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Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 1
UTC 104 : GEOTECHNIQUE
• Qu’est-ce que c’est?
• Partage d’expériences?
• Cas concrets?
• Vos attentes?
CENTRE INP- HB / LE CNAM
CODE UE : UTC 104
INTITULE DU COURS : GEOTECHNIQUE (UTC 104)
Objectifs du cours :
Maîtriser les concepts fondamentaux de comportement des sols;
Fournir les bases nécessaires à la compréhension du comportement des sols
pour pouvoir concevoir;
Construire et contrôler les ouvrages avec lesquels le sol a une interaction
importante.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 2
Programme du cours
Chapitre I : Généralités sur les sols
I. Origine et formation des sols
II. Identification et classification des sols
III. Reconnaissance des sols
IV. Géotechnique routière
Chapitre II : L’eau et les contraintes dans le sol
I. L’eau dans le sol et hydraulique des sols
II. Contraintes dans le sol – postulat de Terzaghi
III. Contraintes dues aux surcharges
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 3
Programme du cours
Chapitre III : Comportement des sols (Les déformations)
I. Tassement et Consolidations des sols
II. Etude du tassement des sols en laboratoire (essai à l’oedomètre)
III. Calcul de Tassement (méthode des essais en laboratoire)
Chapitre IV : Comportement des sols (La rupture)
I. Rupture des sols – critère MOHR-COULOMB
II. Mesure des caractéristiques de rupture (En laboratoire et in-situ)
III. Contraintes sur un écran – Etat limite de poussée et de butée
IV. Stabilité de pentes
Evaluation: Examen final de 3h sans document
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 4
CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LES SOLS
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I. Origine et formation des sols
II. Identification et classification des sols
III. Reconnaissance des sols
IV. Géotechnique routière
Pas de Génie Civil, Minier ou de
BTP sans étude du SOL !!!
(support de fondation ou
matériau de construction)
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 6
BÂTIMENT
Fondations superficielles
Fondations profondes
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 7
Ponts et échangeurs
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 8
Tunnels, galeries, ouvrages d’art
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 9
Routes
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 10
Chemins de fer, aérodromes
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 11
Remblais Barrages
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 12
UTILITE D’UNE ETUDE DE SOL
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 13
1. DEFINITION DE LA GEOTECHNIQUE
Selon la norme français NFP 94-500 de novembre 2013, la géotechnique est « I'ensemble des
activités liées aux applications de la Mécanique des Sols, de la Mécanique des Roches et de la
Géologie de l'lngénieur ». La Mécanique des Sols étudie plus particulièrement le comportement
des sols sous leurs aspects résistance et déformabilité.
A partir d'essais de laboratoires et in situ de plus en plus perfectionnés, la Mécanique des Sols
fournit aux constructeurs les données nécessaires pour étudier les ouvrages de génie civil et de
bâtiment et assurer leur stabilité en fonction des sols sur lesquels ils doivent être fondés, ou
avec lesquels ils seront construits (barrages en remblais); ceci tant durant la progression des
travaux (grands terrassements) qu'après mise en service des ouvrages.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 14
1. DEFINITION DE LA GEOTECHNIQUE
La géotechnique s'appuie principalement sur les différentes sciences de la terre suivantes :
 la géologie qui retrace l'histoire de la terre, précise la nature et la structure des matériaux ainsi que leur
évolution dans le temps ;
 l’hydrogéologie, partie spécialisée de la géologie ;
 la mécanique des sols et des roches ;
 la rhéologie des matériaux ;
 la géophysique qui permet d’approcher par des mesures physiques certaines caractéristiques de structure
et propriétés des matériaux de l’écorce terrestre ;
 la dynamique des sols qui étudie le comportement des matériaux soumis à des sollicitations dynamiques ;
 la géochimie qui analyse la composition chimique des eaux et des matériaux.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 15
2. IMPORTANCE DE LA GEOTECHNIQUE
Le sol:
Supporte les fondations d’ouvrages ;
Sert comme matériau de construction (barrages, remblais) ;
Contient des ouvrages souterrains (tunnels) ;
Reçoit des matériaux a stocker (déchets industriels et nucléaires) ;
Sert à extraire des minéraux et autres ressources de production de l’énergie et des matériaux.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 16
2. IMPORTANCE DE LA GEOTECHNIQUE :
EXEMPLES D’APPLICATION DE LA MECANIQUE DES SOLS
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 17
2. IMPORTANCE DE LA GEOTECHNIQUE
CONSEQUENCES
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 18
2. IMPORTANCE DE LA GEOTECHNIQUE
Renversement de
bâtiment annexe
Désordres liés à la géotechnique : Cocody ;
Abidjan 2010; sources LBTP
Impact d’une fouille sur des constructions voisines (Abidjan, Biétry 2015)
Fissures sur mur
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 19
2. IMPORTANCE DE LA GEOTECHNIQUE
ATTENTE DES DIFFERENTS ACTEURS
 MOA : veut un project ficelé, dans un delai très court
 MOE : avec moins de temps et de moyens, demande a I’entrepreneur un engagement sur la
conception, le coût et un auto-contrôle
 Entrepreneur : prend les marchés au forfait malgré les incertitudes, recherche les aleas pour s’en sortir
 BE : En raison de la mise en concurrence par appel d’offres cherche à réaliser une étude selon les
conditions fixés par le MOA en faisant des économiques sur les différents postes cernés par l’étude
avec pour risque la non maîtrise du projet
 Laboratoire : cherche à réaliser une campagne complète pour minimiser les risques géotechniques et
assurer la durabilité de l’ouvrage avec pour conséquence une augmentation du coût des études
géotechniques.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 20
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 21
Observer
Intervenir Mesurer
Construire, traiter, réhabiliter, … Campagnes de reconnaissance (Essais labo et in situ)
Comprendre
Comparer, Analyser,…
Modéliser
3. LA DEMARCHE DU GEOTECHNICIEN
(Sciences expérimentales)
ORIGINE ET FORMATION DES
SOLS
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 22
1. Origine et formation des sols
Les sols et les roches se présentent sous forme d’agrégats de particules généralement
minérales, mais parfois organiques, de taille et de forme variables. La nature et l’intensité des forces
qui lient les particules de l’agrégat dépendent de la nature du matériau. On ne traitera ici que des sols,
qui peuvent être définis comme des agrégats dans lesquels les particules sont faiblement liées et
peuvent être séparées par agitation ou trituration dans l’eau.
