en tenant compte de la température de la suspension, du ménisque et de floculant utilisé respective respectivement ment par (C°t , Cm et Cd).

En posan posantt :

η : Viscosité dynamique du liquide de la suspension ( η = 10 -3 Pa/s)

t : Le temps écoulé dans la sédimentation des particules.

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Chapitre II


Hr : Profondeur effective du centre de poussé du densimètre, déterminé à partir de la lecture R et les caractéristiques géométriques du densimètre, cette profondeur est déterminée par la formule suivante :

Avec : H0 : La profondeur du centre centre de poussée à la graduation 1000 1000 du densimètre. densimètre. d : La distance séparant deux graduations successives.

Où : h : Hauteur Hauteur du bulbe bulbe ; V/A : Rapport entre le volume du densimètre et la section de léprouvette dun litre pour les lectures au-delà de 2minutes :

Pour les trois premières lectures :

II-4-3-2 II-4-3-2 Le Mode opératoir opératoiree Lessai de sédimentation sédimentation dargile est effectué par les étapes suivantes suivantes :

1- Prendre Prendre deux deux éprouvette éprouvettess à essais essais de 1 litre litre de contenanc contenance. e. 2- Pren Prendr dree 60 60 cm3 cm3 de dé floc flocul ulan antt cm3 deau distillée pour obtenir une solution 500 cm3. 3- Diviser la la solution solution obtenue obtenue (500 cm cm les deux deux éprouvettes éprouvettes à raison raison de chacune). 4- Prendre lune des deux éprouvettes et la compléter avec de leau distillée jusquà 1 litre. Cette éprouvette sera appelée dorénavant léprouvette B éprouvette sera dite léprouvette A

5- Pren Prendr dree 20 gram gramme mess de de sol. sol. 6- Verser ces 20 grammes de sol dans le récipient de lagitateur mécanique et verser dessus une certaine quantité de la solution de léprouvette l éprouvette A.

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Chapitre II


7- Procéder à lagitation mécanique pendant environ 3 min. 8- Verser la suspension dans (veillez à bien rincer le récipient et les ailettes de lagitateur pour ne pas perdre le matériau). Compléter léprouvette A distillée jusquà 1 litre

9- Procéder à une homogénéisation de la suspension à laide de lagitateur manue l. 10- Introduire le densimètre densimètre dans la suspension suspension et procéder aux lectures lectures (On les appellera appellera Rt). Les temps de lecture sont: 30 sec;1min; 2min; 5 min; 10min; 30min; 60min. 11- A la fin des lectures, le densimètre est retiré de léprouvette A léprouvette B. Procéder à la lecture de la densité de la solution de léprouvette B (On lappellera RB). 12- Retirer le densimètre, densimètre, le le nettoyer et et le ranger ranger définitivement. définitivement.

II-4-3-3 Le tracé de courbe granulométrique de sol d’essai : Daprès les résultats résultats obtenus obtenus suite à lanalyse granulométriques et lanalyse lanalyse par sédimentation, sédimentation, nous avons avons tracé la courbe courbe gran ulométrique de sol S1 dessai.

II-5 Les limites d’Atterberg : Les limites dAtterberg ce sont des Teneurs en eau pondérales correspondant à des états particuliers dun sol.

II-5-1 Principes de détermination des limites d’Atterberg (NF P 94-051\ -051\ 1993): 1993): Lessai seffectue en deux phases :

II-5-1-1 II-5-1-1 Limite de de liquidité liquidité (w L) II-5-1II-5-1-22 Princ Principe ipe de de l'essai l'essai Cette limite est atteinte lorsque le sol se referme sur une longueur de 12 à 13 mm après être tombé 25 fois, dans une coupelle prévue à cet effet, à une fréquence de deux chutes par seconde et dune hauteur hauteur de 1cm . - Recherche de la teneur teneur en eau eau wp pour laquelle laquelle un cylindre cylindre de sol de diamètre diamètre 3mm, confectionné manuellement, manuellement, se fissure lorsquon le soulève.

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Chapitre II

description des dispositifs expérimentaux et le les matériaux utilisent

II-5-1-3 II-5-1-3 Équipement Équipementss nécessaires pour pour la détermination détermination de la limite de liquidité «wL»: 1. Appa Appare reil il de Cas Casag agra rand ndee : coupelle métallique, qui tombe de 10mm sur un bloc en bois bakélite bakélite de dureté bien bien déterminée (figure (figure : 2-5). ll est réalisé par l appareil de Casag Casagran rande. de. Lappar pparei eill doit doit être être conf confor orme me aux aux spéc spécif ific icat atio ions ns.. La coup coupel elle le doi doitt avoi avoirr une masse à elle seule de 165g, la base en mica mi cart rtaa ou en Caou Caoutc tcho houc uc,, doi doitt perm permet ettr tree à une bille en acier de 2g avec 7,9mm de diamètre de rebondir de 20 cm ±1.25cm pour un une chute de départ de 25cm et une spatule ayant une lame rigide et inoxydable d une longueur denviron 75mm et dune largeur denviron 20mm. Et un tamis à mailles carr carrée éess ayan ayantt une une ouve ouvert rtur uree de 400 400 µ m. 2. Outil à rainurer : permet de faire dans la moitié moitié placée placée dans la coupelle, coupelle, une rainure de forme et dimensions bien définies (figure : 2-6).

3-Une étuve de dessiccation. 4- Une balance. balance. 5-Des capsules ou boites de pétri, spatule, truelles.

II-5-1-4 II-5-1-4 Le mode opératoi opératoire re On déter détermine mine les limi limites tes de liqui liquidité dité pour le sol sol recons reconstitu titué, é, on suivr suivree les les étapes étapes comme comme suite : 1-

Prélever un échantillon denviron (300g) après que celui -ci ait été tamisé au tamis de 400 µm, on peut lhumecter avec de leau distillée ou déminéralisée, afin de faciliter son passage dans le tamis.

23

Chapitre II

2345-

6-

7-

89-


À laide de la spatule, triturer vigoureusement lécha ntillon dans un bol de porcelaine jusquà jusquà ce que le mélange mélange soit homogène. homogène. Placer le sol dans la coupelle et former une surface horizontale dépaisseur (de 15 à 20mm) à laide de la spatule. En tenant loutil à rainurer à la verticale, séparer léchantil lon en deux en son centre jusquau fond de la coupelle. En tour tourna nant nt la mani manive vell lle, e, lais laissé sé tomb tomber er la coup coupel elle le à rai raiso sonn de de deu deuxx cou coups ps par par Seconde, jusquà ce que les deux lèvres de la rainure se referment sur une distance de (12 à 13 mm) de longueur. Si le le nomb nombre re de coups coups se se trou trouve ve entre entre (15 et 35) et, le Nombre Nombress de de coup coupss vari variee par par < 2 coups, Prélever Prélever un échantillon échantillon pour déterminer déterminer la teneur teneur en eau et passer passer à l’étape (7), si non, mixer léchantillon et effectuer à nouveau. Vous devez répéter cette procédure afin dobtenir 3 à 4 teneurs en eau correspondant correspondant à des fermetures de rainure acceptables acceptables (entre 15-35 coups). coups). Note : Si un nombre de coups coups entre 15 et 35 est obtenu obtenu pour tout autre essai que le premie premier, r, prél prélev ever er immé immédia diate temen mentt un échant échantill illon on pour pour la la déte détermi rmina natio tionn de la ten teneur eur en eau. Tracer Tracer le nombre nombre de coups coups (sur (sur une une éche échelle lle log logari arithm thmiq ique) ue) en foncti fonction on de la teneur en eau. Tracer une droite approchant le plus possible lensemble des points. La limite de liquidité est la teneur en eau correspondant à 25 coups sur le graphique. Arrondir la valeur au nombre entier le plus près.

