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Cours CTN 504
Mécanique des sols
Li Li, ing., Ph.D
Professeur en géotechnique
Département de génie de la construction
Bureau: A-1484
Courriel: li.li@etsmtl.ca
Éteindre vos cellulaires, SVP!
Séances d'exercice dirigé: A-2332
Références supplémentaires:
CGS 2006. Canadian foundation engineering manual. 4th edition, Bitech Publisher.
McCarthy, D.F. 2002. Essentials of soil mechanics and foundation: Basi geotechnics. 6th
edition, Prentice Hall.
Consolidation et tassement des sols
(Séance 1er/2)
Construction Excavation
Mouvement ou déplacement des sols
Définitions
Le tassement d'une structure est le résultat de la déformation du
sol de fondation. L'origine de cette déformation peut être un ou
plusieurs suivant(s):
– La déformation sous une charge totale croissante est appelée
"mouvement" ou "déplacement".
– Le changement de volume associé à la diminution du volume
d'air, provenant d'un effet dynamique ou d'un chargement
statique, est appelé "compactage".
– Les changements de volume progressifs associés à une
réduction de la teneur en eau du sol est appelé
"consolidation".
– La déformation sous contrainte effective constante est
appelée "fluage".
Composantes du tassement
Pour les sols argileux, le tassement total, st:
où si = tassement immédiate (déformation élastique des fondations
structurales, fûts de pieu par exemple);
sc = tassement de consolidation (variation de teneur en eau);
ss = tassement secondaire (fluage).
Pour les sables, le tassement total, st:
où le tassement immédiate, si, comprend le tassement élastique, se, et le
tassement de consolidation (appelé plutôt "compression"), sc:
scit SSSS 
sit SSS 
cei SSS 
Consolidation des argiles
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Œdomètre ou consolidomètre et essais de consolidation
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Le rapport de surconsolidation OCR (over consolidation ratio):
où 'p = contrainte de préconsolidation;
'vo = contrainte vertical effective due au poids des terres.
Un sol sera
― Normalement consolidé si 'p = 'vo (OCR = 1);
― Surconsolidé si 'p > 'vo (OCR > 1);
― Sous-consolidé si 'p < 'vo (OCR < 1).
Sous-consolidation 'p < 'vo (OCR < 1)
Remblais récents
'p = H - w(H+h) = subH - wh
'vo = H - wH = subH
OCR = 'p/'p = 1 – (wh)/(subH) < 1
H
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Détermination de la contrainte de préconsolidation 'p
Construction de Casagrande
ou
1
2
3
4
5
'p Casagrande = 'vc B
'p probable = 'vc C
'vc D  'p  'vc E
L'histoire de l'argile selon Casagrande
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des sols naturels
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sable
silt
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• Pression de préconsolidation élevée
• indice de vide faible
Influence de remaniement sur les courbes de consolidation
Comportement d'une argile sensible
Intact
1. "Cassure" très raide;
2. Avant cassure;
3. Après cassure;
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à volume constant
mouillage
pression de
gonflement
Consolidation d'une lœss (silts)
Effet de l'eau
Consolidation d'un autre silt
Caractéristiques
• Manque de "cassure"
• Difficile de déterminer 'p
Consolidation d'une tourbe
Caractéristiques:
• Indice de vide très élevé
• Concave vers le haut
• Difficile de déterminer 'p
Tassements
H0
Coefficient de compressibilité, av
Par définition, av > 0
(erreur de signe dans
l'Exemple 8.3)
e1
e2
'1 '2
Coefficient de changement de volume, mv
dv v
mv
1
01 e
e
v



0
0
1 e
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v
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
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00 11
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v
v


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
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


01 e
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Module œdométrique, D ou Eœd
mv
1
1
D
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v
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md
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ED
1'



Indice de compression, Cc
C'est la pente de la courbe de compression vierge:
Indice de compression modifié, Cc
Cc
1
1
2
12
'
'
log'log'log
v
v
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v
v
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d
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

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
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

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

01 e
de
d v


01 e
C
C c
c

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Indice de recompression, Cr
C'est la pente de la courbe de recompression (rebondissement):
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Cr
v
r
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de
C
'log