Les sols ont deux origines principales:
-la désagrégation des roches par altération mécanique ou physicochimique sous l’effet des agents
naturels: fissuration consécutive à la décompression, attaque mécanique dans un processus naturel
de transport, attaque chimique sous l’effet de circulations d’eaux;
-la décomposition d’organismes vivants : végétaux (tourbes) ou animaux (craies).
On distingue également les sols résiduels (altération surplace des roches), les sols transportés (dépôt
de produit d’altération); les formations géologiques de roches tendres.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 23
2. Définition
Le géologue qualifie de sols tous les matériaux se trouvant à la surface de l’écorce terrestre.
Lors des études géotechniques, les matériaux à la surface de l’écorce terrestre sont classés en deux
grandes catégories:
⁻ Les roches : agglomérats de grains minéraux liés par des forces de cohésion fortes et permanentes,
même après immersion prolongée dans I’eau , cette 1ère catégorie fait l’objet de la Mécanique des
roches.
- Les sols: agrégats de grains minéraux pouvant être séparé sous l'effet d'actions mécaniques
relativement faibles, cette 2e catégorie est l’objet de le Mécanique des sols dont nous traiterons
tout au long de ce cours.
- Les matériaux de transition entre sols et roches sont nommés SIRT (sols indurés et roches tendres).
En définitive on retiendra que le sol est le résultat de la désagrégation physique et/ou chimique
d’une roche-mère . On distingue ainsi selon leur mode de formation:
- Les sols sédimentaires: résultat de l’accumulation de minéraux transportés par le vent ou l’eau;
-Les sols d’altération: Résultat de la l’altération d’une roche mère.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 24
Le sol est un agrégat de particules minérales dont
les vides peuvent être remplis de liquide et/ou de
gaz. C’est donc un milieu triphasique:
- Phase gazeuse : air, vapeur d’eau et/ou gaz;
- Phase liquide : eau ou pétrole;
- Phase solide : particules minérales (Fines ou grossières
provenant de la désagrégation physique ou chimique de la roche) et
organiques (décomposition de végétaux ou organismes vivants).
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 25
3. Constituants
La définition d’un sol repose donc sur une description précise de ces trois phases.
4. Diagramme des phases
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 26
Afin d’analyser le comportement d’un sol il est nécessaire de définir certains
paramètres qui se rapportent aux divers proportions des constituants du sol ainsi qu’aux
propriétés des particules et de l’intensité de leur liaison avec l’eau. Pour cela on
considère la représentation suivante d’un sol dans laquelle les trois phases sont
séparées:
5. Paramètres d’état
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 27
Les paramètres d’état sont des caractéristiques qui définissent l’arrangement dans
le sol des différentes phases (les particules solides, l’eau et du gaz). Ils sont très importants
en mécanique des sols et essentiellement variable.
Poids volumiques Paramètres sans dimensions
6. Relations entre les paramètres d’état
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 28
Tous les paramètres
précédemment définis ne sont pas
indépendants. Il est très pratique
d'utiliser le diagramme des phases
pour les déterminer ou démontrer les
relations les reliant.
Quelques relations entre les paramètres d’état d’un sol
7. Paramètres indépendants
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 29
Pour caractériser complètement un sol, la connaissance de trois
paramètres indépendants est nécessaire; le poids volumique de l'eau étant
connu. Par exemple :
- Un paramètre quantifiant le poids volumique : g ou gs ou gd
- Un paramètre quantifiant I'importance des vides : e ou n
- Un paramètre quantifiant la présence d'eau : w ou Sr
IDENTIFICATION ET CLASSIFICATION
DES SOLS
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 30
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 31
1. Identification des sols
Identifier un sol, c’est déterminer un ensemble de propriétés physiques,
mécaniques ou chimiques qui permettent de le caractériser. Ces propriétés
sont déterminées par des essais simples et rapides, appelés « essais
d’identification ». Ces essais conduisent à une description précise et chiffrée du
sol.
On distingue classiquement deux grandes catégories d’essais d’identification :
- les essais qui traduisent les propriétés des particules du sol et l’intensité de
leurs liaisons avec l’eau. Ces essais caractérisent la nature du sol et sont
réalisés sur des échantillons intacts ou remaniés;
- les essais qui répondent de l’arrangement et de la répartition des phases
(squelette solide, eau, air). Ces essais caractérisent l’état du sol et ne peuvent
être réalisés que sur des échantillons intacts .