Figure 2.7 : Appareillage spécifique pour pour les limites de liquidité

Fi ure 2.8 : réalis réalisati ation on de de la rainur rainuree

24

Chapitre II 


La figure 2-9 montre la détermination de la limite de liquidité :

II-5-2 Limite de plasticité plasticité (wp) II-5-2II-5-2-11 Princ Principe ipe de de l'essai l'essai Le sol sol sans cohésion cohésion ne présente pas de limite de plasticité. plasticité. Cette limite est est atteinte. atteinte.

II-5-2-2 Équipements nécessaires pour la détermination détermination de la limite limite de plasticité « wP »: 1- Une plaque plaque lisse lisse en marbre ou un matériau matériau équivalent équivalent pour le malaxage malaxage et la confection des rouleaux de sol. 2- Des capsu capsules les ou boite boitess de pétri, pétri, spatule spatule,, truelles truelles.. 3- Une étuve étuve de de dessi dessicca ccatio tion. n. 4- Une bal balance nce. 5- Une plaque plaque de verre verre de 5cm 5cm de largeur largeur et de de 10.5cm de longueur portant une une graduation graduation tous les 1cm et une cal de 0.5cm 0.5cm (figure : 2-10).

Figure 2.10 : système dévaluation du diamètre de relou du sol

25

Chapitre II


II-5-2-3 II-5-2-3 Le mode opératoi opératoire re 1- Prélever un échantillon denviron 30g du sol préparé pour lessai de détermination de La limite de liquidité. 2- Assécher léchantillon jusquà ce quil soit possible den façonner une boule qui ne colle pas au doigt. Assécher léchanti llon avec un papier absorbant prévu à cet effet. lorsquun rouleau de sol de 3mm de diamètre commence à se fendiller à la manipulation. 3- Rouler léchantillon sur la surface de roulement avec la paume de la main, de manière à obtenir un rouleau denviron 1 cm de diamètre. 4- Diviser Diviser le rouleau rouleau en deux deux partie partiess approxim approximati ativeme vement nt égale égales. s. 5- Prendre une partie du rouleau, la pétrir et laplatir en une forme arrondie (ellipsoïde). 6- Rouler Rouler de nouveau nouveau cette cette partie partie entre entre la paume paume de la la main et et la surface surface de roulement. roulement. afin dobtenir un rouleau denviron (3mm) de diamètre uniforme sur toute sa longueur. 7- Reformer et recommencer ce scénario jusquà ce que le rouleau de (3 mm) de diamètre se brise en morceaux de 3 à 10 mm. 8- Prendre Prendre les morcea morceaux ux brisés brisés ou effrités effrités et et les placer placer dans dans un récipie récipient nt fermé afin afin de déterminer la teneur en eau. 9- 9- La limite limite de plast plasticit icitéé correspon correspondd à la moyenne moyenne arithmé arithmétiqu tiquee des deux deux valeurs valeurs de teneur en eau, arrondie au nombre entier le plus près. Lécart entre les deux teneurs en eau ne doit doit pas excéde excéderr 5 %. 

plasticité. la figure figure 2.11 2.11 montre les étapes de lessai de limite de plasticité.

Figure2.11 : les étapes de lessai de limite de plasticité

Les formules formules des indices plasticité plasticité (Ip), liquidité (I L) et L'indice de consistance (Ic)

26

Chapitre II


II-6 Essai de compacta compactage ge (Proctor) (Proctor) : II-6-1 Principe de l’essai de compactage (NF P 94-093 -093 \ 1999 1999)) : L'ingénieur américain Proctor a montré que pour une énergie de compactage donnée, la teneur en eau du matériau avait avait une grande influence sur la compacité compacité obtenue. L'essai L'essai Proctor consiste à compacter dans un moule normalisé, avec une énergie de compactage normalisée (dame de masse normalisée tombant d'une hauteur constante), un échantillon du matériau différentes valeurs de teneur en eau pour en déduire : - La teneur teneur en eau optimale. optimale. - La densité sèche maximum correspondante. Lénergie de compactage est égale à : Ec = hauteur de chute × poids de la dame × Nb de coups × Nb de couches / volume total du moule. La figure suivante suivante illustre illustre la courbe courbe de Proctor :

II-6-2 Appareillag Appareillagee spécifique spécifique : II-6-2-1 II-6-2-1 L'appareilla L'appareillage ge spécifique spécifique comporte comporte : 1-

Un socle socle de de compact compactage age const constitué itué d'un bloc bloc de de béton béton présen présentant tant une surfa surface ce plane plane horizontale d'au moins 30 cm × 30 cm et une épaisseur d'au moins 30 cm ;

2-

Le moule moule Proc Procto torr normal normal cons constit titués ués d'un d'un corps corps de moule moule,, d'une d'une emba embase se et et d'une d'une rehausse. Le corps de moule peut être monobloc ou fendu. Les formes et les dimensions fonctionnelles de ces éléments doivent être conformes aux indications portées sur la figure 2-13 ;

3-

Une dame dame de de compact compactage age manue manuell «dame «dame Proctor Proctor norma normal» l» const constitué ituéee d'un d'un mouton mouton cylindrique de 51 mm ± 1 mm de diamètre. Ce mouton coulisse dans un fourreau qui lui autorise une hauteur de chute de 305 mm ±2 mm. La masse de l'équipage mobile

27

Chapitre II


est de 2 490 g±2,5g. g±2,5g. La forme et autres dimensions dimensions fonctionnell fonctionnelles es de cette dame dame doivent être conformes aux indications portées sur la figure 2-13 ; 4-

Une règle règle à arase araserr constitu constituée ée par par une lame lame en acier acier dont dont les les formes formes et les les dimensio dimensions ns doivent être conformes aux indications portées sur la figure 2-13 :

II-6-3 Le mode mode opératoire opératoire Différents essais essais Proctor Proctor ont été réalisés réalisés pour cinq cinq teneurs en en eau de sol reconstitué, reconstitué, avec avec une augmentation de (2%). Le protocole dessai est comme suite : 1234-

Assem Assemble blerr le le moule moule + emba embase se + disq disque ue de papie papierr au au fond fond du moule moule (faci (facilit litee le démoulage) ; puis Peser lensemble lensemble : soit P1 Comm Commen ence cerr les les essa essais is à une une tene teneur ur en eau eau (w) (w) de sol sol éga égale le à 4% 4% Le rempli remplissa ssage ge du moul moulee se fait fait en en 3 couche couchess sens sensibl ibleme ement nt égale égales. s. Le Le compa compact ctag agee ( 6x4+1). dune couche se fait en 25 coups répartir en (6x4+1). Aprè Aprèss comp compac acta tage ge de de la der derni nièr èree couc couche he,, enle enleve verr la reh rehau auss sse. e. Ara Arase serr soigneusement soigneusement à partir du centre, et Peser lensemble juste juste arasé : soit P2

28

Chapitre II

5-

6-

II-7


Oter lembase et prélever 2 prises sur sur léchantillon, lune en haut haut et lautre en bas ; en déterminer la teneur en eau w ; on prendra la moyenne des deux valeurs obtenues. Tracer la courbe avec :

Essais œdométriques :

Létude de la déformation de sol où massifs Peut être reproduit au laboratoire grâce à un appareil inventé au début de XXème siècle (lœdomètre de Terzaghi).