Indice de recompression modifié, Cr
Cr
1
v
v
r
d
d
C
'log

 
01 e
C
C r
r


Calcul des tassements de consolidation, sc
'v0 = 'p
1. Construction 'v > 0, tassement. À considérer la courbe de compression vierge
2. Excavation 'v < 0, gonflement. À considérer la courbe de recompression.
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Cr
'v0 = 'p
Cas d'une argile surconsolidée
Eqs. (8.16) et (8.17) Eqs. (8.18) et (8.19)
Méthode de Schmertmann (1955)
Argile normalement consolidée
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  • 1. Cours CTN 504 Mécanique des sols Li Li, ing., Ph.D Professeur en géotechnique Département de génie de la construction Bureau: A-1484 Courriel: li.li@etsmtl.ca
  • 4. Références supplémentaires: CGS 2006. Canadian foundation engineering manual. 4th edition, Bitech Publisher. McCarthy, D.F. 2002. Essentials of soil mechanics and foundation: Basi geotechnics. 6th edition, Prentice Hall.
  • 5. Consolidation et tassement des sols (Séance 1er/2)
  • 6. Construction Excavation Mouvement ou déplacement des sols
  • 7. Définitions Le tassement d'une structure est le résultat de la déformation du sol de fondation. L'origine de cette déformation peut être un ou plusieurs suivant(s): – La déformation sous une charge totale croissante est appelée "mouvement" ou "déplacement". – Le changement de volume associé à la diminution du volume d'air, provenant d'un effet dynamique ou d'un chargement statique, est appelé "compactage". – Les changements de volume progressifs associés à une réduction de la teneur en eau du sol est appelé "consolidation". – La déformation sous contrainte effective constante est appelée "fluage".
  • 8. Composantes du tassement Pour les sols argileux, le tassement total, st: où si = tassement immédiate (déformation élastique des fondations structurales, fûts de pieu par exemple); sc = tassement de consolidation (variation de teneur en eau); ss = tassement secondaire (fluage). Pour les sables, le tassement total, st: où le tassement immédiate, si, comprend le tassement élastique, se, et le tassement de consolidation (appelé plutôt "compression"), sc: scit SSSS  sit SSS  cei SSS 
  • 10. Œdomètre ou consolidomètre et essais de consolidation Œdomètre à anneau flottant Œdomètre à anneau fixe Échantillons non-remaniés: Dimension de l'échantillon D : H = 2.5 ~ 5
  • 12. (a) (b) Un matériau écrouissable
  • 14. Contrainte de préconsolidation Particularité des sols: "mémoire" Courbe de recompression "Cassure" indiquant 'vc et une argile (absent pour les sables et silts)
  • 15. État de consolidations Le rapport de surconsolidation OCR (over consolidation ratio): où 'p = contrainte de préconsolidation; 'vo = contrainte vertical effective due au poids des terres. Un sol sera ― Normalement consolidé si 'p = 'vo (OCR = 1); ― Surconsolidé si 'p > 'vo (OCR > 1); ― Sous-consolidé si 'p < 'vo (OCR < 1).
  • 16.
  • 17. Sous-consolidation 'p < 'vo (OCR < 1) Remblais récents 'p = H - w(H+h) = subH - wh 'vo = H - wH = subH OCR = 'p/'p = 1 – (wh)/(subH) < 1 H h
  • 18. Détermination de la contrainte de préconsolidation 'p Construction de Casagrande ou 1 2 3 4 5 'p Casagrande = 'vc B 'p probable = 'vc C 'vc D  'p  'vc E
  • 19. L'histoire de l'argile selon Casagrande
  • 20. Courbes typiques de consolidation des sols naturels
  • 21. Des sols américain légèrement surconsolidés sable silt
  • 22. Moraines glaciaires du Canada fortement surconsolidées • Pression de préconsolidation élevée • indice de vide faible
  • 23. Influence de remaniement sur les courbes de consolidation
  • 24. Comportement d'une argile sensible Intact 1. "Cassure" très raide; 2. Avant cassure; 3. Après cassure; 4. Indice de vide. Remanié
  • 25. Consolidation d'une "argile" mexicain Intact 1. "Cassure" très raide; 2. Avant cassure; 3. Après cassure; 4. Indice de vide trop élevé (n > 90%). "argile sensible"
  • 26. Consolidation d'une argile gonflant américaine Essais de gonflement à volume constant mouillage pression de gonflement
  • 27. Consolidation d'une lœss (silts) Effet de l'eau
  • 28. Consolidation d'un autre silt Caractéristiques • Manque de "cassure" • Difficile de déterminer 'p
  • 29. Consolidation d'une tourbe Caractéristiques: • Indice de vide très élevé • Concave vers le haut • Difficile de déterminer 'p
  • 31. Coefficient de compressibilité, av Par définition, av > 0 (erreur de signe dans l'Exemple 8.3) e1 e2 '1 '2
  • 32. Coefficient de changement de volume, mv dv v mv 1 01 e e v    0 0 1 e ee v    00 11 '/ ' e a e dde d d vv v v         01 e a m v v   
  • 33. Module œdométrique, D ou Eœd mv 1 1 D vv v oed md d ED 1'   
  • 34. Indice de compression, Cc C'est la pente de la courbe de compression vierge:
  • 35. Indice de compression modifié, Cc Cc 1 1 2 12 ' ' log'log'log v v vv v v v v c d d C              v c d de C 'log  0 0 1 e ee v    01 e de d v   01 e C C c c  
  • 36. Indice de recompression, Cr C'est la pente de la courbe de recompression (rebondissement): 1 Cr v r d de C 'log 
  • 37. Indice de recompression modifié, Cr Cr 1 v v r d d C 'log    01 e C C r r  
  • 38. Calcul des tassements de consolidation, sc
  • 39. 'v0 = 'p 1. Construction 'v > 0, tassement. À considérer la courbe de compression vierge 2. Excavation 'v < 0, gonflement. À considérer la courbe de recompression. Cas d'une argile normalement consolidée 1 Cr 'v0 = 'p
  • 40. Cas d'une argile surconsolidée Eqs. (8.16) et (8.17) Eqs. (8.18) et (8.19)
  • 41. Méthode de Schmertmann (1955) Argile normalement consolidée Argile surconsolidée Déduction des courbes de consolidation sur le terrain
  • 42. Estimation des indices de compression Équation de Terzaghi et Peck (1976): Invalide si sensibilité > 4 et wL >100% ou si teneur en matière organique élevée. En général: • Cr  (5 ~10%)Cc • 0.035  Cr  0.015