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 32
2. Propriétés des particules du sol et essais correspondants
Les propriétés des particules d’un sol déterminent sa nature. La nature d’un
sol est définie par:
- sa granularité;
- sa plasticité ou son équivalent de sable;
- la nature de ses particules (minéraux, matières organiques).
Les essais permettant de déterminer ces caractéristiques peuvent être
effectués sur des échantillons intacts ou remaniés.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 33
2.1 Analyse granulométrique
La granularité se définit comme la répartition de la dimension moyenne des
particules du sol, exprimée en pourcentage de la masse totale du matériau.
Analyse granulométrique par tamisage
Analyse granulométrique par sédimentation
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 34
2.1 Analyse granulométrique
Formes types de courbes granulométriques
Soit Dp le diamètre correspondant à p% de passant, on
définit:
 Le coefficient d’uniformité de Hazen : Cu = D60/D10
le coefficient de courbure : Cc =( D30)/(D60 x D10)
Le diamètre efficace : D10
Courbe granulométrique. Définition des paramètres
D10, D30 et D60
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 35
2.1 Analyse granulométrique
Les classes granulaires sont définies sur la base
de critères purement granulométriques. Le
tableau ci-contre indique les classes utilisées
traditionnellement en France et les classes
recommandées par la Société Internationale de
Mécanique des Sols et des travaux de
fondations (SIMSTF).
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 36
2.2 Limites d’Atterberg
Lorsque l’on fait décroître progressivement la teneur en eau d’un échantillon de sol,
on constate qu’il passe successivement par plusieurs états, dont la description a été
proposée par l’agronome suédois Atterberg :
— un état liquide, à teneur en eau élevée. Le sol se répand lorsqu’on le dépose sur une
surface plane. Il ne possède aucune résistance. Ses particules sont pratiquement séparées
par l’eau ;
— un état plastique, Le sol est stable naturellement mais, dès qu’un effort lui est appliqué,
il subit de grandes déformations, en grande partie irréversibles, sans variation notable de
volume et sans apparition de fissures. Le sol est malléable et conserve la forme qu’on lui
donne. Lorsqu’on le triture, il peut perdre une partie de sa résistance. Certains sols, dits
thixotropes, ont la propriété de récupérer avec le temps une partie de leur résistance ;
— un état solide, Le sol a le comportement d’un solide. L’application d’un effort n’entraîne
que de faibles déformations. Le passage à l’état solide s’effectue d’abord avec réduction du
volume ou retrait, puis à volume constant, sans retrait.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 37
2.2 Limites d’Atterberg
Les teneurs en eau séparant les divers états de consistance du sol dépendent de la
nature du sol. On les appelle:
- limite de liquidité wL : limite entre l’état liquide et l’état plastique ;
- limite de plasticité wP : limite entre l’état liquide et l’état solide ;
-limite de retrait ws : limite entre l’état solide avec retrait et l’état solide sans retrait.
Les limites de liquidité, de plasticité et de retrait sont déterminées au moyen d’essais
conventionnels. Les essais s’effectuent sur le mortier du sol (fraction inférieure à 420 µm).
A partir de ces limites on définit :
- l’indice de plasticité : Ip = Wl – Wp
- l’indice de consistance : Ic = (Wl - W)/Ip
- l’activité du sol : A = Ip/(%<2m)
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 38
2.3 Equivalent sable
L’équivalent sable permet de caractériser globalement la
proportion des particules fines ou très fines dans le sol. Il
prolonge en fait la notion d’indice de plasticité pour les
valeurs faibles de cet indice, où il perd sa signification. Il
s’effectue sur la fraction inférieure à 5mm. Après
agitation de l’échantillon dans une solution floculante, on
le laisse reposer et on mesure h1 et h2.
On définit : ES = 100 x h2/h1
L’ES d’un sable propre est voisin de 100, et tombe à 40 et
moins en présence de quelques pour-cent de fine
argileuse. Au-dessous de 40, l’équivalent de sable n’est
plus une grandeur significative, s’orienter plus vers les
limites d’Atterberg pour caractériser ces sols.
ES  0 Argile pure
ES  20 sol plastique
ES  40 sol non plastique
ES  100 sable pur et propre
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 39
2.4 Teneur en matières organiques
La teneur en matières organiques CMO est le rapport de la masse de la matière organique
présente dans le sol à la masse totale des matières solides du sol. La méthode classique de
détermination de la masse des matières organiques consiste à les oxyder par un mélange
d’acide sulfurique concentré et de bichromate de potassium porté à ébullition. La mesure de
la « perte au feu » remplace souvent la méthode précédente. Elle consiste à sécher le sol à
l’étuve à 105°C, puis à le passer au four à 550°C pour brûler toute la matière organique.
Suivant leur teneur en matières organiques, les sols peuvent être qualifiés de :
- faiblement organiques si CMO < 10 %
- moyennement organiques si 10 % < CMO < 30 %
- fortement organiques si 30 % < CMO
Les tourbes ont des teneurs en matières organiques comprises 50% et 100%.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 40
2.5 Autres caractéristiques de nature
Analyse minéralogique : Nature des ions en solution dans l’eau du sol nature des
minéraux constitutifs du squelette solide du sol.
Degré d’humification des matière organiques: Il décrit l’état de décomposition
des matières organiques en présence par référence à une échelle empirique à 10
classes notées H1 (peu humifiée) à H10 (totalement humifié).