Cette étude simule les configurations suivantes : - une surface horizontale horizontale très grande grande par rapport à son épaisseur. épaisseur. - une charge charge appliqué appliquéee uniforme uniforme et verticale verticale.. - les possibilités possibilités des déplacements déplacements horizontaux horizontaux nuls. nuls. Lappareil permettant de charger axialement une éprouvette de forme cylindrique placé dans un cylindre rigide et de mesurer la variation ΔH de la hauteur H s éparent les faces supérieure et inférieure de léprouvette qui est éventuellement submergée, sont en cont act avec des disques drainants.

II-7-1 Description de l’Appareille : Lœdomètre comporte les éléments suivants :

- un bâti permettant dappliquer les pressions de chargement sur les éprouvettes ; - une cellule dans laquelle léprouvette est placée ; - un système de mesure permettant de connaitre les variations de hauteur de léprouvette en fonction du temps ;

II-7-1II-7-1-11 le bâti bâti : i ndéformable sous leffet des efforts appliqués, supporte la cellule œdométrique Le bâti, indéformable

et maintient sa base horizontale avec une incertitude de 1%.

II-7-1-2 Cellule œdométrique : La cellule œdométrique, en matériaux inertes chimiquement vis -à-vis de léprouvette et des fluides quelle contient, comporte les éléments suivants :

1-

une bague annulaire rigide contenant léprouvette du sol, sa hauteur est 20mm,

diamètre intérieur (70mm) ;

29

Chapitre II


2-

deux pierres poreuses assurent le drainage de léprouvette ;

3-

un piston coulissant à lintérieur de lanneau et venant charger léprouvette ;

4-

un réservoir deau dans lequel lensemble précédent est immergé pour permettre

deffectuer des essais sur des éprouv ettes saturées et non saturées.

Une vue de cette cette cellule est représentée représentée sur la figure 2-14

II-7-2 Principe Principe de l'essai l'essai Les essais d’affaissement avec lœdomètre sont faits selon la procédure de Knight (1963)

déterminé par la rela relation tion comme comme (lessai simple œdométrique), le potentiel daffaissement est déterminé suite : Cp(%) = ∆e/(1+e0)

(2.15)

Mais léprouvette est inondée lorsque des diverses charges sont appliquées tel que :

200KPa, 400KPa, 40 0KPa, 600KPa, 600K Pa, 800KPa et 1000KPa.

30

Chapitre II


II-7-3 Système Système de chargement chargement de l’éprouvette : Les charges sont appliquées sur le piston au moyen dun levier dont les deux extrémités

portent successivement un contre poids et des poids de chargement pouvant donner des pression s jusquà 2000 KPa voir figure 2 -15.

31

Chapitre II


II-7-4 Appareillag Appareillagee de compactage compactage : Lappareil de compact age représenté sur la figure 2.17 a été conçu dans dans un laboratoire, laboratoire, et décrit par Ayadat et et Belouahri (1996) (Benkadja (Benkadja et Belouahri Belouahri 2010) (Abbeche et al 2010-b), pour rendre un sol reconstitué ayant certaine teneur en eau et une certaine densité sèche, compacté en une seule couche dans lanneau, pour être chargé dans la cellule.

La dame coulisse coulisse sur la tige tige qui autorise une hauteur de chute chute de 15cm (La masse de la dame est de 152g), et tombe sur le disque qui transmettre lénergie de chute de la dame à léprouvette du sol (figure 2 -17).

d’échantillon Figure 2.17 : 2.17 : Lappareillage de compactage d’échantillon

Le poids de mouton est calculé pour donner après faire 20 coups une énergie de compactage par par unité de volume égale à 0.049 0.049 J/. Comme lénergie de compactage compactage utilisée

dans les les essais essais de Abbeche Abbeche et al al (2010-b). (2010-b). Avec lénergie de compactage par unité de vo lume (Eu) est égale :

Où : N est le nombre de coups, m m est la masse du mouton, mouton, h est la hauteur hauteur de chute et v est le volume du matériau avant compactage. Lépaisseur de léprouvette avant de

compactage est environ de 2.4cm).

32

Chapitre II


Tableau 2-3 : Programme des essais œdométriques :

Type Type d’essai

Paramètres re retenus

Nombre d’essais

Observation

-Ten -Teneu eurs rs en eau eau 2%, 4% et 6% 6% -Degr -Degrés és de compac compactag tagee 20, 20, 40 et 60 coup coupss Essais œdométriques

-Contraintes 200, 200, 400, 400, 600, 600, 800 800 et 1000 1000 KP KPaa

45

Réal Réalis isés és selo selonn la procédure d e Jenni Jenning ngss et Kn ight 1963

-Ty -Types pes de sol sol S1

II-7-5 Le mode mode opératoire opératoire Les essais essais ont ont été effectués sur le sol préparé dans le laboratoire comme exploité exploité dans la la section (2.4.1). 

protocolee suivant suivant (Figure (Figuress 2.18 et 2.19): 2.19): Lessai se fait selon le protocol

On mélange mélange les deux quantité quantitéss (de sable sable e t dargile) qui pèsent selon le pourcentag e de sol S1, pour donner donner un typ typee de de sol sol (S x), à laide dun bol de porcelaine jusquà ce que le mélange soit homogène, ensuite on ajoute la quantité deau pour obtenir une certaine teneur

en eau (2%. 4% et 6%) et on mélange jusqu’à ce que léchantillon soit homogène. 1- Préparer les les anneaux anneaux et les papiers papiers filtrés filtrés sur une surface surface lisse lisse et rigide. 2- Peser Peser l'anneau, l'anneau, la la cellule cellule et et le papier papier filtré filtré : soit soit P1. 3- Remplir les trois anneaux par léchantillon l échantillon préparé. 4- Faire le compactage compactage par la dame de compactage compactage avec (20, 40 et et 60) coups. coups. 5- Araser soigneuseme soigneusement nt (assurer (assurer que la hauteur hauteur de l'éprouvette l'éprouvette égale à la hauteur hauteur de l'anneau si non recommencer le chargement d'anneau et le compactage). 6- Placer les les anneaux anneaux dans les trois cellules, cellules, et peser peser l'ensemble l'ensemble : soit soit P2. 7- Placer Placer les papiers papiers filtrés filtrés et les les pistons pistons sur sur les anneau anneaux. x. Ensuite Ensuite placer placer les cellu cellules les dans dans les bâtis œdométriques, et ajuster les comparateurs à zéro.

8- Commencer le chargement chargement par 25 KPa, ensuite ensuite par par 50 KPa, 100 KPa, 200 KPa, 400 400 KPa, 600 KPa, 800 KPa et 1000 KPa, successivement. La durée daugmentation de la charge, avant de la saturation de léchantillon est de deux heures, et après 24 heures de linondation on passe à lautre charge, et la durée daugmentation des charges

33

Chapitre II


ait après deux heures de suivantes est 120min. 120min. Linondation Linondation de de léprouvette léprouvette se se f ait lapplication de la charge pour chaque essai. Alors dans chaque essai, l’échantillon est

saturé lorsqu'on applique les charge suivantes : (200, 400, 600, 800, 1000) KPa. 9- Effec Effectue tuerr les les lect lecture uress (∆h) au comparateur comparateur aux temps suivants: suivants: 15s, 15s, 30s, 1min, 1min, 2min ,4min, 8min, 15min, 30min, 60min, 2h, 4h, 8h, 24h. 10- Après le déchargement de léprouvette du sol, la cellule est nettoyée à leau puis séchée pour pouvoir entamer un autre test œdométrique du programme.

11- Détermi Déterminer lindice des vide s initial e 0. 12- Tracer la courbe œdométrique qui donne l’indice des vides en fonction de logarithme de la charge verticale appliquée (e = log σ), avec:

13- Détermin Déterminer er le degré de saturat saturation ion (Sr) avec avec :

Où :

est llaa ma masse vo volumique de l'eau. 

Les figures ci- dessous montrent les étapes de préparation déchantillon.

Figure 2.18: Les 2.18: Les étapes de préparation déchantillon déchantillon et le compactage dans lanneau.

34

Chapitre II


Figure 2.19 Les étapes de l'emplaceme l'emplacement nt de la cellule dans dans le bâti et le chargement chargement 

Quelques caractéristiques caractéristiques initiales initiales des éprouvettes peuvent être déterminées déterminées de la façon suivante : - La masse volumique du du sol humide :

M est la masse de léprouvette du sol, V son volume.

- La masse masse volumique volumique du sol sec : -Lindice des vides initial : Où

est est llaa mas masse se volu volumi miqu quee des des grai grains ns soli solide des. s.

La procédure que nous avons avons utilisée, utilisée, pour compacter compacter le sol est une consolidat consolidation ion dynamique. Elle consiste à laisser tomber en chute libre une masse M (ou mouton) sur une hauteur constante H cette masse coulisse librement sur une tige verticale et vient percuter un disque, lui- même compactant léchantillon du sol. Lénergie de compactage total mise en jeu pour une éprouvette, étant le travail de la masse M sur une hauteur H et sexprime par la relation :

Où: N : le nombre de chocs de la masse M sur le disque pour le sol. g: laccélération de la pesanteur.

35

Chapitre II 


Le programme programme des essais essais a été effectué effectué sur le précédemment

sol S1 reconsti reconstitués tués décrits décrits

À: - Différentes teneur en en eau : 2% ; 4% : et 6%. Ces valeurs de teneur en eau sont comme les valeurs de teneur en eau dans les essais rapportés par Abbeche et al (2007). - Différentes Energies Energies de compactage compactage : (0.049 ; 0.098 ; 0.146) 0.146) Joule /cm. Correspondant entre le nombre de coups et énergie de compactage compactage Tablea Tableau.2 u.2.4 .4 : Correspondant

Nomb Nombre re de coups

M(kg)

g(m /s2)

H(m)

E(joule)

20 coup coupss

0. 1 9 8

9.81

0. 2

0.049

40 coup coupss

0. 1 9 8

9.81

0. 2

0.098

60 coup coupss

0. 1 9 8

9.81

0. 2

0.146

Tableau 2-5 : Correspondance entre le nombre de chocs de la dame de compactage et lénergie de compactage.

Haut Hauteu eurr de chut chutee H en (m) 0.15

Mass Massee M en (kg (kg) 0.152

Nomb Nombre re de choc chocss de la masse « N » 10

Énerg Énergie ie de compa compacta ctage ge Ec en (k joul joule) e) 2.28. 10-3

II-7-8 Mise en charge de l’œdomètre d’après la procédure de Jennings et Knight (1975) : Une fois les deux bague contenant les éprouvettes de sol est montée dans leurs cellules, ces dernières sont mise en place sur leurs bâti de chargement de lœdomètre.

Un des échantillons est saturé à leau, lautre est gardé à sa teneur en eau naturelle, Les charges sont appliquées par palier de 24 heures et chaque incrément est le double de lincrément précédent, les tassements respectifs sont relevé sur le comparateur.

Les deux tests œdométriques sont poursuivis à leurs chargements maximaux.

36

Chapitre II


Tableau 2-6 : 2-6 : Exemple de calcul de lindice de vide « e » dans lessai œdométrique :

ΔH Pression Lecture (Bars) comparateur (mm) 0.015 1000 0 0.25 1086 0.172 0.5 1125 0.25 1 1165 0.33 2 1205 0.41 4 1249 0.498 6 1281 0.562 8 1310 0.62 10 1340 0.68

H1= H1= (20(20-ΔH)/10(cm) Hs=Ms/ (γs*S) 2 1.9828 1.975 1.967 1.959 1.9502 1.9438 1.938 1.932

37

1.144 1.144 1.144 1.144 1.144 1.144 1.144 1.144 1.144

e= (H2-Hs (H2-Hs)/H )/Hss 0.747 0.734 0.727 0.720 0.713 0.705 0.700 0.695 0.689

CHAPITRE III PRES RESENT ENTATIO ATION N ET ANALYSE DES RESULTATS OBTENUS

Chapitre III

présentation et analyse des résultats obtenus

CHAPITRE III PRES PRESEN ENTA TATI TION ON ET ANAL ANALYS YSE E DES DES RESU RESULT LTAT ATS S OBTENUS 3.1. Introduct Introduction ion On prése résent ntee dan dans ce chapit apitre re les les résu résult ltaats des essais sais de carac ractéri térissation tion de sol sol étud tudié, ié, et les essais d’affaissement. On présente ces résultats sous forme des courbes: la courbe ’essai œdométriq gran granul ulom omét étri riqu quee ; les les cour courbe bess des des résu résulta ltats ts d’es sai Proc Procto torr et les les courb ourbees œdomét rique ues, s, pour pour ’analyse simpli simplifie fierr l’an lyse et l’interpr interpréta étation tion de ces ces résulta résultats. ts. ’étude Nous Nous util utilis ison onss l’étu de bibl bibliog iogra raph phiq ique ue pour pour l’inte interp rpré réta tati tion on de ces ces résu résult ltat ats. s. On conc conclu lutt à la fin un critère de pré prédiction des sols affaissables basé sur les paramètres précédents (l’ (l’indice des vides initial ; le degré de saturation ; la teneur en eau ; la charge verticale appl appliq iqué uéee et le coef coeffic ficie ient nt d’uniformité).