Teneur en calcaire (chaux) : elle définit l’influence la résistance mécanique et la
sensibilité à l’eau
Teneur en Carbonate de calcium: elle permet de différencier les sols fins
calcaires.
etc.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 41
3. Caractéristiques d’état et essais correspondants
L’arrangement et de la répartition des phases (squelette solide, eau, air)
d’un sol sont défini par la connaissance de:
- son poids volumique apparent ou poids sec ou spécifique;
- son indice de vide ou sa porosité;
- sa teneur en eau ou son degré de saturation.
Les caractéristiques d’état d’un sols sont déterminées sur des échantillons
intacts ou non remaniés.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 42
3.1 Teneur en eau
La teneur en eau se mesure conventionnellement en portant le sol à la
température de 105°C jusqu’à ce que sa masse se stabilise. Cela correspond au
départ de l’eau libre du sol. L’échantillon de sol est pesé avant et après son
passage à l’étuve. Pour les sols contenant des matières organiques, la
température d’étuvage est limitée à 60°C, pour éviter de brûler les matières
organiques. C’est aussi le cas des sols contenant du gypse (le gypse perd son
eau de constitution vers 65°C).
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 43
3.2 Poids volumique apparent
Pour déterminer le poids volumique apparent, il faut déterminer la
masse m et le volume total V de l'échantillon. Pour la détermination ce
volume on utilise l'une des trois méthodes suivante:
-Méthode par immersion dans l’eau (échantillon intact)
-Méthode de la trousse coupante (échantillon légèrement remanié);
-Méthode du moule (échantillon remanié, méthode utilisée dans l’essai
Proctor).
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 44
3.3 Poids volumique des particules solides
La détermination du poids des particules solides se résume à la détermination du
volume des grains solide. La mesure de ce volume est effectuée au pycnomètre.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 45
3.4 Autres caractéristiques d’état
Connaissant la teneur en eau, les poids volumiques il est aisé de déterminer les
autres paramètres d’état en utilisant les formules les reliant.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 46
4 Classification des sols
Les systèmes de classification des sols ont pour but de ranger les sols en familles
présentant les mêmes caractéristiques géotechniques ou des caractéristiques
très voisines.
Il existe de très nombreux systèmes de classification des sols :
- les uns sont basés sur l’aptitude du sol pour un emploi particulier du génie
civil. Ces classifications présentent en général l’inconvénient de ne pouvoir être
étendues à d’autres usages que celui pour lequel elles ont été établies ;
- les autres sont basés sur certains essais d’identification. Parmi ces systèmes,
plusieurs se réfèrent uniquement à la granularité du sol et diffèrent par les seuils
granulométriques adoptés. D’autres utilisent simultanément la granularité et la
plasticité du sol.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 47
4.1 Pourquoi une classification des sols
Les différents systèmes de classification des sols proposés jusqu’a présent ont été
établit avec le souci de servir l'ingénieur dans les différents domaines du Génie Civil
(Travaux de fondations, géotechnique routière, travail en site maritime, etc).
Pourquoi une classification
des sols?
Servir l’ingénieur et lui permettre de cerner
les caractéristiques des sols lors de la
construction de divers ouvrages (barrages
en terre, assise de chaussées …etc)
La mise en exergue des
caractéristiques intrinsèques des sols
Servir l’ingénieur et lui permettre
d’harmoniser les modes de jugements vis-à-
vis des différents sols
Déceler le comportement des sols
vis-à-vis de certains facteurs
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 48
4.2 Paramètres pour la classification des sols
Critères de
classification des sols
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 49
4.3 Classification LBTP
Le système de classification LBTP, mis au point par le Laboratoire du Bâtiment et
des Travaux Publics, a été conçu spécifiquement pour les sols ivoiriens et
essentiellement pour une utilisation dans les projets routiers.
Ce système de classification utilise les résultats des essais d’identification ainsi
l’origine de formation des sols:
-Le pourcentage de fine (% de particules de diamètre inférieur à 0,08 mm); le
squelette (% de particules de diamètre > 2 mm);
-L’indice de plasticité (l’étendue de la zone plastique) IP;
-La teneur en matière organique;
-L’origine de formation du sol (résiduel ou déposé; nature des grains solide le
constituant).
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 50
4.3 Classification LBTP
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4.4 Classification LCPC
Le système de classification LCPC, mis au point par les Laboratoires des Ponts et
Chaussées, est utilisée en France pour les études de terrassements et est souvent
utilisée dans les rapports d’études géotechniques de tracés routiers.
Ce système de classification utilise les résultats des essais d’identification :
-Le pourcentage de gravier, sable et particules fines (Tamisat à 2mm et 0.08
mm);
-La forme de la courbe granulométrique (Coefficient d’uniformité et de
courbure);
-Les caractéristiques de plasticité (limite de liquidité, indice de plasticité);
-La teneur en matière organique.
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4.4 Classification LCP
Classification LPC/USCS
des sols en laboratoire
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 53
4.4 Classification LCP
Classification des sols fins
en laboratoire
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 54
4.4 Classification LCP
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 55
4.5 Classification Triangulaire selon l’abaque de Taylor
Le système de classification
triangulaire à partir de l’abaque de
Taylor, utilise uniquement les résultats
de la granulométrie:
-Pourcentage d’argile (< 2 mm)
-Pourcentage de limons (2 à 5 mm)
-Pourcentage de sable (> 50 mm).
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 56
4.6 Classification GTR
Elle tient compte des mêmes caractéristiques de base que la classification LPC/USCS,
mais elle est beaucoup plus précise pour les particules argileuses, qui ont une
grande influence sur la conduite des terrassements et tient compte de l’altérabilité
des matériaux au cours du temps.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 57
4.7 Classification GTR
Structure générale de la classification GTR pour les terrassements routiers
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 58
Exercices d’applications
Des essais réalisés sur un échantillon de sol remanié ayant une teneur en eau à l’état naturel de 21.5%, ont
donné les résultats suivants :
 Analyse granulométrique
Tamis (mm) 2,5 1,25 0,63 0,315 0,160 0,080 0,050 0,020 0,002
100 99,90 99,80 99,30 98,60 85,30 65,30 43,50 31
T (%)
 Limites d’Atterberg :
Limite de liquidité = 31.00 % et Limité de plasticité = 24.80 %.
1) Déterminer les indices de plasticité, de liquidité. Commenter
2) Classer ce sol d’après la classification LBTP
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 59
Exercices d’applications
Exercice 2
Un échantillon d’argile saturé a une masse de 1200g après passage à
l’étuve sa masse n’est que de 800g. Le constituant solide des grains a
une densité de 2,7. On demande :
La teneur en eau, l’indice des vides, la porosité, le poids volumique
humide, la densité humide et le poids volumique déjaugé.
RECONNAISSANCE DES SOLS
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 60
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 61
1. Définition et objectifs
La reconnaissance des sols est une étude "in situ" et "en
laboratoire" qui permet de définir l'ensemble des caractéristiques physiques,
mécaniques et chimiques des terrains en place.
Elle permet de :
- obtenir des renseignements généraux sur le sol: nature, position, épaisseur et pendage
des couches, niveau de la nappe phréatique, etc;
- identifier ainsi les risques liés à la nature des sols;
- étudier les relations contraintes et déformations des différentes couches pour prévoir au
mieux leur comportement;
- optimiser les coûts du projet;
- assurer la pérennité de l’ouvrage et garantir la sécurité des personnes.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 62
2. Les Techniques de reconnaissance des sols
Lors des études géotechniques, Les techniques
de reconnaissance utilisées peuvent être réparties en deux classes:
- les méthodes géophysiques: résistance électrique, vitesse de propagation
des ondes, magnétisme du sol, etc
- les méthodes directes: forages, excavation, sondages et essais in-situ et
essais en laboratoire sur des échantillons prélevés in-situ.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 63
3. Quelques moyens d’investigations
GEOTECHNIQUE ROUTIERE
(COMPACTAGE DES SOLS)
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 64
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 65
1. Définition
La géotechnique routière est l'application de la géotechnique au domaine routier.
Elle concerne :
- les travaux de terrassement (utilisation du sol comme matériaux de construction en
déblai/remblai);
- les soutènements et stabilisation de talus;
- les fondations des ouvrages d’art.
Une étude géotechnique vise à reconnaître au droit d'un aménagement existant ou à
construire:
- la nature et la répartition des terrains;
- les caractéristiques et comportements des matériaux;
- les caractéristiques hydrauliques du site.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 66
2. Déroulement d’un projet géotechnique routier
Un projet géotechnique routier se déroule suivant les étapes suivantes:
- Réalisation des reconnaissances géotechniques des sols en place;
- Classification des sols selon les exigences des cahiers de charges du projet;
- Réalisation des études des ouvrages d’arts, structures de chaussées, soutènements, etc;
- Définition des conditions de mise en place des matériaux;
- Contrôle qualité et réception des plateformes sur chantier.
La réussite d’un projet routier est intrinsèquement liée à une bonne classification des sols suite
à la campagne géotechnique. En plus de la classification des sols suivant les résultats des
essais classiques d’identification, il est nécessaire d’évaluer leur portance et les conditions de
leur utilisation en matériaux de remblai.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 67
3 Le compactage : définition
Le compactage des sols est une technique utilisée en génie civil visant à améliorer la
qualité des sols pour la construction (portance et déformabilité). Il consiste en l’application
d’une manière dynamique ou statique de charges sur un sol donné afin de réduire les
espaces poreux d'air et d’eau du sol et lui permettre d'atteindre des caractéristiques
souhaitées.
Le « compactage » est une réduction pratiquement instantanée du volume du sol dû
à la réduction des vides d’air. Il n’y a aucune expulsion d’eau ce qui différencie le
compactage de la consolidation.
L’élimination des vides dans le sol permet d’obtenir une masse compacte qui résiste
à des charges importantes sans subir de déformations majeures. Le compactage améliore
la portance d’un sol support d’un ouvrage.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 68
3. Le compactage : définition
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 69
3 Le compactage : Objectif
L'Objectifs du compactage consiste à assurer la compacité exigée des chaussées
par les normes, et cahiers de charges durant la réalisation des travaux. Ces exigences
consistent essentiellement à la résistance à l'orniérage et la faible déformabilité pour les
couches élémentaires de la plate-forme.
Un bon compactage permet de:
- Réduire la déformation: Faibles tassements et résistance à l’orniérage des couches;
- Diminuer la perméabilité des sols: limite l’agressivité de l’eau sur les sols
- Augmenter les poids volumiques des couches: Avec W constant et V diminuant on a
g et gd qui augmentent.