3.2. 3.2. Repr Représ ésen enta tati tion on des des résu résult ltat atss des des essa essais is d ’identification Les essais d ’identification qui ont été réalisé sont : l’essa essaii de poid poidss volu volumi miqu quee des grains ; l’an ’analyse lyse granulométri trique ; l’es ’essai Proctor et l’es ’essai des limites d’Attergerg. Les résu résult ltat atss de ces ces essa essais is perm permet ette tent nt de clas classi sifi fier er et de cara caract ctér éris iser er le sol sol étudié. Le poids volumique sec des grains pour le sol utilisé est représenté dans le tablea tableau u 3.1. 3.1.

Tableau.3.1. Repr Représ ésen enta tatio tion n des des poid poidss volu volumiq mique uess sec sec des des grain rainss de sol sol étud étudié ié.. Le type type de sol

Le sable sable

Les particule particuless fines

S1

26.7

24.8

26.0

3

(KN/m )

3.2. 3.2.1. 1. L’analyse analyse granulom granulométriqu étriquee On a déterm termin inéé les les pour pourccentag ntagees en poid poidss des qua quantit ntitéés des des pas passants nts sur les les diffé iffére ren nts diam iamètres des tam tamis à partir tir les résultat tats des essais d’ana ’analy lyse se granu ranulom lomét étriq rique ue par par tamis tamisag age, e, On repr représ ésen ente te les les résu résult ltat atss de calc calcul ules es dans dans le tabl tablea eau u 3.2. 3.2.

39

Chapitre III


Tableau.3.2. Les pour pourcen centa tage gess en poid poidss des des parti particu cule less à des des diffé différe rent ntss diamè diamètre tres. s. Le type de sol Le d i a mèt re ( mm )

2 1 0.4 0.2 0.1 0.08 0.075 0.055 0.038 0.025 0.017 0.012 0.008 0.006 0.004 0.002 0.001

Les particules Fines

100 100 100 100 100 100 100 98 95 89 82 75 63 52 43 33 30

Sable

S1

100 89 51 23 8 5 5 4,5 3,8 2,8 1,9 0 0 0 0 0 0

100 97 75 54 40 35 34 31 28 27 25 23 21 19 16 10,23 9

A parti partirr des des donn donnée éess de table tableau au 3.2 3.2 on peut peut trac tracer er la cour courbe be d'an d'analy alyse se gran granul ulom omét étri riqu quee ’expli ’essai pou pour le sol S1, S1, celuilui-cci pou pour simp implifi lifieer de l’exp lica cati tion on et l’observ observati ation on des résulta résultats ts d’essai d’analyse analyse granulomé granulométrique trique.. La fig figure ure 3.1 3.1 mon montre tre la cour courbe be granu ranulo lomé métr triq ique ue pour pour le sol : S1

Figure 3.1. La courbe d’analyse granulométrique de sol S1

40

Chapitre III


A pa partir de cette courbe, on dé détermine le pourcentage en poids des particules de ’argile et le sable , ainsi le coefficients d’unifo diam diamèt ètre re infé inféri rieu eurr à 2µ m pour l’ar uniformit rmitéé et les coeffic coefficien ients ts de courbu courbure. re. Le tabl tablea eau u 3.3 3.3 mont montre re les les pour pource cent ntag ages es en poid poidss des des part partic icul ules es à un diam diamèt ètre re infé inféri rieu eurr à 2µ m, les les coeff oeffic icie ien nts d’unif unifor ormi mité té et les les coef coeffi fici cien ents ts de cour courbu bure re pour pour le sol sol S1 et le sable. Tableau.3.3. Les pourcentages en poids des particules à un diamètre inférieur à 2 µ m d u sol S1, S1, les les coef coeffic ficie ient ntss d ’ u ormi mité té et les les coef coeffic ficie ient ntss de courbur e ’unif nifor sable

S1

D10

0.11

0.002

D30

0.25

0.04

D60

0.5

0.30

Cu

4.54

150

Cc

1.36

2.7

Le type de sol

% des des part particu icule less de Φ˂2µm

0

10.23

3.2.2. Les limites d’Atterberg Les résultats des essais des limites d’Atterberg sont représentés dans le tableau 3.4.

Tableau.3.4 . Les limites d’Atterberg pour les particules particules fines et le sol sol étudié Le sol

Les particules fines

S1

34.2

26.3

72

14.5

A partir des données de tableau 3.4 on déter termine ine l ’ind indice ice de pla plastic sticit itéé (IP ), l’indi indice ce de liqui liquidi dité té (IL ) et l’indi indice ce de cons consis ista tanc ncee ( I C ) pour le sol S1 dans les teneurs en eau initiales : 2%, 4% et 6%. 6%. On repr repréésente nte les les rés résulta ultats ts de calcu lcule dan dans le tabl tablea eau u 3.5 3.5.

41

Chapitre III


indices (I P , Ic et I l) pour pour le sol étudie. étudie. Tableau.3.5. Les indices

Sol S1

Ip 11.8

w0(%)

I l l

Ic

2

-1.06

2.06

4

-0.89

1.89

6

-0.72

1.72

3.2. 3.2.3. 3. L’essai ssai Proct Proctor or On rep représe résen nte dans le tabl tableeau 3.6 3.6 les les vale valeur urss de la den densité sité sèche et de la tene teneur ur en eau eau corr corres espo pond ndan ants ts obte obtenu nuss à part partir ir des des essa essais is Proc Procto torr sur sur le sol sol étud étudié ié.. ssai Proc Procto torr effe effect ctué ué sur sur le sol sol S1. S1. Tableau.3.6. Les résultats d ’e ’essai

S1

γ d (KN/m3) Wopt (%)

1.57 8

1.68 8,6

1.77 9 ,2

1.85

1.71

10,3

11,2

A partir rtir des donné onnéees du tab tablea leau 3.6 on tra trace la courb ourbee pou pour déte déterm rmin ineer la dens densit itéé sèche maxi maxima male le et la ten teneur en eau optim ptimal alee pour our le sol sol S1. S1. On repr représ ésen ente te la cour courbe be dans dans la figu figure re 3.2 3.2 .

sol S1 Figure .3.2 : la courbe d’essai Proctor effectué e sur le sol

42

Chapitre III


On représente la valeur obtenue de densité sèche maximale et la teneur en eau opti optima male le pou pour le sol S1 dans le tabl tablea eau u 3.7. .7. sèche maximale et et la teneur en eau eau optimale. Tableau.3.7. La valeur de densité sèche

Le sol

S1

(KN/m3)

1.89

Wopt (%)

10.2

3.3. Prése Présent ntati ation on des des résult résultats ats des essa essais is d'eff d'effondr ondrem ement ent D'après les résultats des essais œdom œdométriques effectués sur le sol S1 préparé en labo labora rato toir iree on trac tracee les les cour courbe bess de la vari variat atio ion n de l'in l'indi dice ce des des vide videss en fonc foncti tion on de log logarit arithm hmee de la cont contra rain inte te appl appliq iqué uéee pour pour le sol sol S1. S1. œdométri ’annexe. On repr représ ésen ente te les cour courbe bess œdom triques de sol S1 dans l’annexe. A partir de ces courbes on conclut Les valeurs de Sr, e 0 et Cp obtenues dans chaque essai œdométrique simple effectué effectué sur le le sol sol S1. On représente représente ces valeurs valeurs dans le tablea tableau u cidessous.