- Améliorer les caractéristiques mécaniques du sols: portance, modules de
déformation, résistance à la compression et au poinçonnement, etc
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 70
3. Théorie du compactage
L’ingénieur américain Proctor (1933), qui a mis au point l'essai de
compactage a montré que le compactage dépend spécialement des
paramètres suivants :
- la teneur en eau et le poids volumique;
- l’énergie de compactage;
- la nature du sol.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 71
3. 1 Influence de la teneur en eau et du poids volumique
Courbe Proctor: teneur en eau
fonction de la densité sèche. L’énergie
de compactage étant constante pour
chaque essai de compactage.
Sr = ( .gs) / ( . w)
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 72
3. 2 Influence de l’énergie de compactage
Pour un sol donné, la densité sèche
optimum croît avec l’énergie de
compactage, tandis que la teneur en eau
à l’optimum diminue.
Les courbes de compactage sont limitées
à leur extrémité droite par la valeur de
l'abscisse w = wsat
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 73
3. 3 Influence de la nature du sol
Un sol (fins) dont le compactage sera
fortement influencé par la teneur en eau
présentera une courbe de compactage
avec un maximum très marqué. A
l'inverse, un sol (grenu) dont la teneur en
eau influence peu le compactage, sera
caractérisé par une courbe de
compactage très plate.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 74
3. 4 Résumé sur l’influence de l’énergie de compactage, la
teneur en eau et la nature du sol
En résumé on retiendra que:
 Si la teneur en eau est trop élevée, l’eau absorbe l’énergie de compactage, et si la
teneur en eau est trop faible, l’eau ne peut pas lubrifier les grains de sol.
 Si l’énergie de compactage augmente, le poids volumique optimal augmente et la
teneur en eau optimale diminue.
 Les courbes de compactage sont plus aplaties pour les sols grenus peut sensibles
à l'eau. Ces courbes admettent pour enveloppe une courbe appelée courbe de
saturation, qui correspond à l’état saturé du sol.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 75
4 L’essai PROCTOR
Le principe de l’essai Proctor
consiste à humidifier un matériau
à plusieurs teneurs en eau et à le
compacter avec une énergie
normalisée. Pour chaque valeur
de teneur en eau considérée, on
détermine la densité sèche du
matériau, et on trace la courbe de
la densité sèche en fonction de la
teneur en eau (Courbe Proctor).
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 76
5 Eléments à prendre en compte pour le compactage
Pour assurer un compactage optimal il y a lieu de procéder à l’adéquation de ce compactage à
plusieurs facteurs et objectifs fixés:
1) Objectif du compactage (utilisation
de la couche compactée, nature des
sollicitations auxquelles sera sollicitée
la couche…etc)
4) Du matériels à choisir pour réaliser le
dit compactage (il existe plusieurs types
de matériels pouvant être utilisés)
2)Des matériaux à compacter (ces
matériaux sont soigneusement étudié, et
classé)
3) Epaisseur compactée (les
caractéristiques du matériel et nombre
de passe dépend également de
l’épaisseur à compacter)
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 77
5.1 Objectif du compactage
Il existe plusieurs niveaux de qualités de compactage, ces types de compactage sont
définis selon l’usage finale du sol compacté. En effet , un sol par exemple destiné à supporter
une chaussée d’autoroute qui est très sollicitée en trafic, ne sera pas traité comme le sol destiné
à supporter une voie non classé dans laquelle le trafic est assez faible.
Cas de la chaussée :
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 78
5.1 Objectif du compactage
On peut distinguer alors 4 types de qualité de compactage, ces types de qualités sont les suivant :
 Q1 : ( ρdm >= 100% et ρdfc>= 98%) de ρ(opm)
• Q2 : ( ρdm >= 97% et ρdfc>= 95%) de ρ(opm)
 Q3 : ( ρdm >= 98,5% et ρdfc>= 96%) de ρ(opn)
 Q4 : ( ρdm >= 95% et ρdfc>= 92%) de ρ(opn)
N.B :
 ρ(opm) est la masse volumique sèche optimale de l’essai Proctor modifié.
 ρ(opn) est la masse volumique sèche optimale de l’essai Proctor normal.
Il est du ressort de l’ingénieur alors de choisir la qualité de compactage requise
selon l’utilisation finale du sol.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 79
5.2 Matériaux à compactés
La connaissance des matériaux à compacter, leurs caractéristiques intrinsèques,
mais aussi leur comportement vis-à-vis du compactage est indispensable pour réussir
l’opération de compactage.
L’identification aussi de l’état hydrique du sol à compacter est majeure pour
l’opération de compactage, du fait que l’obtention du résultat optimal suppose une teneur
en eau donnée du sol au moment du compactage.
5.3 Epaisseur compactée
L’épaisseur compactée forme un facteur très prépondérant dans l’opération de
compactage, en effet il existe une épaisseur optimale pour laquelle on atteindra l’objectif de
compacité escompté avec une énergie moindre.
Il n y a pas d’épaisseur standard à adopter pour le compactage, pourtant il est de
convention aujourd’hui d’effectuer le compactage en couches allant de 20 à 30 cm.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 80
5.4 Matériel à choisir
Il existe plusieurs types de compacteurs, selon le Guide des Travaux
Routiers (GTR 92) ces compacteurs ont été classés en six famille selon leur
efficacité .
5.4.1 Compacteurs à pneus (Pi)
Le classement est fait selon la Charge par roue (CR) :
 P1 : CR entre 25 et 40 KN
 P2 : CR entre 40 et 60 KN
 P3 : CR supérieure à 60 KN
Les roues des compacteurs Pi sont lestables pour
atteindre la charge par roue maximale prévue par le
constructeur
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 81
5.4.2 Compacteurs vibrants à cylindres lisses (Vi)
Ils sont classés selon le paramètre (
 M1 : masse totale s’appliquant sur la génératrice du
cylindre.
 L : longueur de la génératrice du cylindre en cm.
 A0 : amplitude théorique à vide calculable par
A0=1000x avec :
 me : moment des excentriques de l’arbre à balourd
 M0 : masse de la partie vibrante sollicitée par le
balourd
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 82
5.4.2 Compacteurs vibrants à cylindres lisses (Vi)
V1: (M1/LAo) compris entre 1 et 25 et Ao >0.6 ou
supérieur à 25 et 0.6 <Ao<0.8
V2: (M1/LAo) compris entre 25 et 40 et Ao >0.6 ou
supérieur à 40 et 0.8 <Ao<1.0
V3: (M1/LAo) compris entre 40 et 55 et Ao >1.0 ou
supérieur à 55 et 1.0 <Ao<1.3
V4: (M1/LAo) compris entre 55 et 70 et Ao >1.3 ou
supérieur à 70 et 1.3 <Ao<1.6
V5: (M1/LAo) supérieure à 70 et Ao >1.6
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 83
5.4.3 Compacteurs mixtes (VPi-Pj)
ils sont constitués d’un cylindre vibrant et d’un
nombre suffisant de roues nécessaire à la
contribution à l’opération de compactage, en
recouvrant l’ensemble de la largeur de la
génératrice du cylindre (intervalle entre deux
surfaces de contact <= à la largeur d’un pneu),
Pour les classifier on les considère comme étant la
somme d’un compacteur mono cylindre vibrant et
d’un compacteur à roue, la classe est alors indiquée
comme suit (VPi-Pj)
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 84
5.4.4 Compacteurs vibrant à pieds dameurs (VPi)
Ils sont considérés comme étant des modèles dérivés
des compacteurs vibrant à cylindres lisses, ils sont
classés en 5 classes comme pour ces derniers
(VPi avec i allant de1 à 5).
5.4.5 Compacteurs statiques à pieds dameurs (SPi)
Le classement est fait selon la charge statique par unité
de largeur du ou des cylindres dameurs :
 SP1 : M1/L est entre 30 et 60 Kg/cm.
 SP2 : M1/L est entre 60 et 90 Kg/cm.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 85
5.4.6 Compacteurs à plaques vibrantes (PQi)
L’ensemble des plaques vibrantes est classifié (PQ1
à PQ4), ces plaques sont classifiée tenant compte
de la pression statique (Mg/S) sous la plaque.
Les petites plaques PQ1 et PQ2 ne sont prise en
compte dans le guide de compactage des tranchés.
 PQ3 : Mg/S entre 10 et 15 Kpa
 PQ4 : Mg/S supérieure à 15 Kpa
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 86
5.5 Paramètre définissant un type de compactage :
Paramètres définissant les modalités de compactage:
 Q : quantité de sols compacté pendant un intervalle de temps (heure ou jours)
 D : Distance parcourue en compactage (calculé sur chantier en insérant un compteur
kilométrique sur le compacteur).
 L : largeur de compactage.
 S : surface balayée par le compacteur pendant le même temps (=D*L).
 Q/S : Grandeur indiquée dans le tableau de compactage (en m3/m2), l’intensité de
compactage est d’autant plus grande que cette grandeur est petite.
 e : épaisseur maximale de la couche compactée.
 V : vitesse de translation.
 n : nombre de passes (une passe correspond à un aller ou retour du compacteur).
 N : nombre d’application de la charge n.
On peut en se basant sur ces éléments calculer le débit d’un compacteur comme suit :
Qprat = k*(Q/L)*L*(N/n),
k étant un facteur multiplicatif compris entre 0,5 et 0,7 tenant compte du rendement du
compacteur.
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 87
5.5 Paramètre définissant un type de compactage :
Le GTR 1992 a fournis des tableaux permettant pour toutes les classes de matériaux et de
compacteurs de calculer les différents paramètres précités.
Compacteur
Modalité
P1 P2 P3 V1 V2 V3 V4 V5
Energie de
compactage
moyenne
Code
Q/S 0,06 0,090 0,120 0,066 0,085 0,135 0,181 0,225
e 0,35 0,45 0,65 0,35 0,50 0,30 0,80 0,45 1,10 0,55 1,35
V 3,0 3,0 3,0 2,0 2,0 3,0 2,0 3,0 2,0 3,0 2,0
N 6 5 6 7 6 3 6 3 7 3 6
Q/L 300 450 600 110 170 675 270 900 360 1125 450
Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 88
Exercice d’Application
Pour un sol de classe B1 utilisé en remblais q4 avec un compacteur P1 dont la largeur de
compactage est de 2m avec N/n=1 et k=0,6.
1) Calculez le débit pratique du compacteur.
2) Pour une épaisseur compactée de 30 cm, et dans les même conditions calculés quel est le
nombre de passes à réaliser.
3) Quel sera le temps mi par notre compacteur pour la mise en œuvre d’une quantité de 50000 m3
du même sol.
4) Quel sera le nombre de compacteurs du même type nécessaires pour terminer la mise en œuvre
de 50000 m3 en 1 semaine.
5) Dans ce dernier cas de figure est ce que le compactage avec le compacteur P1 serait
économique? Commentez.

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  • 1. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 1 UTC 104 : GEOTECHNIQUE • Qu’est-ce que c’est? • Partage d’expériences? • Cas concrets? • Vos attentes?