43

Chapitre III


es essais œdométriques Tableau.3.8. Les valeurs de Sr, e0 et Cp obtenues à partir d es simples effectués sur le sol S1. Teneu Teneurr en eau initiale(W0)

Energi Energiee de compactage(EC)

EC=20coups

W0=2%

EC=40coups

EC=60coups

EC=20coups

W0=4%

EC=40coups

EC=60coups

EC=20coups

W0=6%

EC=40coups

EC=60coups

La contrainte (Ϭ’ ) 200KPa 400KPa 600KPa 800KPa 1000KPa 200KPa 400KPa 600KPa 800KPa 1000KPa 200KPa 400KPa 600KPa 800KPa 1000KPa 200KPa 400KPa 600KPa 800KPa 1000KPa 200KPa 400KPa 600KPa 800KPa 1000KPa 200KPa 400KPa 600KPa 800KPa 1000KPa 200KPa 400KPa 600KPa 800KPa 1000KPa 200KPa 400KPa 600KPa 800KPa 1000KPa 200KPa 400KPa 600KPa 800KPa 1000KPa

Degr Degréé de L’indice ndice des saturation vides vides (e0) (Sr)(%) 0.5960 8,72 8,72 0.5960 0.5999 8,67 0.5976 8,70 8,78 0.5920 0.5402 9,63 0.5401 9,63 9,56 0.5438 0.5415 9,60 0.5361 9,70 10,30 0.5050 0.5051 10,29 10,22 0.5087 0.5065 10,27 0.5012 10,38 12,44 0.8360 0.8362 12,44 0.8406 12,37 12,41 0.8378 0.8314 12,51 0.7875 13,21 13,21 0.7875 0.7919 13,13 0.7893 13,18 13,28 0.7830 0.6751 15,41 15,41 0.6748 0.6792 15,31 0.6766 15,37 15,50 0.6708 1.020 15,29 1.018 15,32 15,22 1.025 1.022 15,26 1.015 15,37 17,91 0.8710 0.8708 17,91 0.8757 17,81 17,87 0.8729 0.8663 18,01 18,96 0.8230 0.8228 18,96 0.8275 18,85 18,91 0.8248 0.8184 19,06

’

44

Potentiel ’ d affaissement (Cp)(%)

6.6 7.7 6.45 5.4 3.9 5.2 5.75 5 3.7 2.6 4.3 4.65 4.05 2.95 1.85 10.2 12 10.05 8.05 7.1 7.6 9 7.4 5.95 5.25 5.7 7.95 5.5 5 4.05 12.4 14.55 12.35 10.45 8.95 9.6 11.5 9.45 7.75 6.5 8.1 9.85 7.9 5.95

4.95

Chapitre III


3.4. L’analyse des résultats des essais d’effondrement

3.4.1. Etude de la variation du potentiel d'affaissement (Cp) en fonction de la contrainte appliquée (σ‘) pendant la saturation d’échantillon. Les figures suivantes représentent la variation du potentiel d'affaissement en fonction de la cont contra rain inte te pour pour le sol sol S1 prép prépar aréé ayan ayants ts des des cer certa taine iness ten teneu eurs rs en eau eau et et d'é d'éne nerg rgie ie de compactage.

Variation du potentiel potentiel d'affaiss d'affaissement ement en fonction fonction de la contrainte contrainte dans le sol sol S1, à teneur Figure.3.3. Variation en eau eau init initiale iale (w=2% (w=2%)) EC = 20 coup coupss ; EC = 40 coup coupss ; EC = 60 cou coups. ps.

de la contrainte dans le sol S1, à teneur Figure.3.4. Variation du potentiel d'affaissement en fonction de en eau initiale initiale (w=4% (w=4%). ). EC = 20 coups coups ; EC = 40 coups coups ; EC = 60 coups. coups.

45

Chapitre III


Figure.3.5. Variation du potentiel d'affaissement en fonction de de la contrainte dans le sol S1, à teneur en eau initiale initiale (w=6% (w=6%). ). EC = 20 coups coups ; EC = 40 coups coups ; EC = 60 coups. coups.

A partir partir de ces ces courbes courbes on on conclut conclut les résulta résultats ts qui montrent montrent dans le tableau tableau 3.9. 3.9. Tableau 3.9. Les valeurs max et min de (Cp) dans dans le sol S1.

Type Ty pe de sol sol S1

% des des part particu icule less "PF "PF " fin fines de Ø ≤ 2µ m

10 1 0.3

(Cp) (Cp) Max Max

(Cp) (Cp) Min Min

1 4 .5 5

1 . 85

En compa comparaiso raison n les résultats résultats ci-des ci-dessus sus avec avec les valeur valeurss guident guident proposée proposéess par Jennings Jennings et Knight Knight (1975 (1975)) : le sol S1, peuvent peuvent être classés classés dans l'état l'état de de trouble trouble sévère. sévère. Ceci à certaines d'énergies d'énergies de compactage compactage et des des teneurs en en eau initiales, mais dans dans certaine énergie énergie de compactage. On remarque que dans le type de sol le potentiel d'affaissement d'affaissement (Cp) augmente proportionnellement proportionnellement avec la contrainte jusqu'une valeur max relative à une contrainte contrainte de 400 KPa, et puis une diminution du potentiel d'affaissement avec l'augmentation de la contrainte. D'une manière manière générale générale le potentiel potentiel d'affa d'affaissem issement ent diminue diminue proportion proportionnell nellemen ementt avec le pourcent pourcentage age des des particules particules fines d'un diamètr diamètree inférieur inférieur à 2µm "PF" jusqu'à jusqu'à la valeur valeur 10.3% 10.3% (S1). On observe que le potentiel d'affaissement (Cp) diminue avec l'augmentation de l'énergie de compa compacta ctage ge dans dans le type type de sol. sol. Ceci Ceci quel quel que que soit soit la teneu teneurr en en eau eau initia initiale le et la contrainte.

46

Chapitre III


Donc on conclut que plus le pourcentage en en particules fines "PF" augmente dans dans un sol reconstitué, le potentiel d'affaissement devient important et l'effondrement devient dangereux a une contrainte de 400KPa.

3.4.2. Etude de la variation du potentiel d'affaissement (Cp) en fonction de la teneur en eau initiale (w 0) La figure ci-dessous ci-dessous représente représente la variation du du potentiel d'affaissement d'affaissement en en fonction de de la teneur teneur en en eau initiale initiale pour pour le sol S1 saturé saturé sous sous deux contrainte contraintess : 200KPa 200KPa et et 400KPa 400KPa (les contraintes qui donne les les valeurs du potentiel d'affaissement max) avec la variation variation d'énergies de compactage.

Figure.3.6. Variation du potentiel d'affaissement en fonction de la teneur en eau initiale dans le sol sol S1 sous sous une une contra contrainte inte de de (400KP (400KPa). a). EC = 20 coups coups ; EC = 40 coups coups et et EC = 60 60 coups. On remarqu remarquee que pour le sol S1 (w opt = 10.2%) le potentiel d'affaissement augmente linéairement lorsqu'on lorsqu'on augmente augmente la teneur teneur en eau eau initiale, à la teneur en en eau (w=6%) la valeur max de Cp est 14.55% pour pour le sol S1. On constate que la teneur en eau initiale qui donne un affaissement important augmente avec l'augmentation de la limite de liquidité et l'indice de plasticité du sol. On conclut conclut que la valeur valeur de la teneur teneur en eau eau initiale qui donne donne un affaissement affaissement important augmente avec avec l'augmentation l'augmentation de la teneur en eau optimale du sol. sol. Si la teneur en eau d'un sol supérieure à 4% l'affaissement est très probable.

47

Chapitre III


3.4.3. Etude de la variation d'indice des vides initial (e 0) en fonction de la teneur en eau initiale (w 0) et la variati variation on du potentiel potentiel d'affaisseme d'affaissement nt (Cp) en fonction fonction de de degré de saturation saturation (Sr). La figure suivante représente la variation d'indice des vides initial en en fonction de la teneur teneur en eau initial initial dans le sol S1 (on prend prend les valeurs valeurs moyenne moyennes) s) avec la variation variation d'éner d'énergies gies de compactage.

Figure.3.7. Variation du potentiel d'affaissement d'affaissement dans le sol sol S1 sous une contrainte contrainte de 400KPa en fonction de degré de saturation. saturation. EC = 20 coups

48

Chapitre III


Variation du potentiel potentiel d'affaissem d'affaissement ent dans le sol S1 sous une contrain contrainte te de 400KPa en Figure.3.8. Variation fonction de degré de saturation. EC = 40 coups.

d'affaissement dans le sol sol S1 sous une contrainte contrainte de Figure.3.9. Variation du potentiel d'affaissement 400KPa en fonction de degré degré de saturation. saturation. EC = 60 coups.

49

Chapitre III


Les valeurs d’indice des vides initiaux et les valeurs valeurs des degrés de saturation saturation dans le sol S1 sont variées variées comme montre montre le tableau tableau 3.10. 3.10. degrés de saturation dans dans le sol S1. Tableau 3.10. La variation des degrés

Type Ty pe de sol sol Variation d’indice des vide videss initiaux (e0)

S1

0.505 à 1.02

Variation des degrés de saturation (Sr) en %

On remar remarque que que que pour pour dans dans le sol sol S1 le poten potentie tiell d'affa d'affaiss issem ement ent augm augment entee lorsqu lorsqu'on 'on augmente le degré de saturation. Généralement l'intervalle des degrés de saturation relatifs entre deux teneurs teneurs en eau eau initiales (2 et 6%) diminue avec l'augmentation l'augmentation de pourcentage pourcentage en particules fines dans le sol S1, et le degré de saturation relative à la teneur en eau initiale (w=6%) diminue avec l'augmentation de pourcentage de "PF" dans le sol. On conclut conclut que la variation du potentiel d'affaissement d'affaissement en fonction du degré de de saturation généralement généralement prendre la même façon de la variation du potentiel d'affaissement en fonction de la teneur en eau initiale.

3.4.6. 3.4.6. Etude de la variation variation du potentiel potentiel d'affaisseme d'affaissement nt (Cp) en fonction fonction de la densité sèche Les figures ci-dessous illustres la variation variation du potentiel d'affaissement d'affaissement (Cp) en fonction de la dens densité ité sèc sèche he init initia iale le nous nous pré prése sent nton onss les affa affais isse seme ment ntss les plu pluss impor importa tant nts) s)..

50

Chapitre III


du potentiel d'affaissement dans le sol S1 sous une une contrainte contrainte de Figure.3.10: Variation du 400KPa en en fonction de la densité sèche sèche initiale. (a) à teneur en eau w=2%; (b) (b) w=4% et (c) w=6%.

D’après les résultats obtenus nous constatons que la teneur teneur en eau initia initiale le (w= (w= 2 % et et 6%) la densité sèche augmente avec l'augmentation l'augmentation de pourcentage en particules fines dans le sol S1. Généralement le potentiel d'affaissement (Cp) augmente lorsque la diminution de la densité sèch sèchee ini initi tial alee quel quel que que soi soitt la la ten teneu eurr en en eau eau et le (%"P (%"PF" F"). ). On conclut que à la teneur en eau initiale égale ou supérieure à 4%, si la densité sèche sèche d'un 3 sol inférieure à 1.5 1.5 KN/m KN/m , alors lors le sol sus susceptib ptible le à l'e l'effon ffondr dreement. nt. Si infé inféri rieeure à 1.4 3 KN/m l'a l'affa ffaiss issement ment est trè très imp impor orta tant nt et da danger ngereeux. Si la den densité sité sèche Sup Supérie rieure à 3 1.5 KN/m , alors la quantité quantité d'affaissement d'affaissement devrait être réduite. Mais à la teneur en eau eau 3 infé inféri rieu eure re à 4%, 4%, le sol sol susc suscep eptib tible le à l'ef l'effo fond ndre reme ment nt tan tantt que que Infé Inférie rieur uree à 1.7 1.7 KN/ KN/m m.

51

Chapitre III


3.5. Comparaison les résultats obtenus avec d'autres critères d'affaissement On a essay essayéé de comparer comparer quelques quelques critères critères d'affaisse d'affaissement ment avec avec les les résultats résultats qui ont à obtenu. Abbeche Abbeche et al (2007) (2007) ont suggé suggéré ré que l'affaiss l'affaissemen ementt est très probab probable le dans le sol sol à (% "PF") entre (5 et 15%). Cette conclusion est conforme à ces résultats obtenues car on a remarqué remarqué que dans le sol sol S1 où le pourcenta pourcentage ge en en particule particuless fines fines "PF" "PF" entre entre (5.28 et 10.3%) 10.3%) le potentiel d'affaissement est considérable. Ayadat Ayadat et et al (1996) (1996) ont ont proposé proposé que l'effondrem l'effondrement ent soit très probable probable dans dans le sol sol à un coefficient d’uniformité (Cu) supérieur à 12 et probable si (Cu) inférieur à 12. Dans les résultats obtenus obtenus nous constatons que le coefficient (Cu) pour le sol sol S1 varie de 44 à 150 avec le potentiel d'affaissement (Cp) relatif à ce sol varie de 6.4% à 19.05%. Grabowska et Olszewsla (1988). Ont suggéré que lœss avec une teneur en eau naturelle plus moins de (6%) a été potentiellement instable. nos résultats à confirmer cette conclusion.

3.6. Conclusion Les résultat résultatss des essais essais d'effondre d'effondrement ment par la méthode méthode de Knight Knight (1963) (1963) (essai (essai œdométr ique ique simple simple)) qui effectué effectuéss sur le sol reconstit reconstitué ué à la cour de de ce travail travail de mémoire mémoire ont ont confirmé confirmé l'influenc l'influencee de la charge appliqué appliquéee lorsque lorsque la saturatio saturation n d'échantillo d'échantillon, n, l'indice l'indice des vide initial, la teneur en eau initiale, initiale, le pourcentage en en particules fines dans le sol, le degré de saturation et la densité densité sèche sur le taux et l'amplitude l'amplitude d'affaissement d'affaissement de sol affaissable. Et Et les résultats résultats obtenu obtenuss aux cours cours de ce trava travail il sont confor conformes mes avec avec divers divers critères critères d'affa d'affaisse issement ment qui basés sur des différents paramètres.

52

CONCLUSION GENERALE

Conclusion générale

CONCLUSION GENERALE

L'objectif de ce travail de mémoire est de mieux comprendre l'influence de la charge verticale, la teneur en eau initiale, l'indice des vides initial, le degré de saturation, le pourcentage en particules fines et la densité sèche sur le taux et l'amplitude de l'affaissement des sols affaissables. Nous avons, dans un premier temps, effectué une recherche bibliographique détaillée pour: - analyser la structure des sols affaissables affaissables et comment comment les trouver trouver dans la nature. - comprendre le phénomène de l'effondrement, son mécanisme mécanisme et et distinguer les méthodes utilisées pour le caractériser en laboratoire. - présente présenterr les différe différents nts critères critères empiriq empiriques ues pour pour évaluer évaluer le risque risque d'effond d'effondreme rement. nt. La revue bibliographique a mis en évidence la complexité du comportement des sols affaissables. Les premières premières approches de la mécanique mécanique des sols non saturés ont visé à étendre l'utilisation d'une contrainte unique, fonction de la contrainte totale et de la succion, qui permettrait l'extension de l'approche en contrainte effective aux aux sols non saturés, Mais le phénomène d'effondrement des sols non saturés saturés lors d'un remouillage remouillage sous charge charge ne peut être décrit à l'aide d'une contrainte effective unique. C'est pour cela que la majorité des auteurs utilisent maintenant deux variables variables de contrainte indépendantes. indépendantes. La recherche bibliographique a également mis en évidence la complexité du phénomène de l'affaissement au niveau microscopique et permis de passer en revue les différents critères utilisés pour estimer estimer et évaluer le risque d'affaissement d'affaissement à partir de caractérisation caractérisation du sol en laboratoire. Les paramètres ont été utilisés dans la la plus part du temps comme des indicateurs indicateurs de l'affaissement l'affaissement sont : le pourcentage en particules fines, les limites d'Atterberg, d'Atterberg, le degré degré de saturation naturel, la porosité, la densité sèche, la teneur en eau naturelle, l'indice des vides naturelle et le coefficient d'uniformité. Le deuxième chapitre de notre travail a été consacré aux préparations des matériaux d'essais et la description des dispositifs expérimentaux utilisés pour caractériser les matériaux étudié étudié.. En outre outre nous nous avon avonss projet projetéé la lumièr lumièree sur l'appa l'apparei reilla llage ge qui perme permett d'ét d'étudi udiés és le potentiel d'affaissement de ces sols en fonction des paramètres de notre étude. Finalement on a présenté les modes opératoires et les programmes des essais. Dans le troisième chapitre nous avons cité les résultats des essais de caractérisation des sols étudies ainsi que les résultats obtenus des essais d'effondrement (suivant la méthode de Knight 1963), après avoir pris connaissance des résultats des essais nous avons entamé la phase des analyses et l'interprétation en terminant par tirer des conclusions que nous pouvons les résumés dans les points suivants:

54

Conclusion générale



L'effondrement devient devient important et dangereux a une contrainte contrainte de 400KPa.



L'effondrement des sols sols affaissables affaissables peut engendrer engendrer une réduction du volume volume jusqu'à jusqu'à 16%. Dans les sols où le pourcentage en particules fines "PF" supérieur à 1.9% l'affaissement est probable, probable, si le (% "PF") supérieur à 5.3% l'affaissement est est susceptible, si le (% "PF") supérieur supérieur à 7% l'affaissement est est très important.





La valeur de la teneur en eau naturelle qui donne un affaissement important augmente avec l'augmentation de la teneur en eau optimale du sol. Si la teneur en eau d'un sol est supérieure à 4% l'affaissement est très probable.



La teneur teneur en eau initiale initiale qui donne un un affaissement affaissement important important augmente augmente avec avec l'augmentation de la limite de liquidité et l'indice de plasticité du sol.



Le potentiel d'affaissement (Cp) augmente avec l'augmentation de l'indice des vides naturel. Si l'indice des vides naturel est supérieur à 0.5 l'affaissement susceptible et si e0 supérieur à 1 l'affaissement devient très dangereux.



L'indice des vides augmente avec l'augmentation de la teneur en eau qui entraine un affaissement important.



Généralement le potentiel d'affaissement augmente lorsque le degré de saturation augmente lui aussi.



Généralement le potentiel d'affaissement (Cp) augmente lorsque la densité sèche 3 initiale diminue (ɣd) Si la (ɣd ) est inférie inférieure ure à 1.4 KN/m KN/m l'affaissement est très 3 important et dangereux. Si ( ɣd) est supérieure à 1.5 KN/m , alors la quantité d'affaissement devrait devrait être réduite. Mais à la teneur en eau eau inférieure à 4%, le sol est 3 susceptible à l'effondrement l'effondrement tant que (ɣd) est inférieure à 1.7 KN/m .

Après avoir constaté constaté les résultats précités la possibilité possibilité nous a été donnée de la comparer comparer avec les critères d'affaissement élaborés par d'autres chercheurs en se basant sur d'autres paramètres qui nous ont permis de constater une convergence co nvergence avec plusieurs plusieurs de ces critères.

55

BIBLIOGRAPHIES

Bibliographies BIBLIOGRAPHIES

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ANNEXE

Annexe

Figure.13. Les courbes courbes obtenus à partir partir les essais œdométriques œdométriques simples simples effectués effectués sur le sol sol S6 à teneur en eau initiale (w=2%). (a) EC = 20 coups ; (b) EC = 40 coups ; (c) EC = 60 coups.

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Annexe

Figure.14. Les courbes courbes obtenus à partir partir les essais œdométriques œdométriques simples simples effectués effectués sur le sol sol S6 à teneur en eau initiale (w=4%). (a) EC = 20 coups ; (b) EC = 40 coups ; (c) EC = 60 coups.

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Annexe

Figure.15. Les courbes courbes obtenus à partir partir les essais œdométriques œdométriques simples simples e ffectués sur le sol S6 à teneur en eau initiale (w=6%). (a) EC = 20 coups ; (b) EC = 40 coups ; (c) EC = 60 coups.

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Pfe Final Aila & Gho

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