  • 2. CENTRE INP- HB / LE CNAM CODE UE : UTC 104 INTITULE DU COURS : GEOTECHNIQUE (UTC 104) Objectifs du cours : Maîtriser les concepts fondamentaux de comportement des sols; Fournir les bases nécessaires à la compréhension du comportement des sols pour pouvoir concevoir; Construire et contrôler les ouvrages avec lesquels le sol a une interaction importante. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 2
  • 3. Programme du cours Chapitre I : Généralités sur les sols I. Origine et formation des sols II. Identification et classification des sols III. Reconnaissance des sols IV. Géotechnique routière Chapitre II : L’eau et les contraintes dans le sol I. L’eau dans le sol et hydraulique des sols II. Contraintes dans le sol – postulat de Terzaghi III. Contraintes dues aux surcharges Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 3
  • 4. Programme du cours Chapitre III : Comportement des sols (Les déformations) I. Tassement et Consolidations des sols II. Etude du tassement des sols en laboratoire (essai à l’oedomètre) III. Calcul de Tassement (méthode des essais en laboratoire) Chapitre IV : Comportement des sols (La rupture) I. Rupture des sols – critère MOHR-COULOMB II. Mesure des caractéristiques de rupture (En laboratoire et in-situ) III. Contraintes sur un écran – Etat limite de poussée et de butée IV. Stabilité de pentes Evaluation: Examen final de 3h sans document Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 4
  • 5. CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LES SOLS Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 5 I. Origine et formation des sols II. Identification et classification des sols III. Reconnaissance des sols IV. Géotechnique routière
  • 6. Pas de Génie Civil, Minier ou de BTP sans étude du SOL !!! (support de fondation ou matériau de construction) Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 6
  • 8. Ponts et échangeurs Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 8
  • 9. Tunnels, galeries, ouvrages d’art Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 9
  • 10. Routes Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 10
  • 11. Chemins de fer, aérodromes Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 11
  • 12. Remblais Barrages Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 12
  • 13. UTILITE D’UNE ETUDE DE SOL Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 13
  • 14. 1. DEFINITION DE LA GEOTECHNIQUE Selon la norme français NFP 94-500 de novembre 2013, la géotechnique est « I'ensemble des activités liées aux applications de la Mécanique des Sols, de la Mécanique des Roches et de la Géologie de l'lngénieur ». La Mécanique des Sols étudie plus particulièrement le comportement des sols sous leurs aspects résistance et déformabilité. A partir d'essais de laboratoires et in situ de plus en plus perfectionnés, la Mécanique des Sols fournit aux constructeurs les données nécessaires pour étudier les ouvrages de génie civil et de bâtiment et assurer leur stabilité en fonction des sols sur lesquels ils doivent être fondés, ou avec lesquels ils seront construits (barrages en remblais); ceci tant durant la progression des travaux (grands terrassements) qu'après mise en service des ouvrages. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 14
  • 15. 1. DEFINITION DE LA GEOTECHNIQUE La géotechnique s'appuie principalement sur les différentes sciences de la terre suivantes :  la géologie qui retrace l'histoire de la terre, précise la nature et la structure des matériaux ainsi que leur évolution dans le temps ;  l’hydrogéologie, partie spécialisée de la géologie ;  la mécanique des sols et des roches ;  la rhéologie des matériaux ;  la géophysique qui permet d’approcher par des mesures physiques certaines caractéristiques de structure et propriétés des matériaux de l’écorce terrestre ;  la dynamique des sols qui étudie le comportement des matériaux soumis à des sollicitations dynamiques ;  la géochimie qui analyse la composition chimique des eaux et des matériaux. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 15
  • 16. 2. IMPORTANCE DE LA GEOTECHNIQUE Le sol: Supporte les fondations d’ouvrages ; Sert comme matériau de construction (barrages, remblais) ; Contient des ouvrages souterrains (tunnels) ; Reçoit des matériaux a stocker (déchets industriels et nucléaires) ; Sert à extraire des minéraux et autres ressources de production de l’énergie et des matériaux. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 16
  • 17. 2. IMPORTANCE DE LA GEOTECHNIQUE : EXEMPLES D’APPLICATION DE LA MECANIQUE DES SOLS Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 17
  • 18. 2. IMPORTANCE DE LA GEOTECHNIQUE CONSEQUENCES Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 18
  • 19. 2. IMPORTANCE DE LA GEOTECHNIQUE Renversement de bâtiment annexe Désordres liés à la géotechnique : Cocody ; Abidjan 2010; sources LBTP Impact d’une fouille sur des constructions voisines (Abidjan, Biétry 2015) Fissures sur mur Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 19
  • 20. 2. IMPORTANCE DE LA GEOTECHNIQUE ATTENTE DES DIFFERENTS ACTEURS  MOA : veut un project ficelé, dans un delai très court  MOE : avec moins de temps et de moyens, demande a I’entrepreneur un engagement sur la conception, le coût et un auto-contrôle  Entrepreneur : prend les marchés au forfait malgré les incertitudes, recherche les aleas pour s’en sortir  BE : En raison de la mise en concurrence par appel d’offres cherche à réaliser une étude selon les conditions fixés par le MOA en faisant des économiques sur les différents postes cernés par l’étude avec pour risque la non maîtrise du projet  Laboratoire : cherche à réaliser une campagne complète pour minimiser les risques géotechniques et assurer la durabilité de l’ouvrage avec pour conséquence une augmentation du coût des études géotechniques. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 20
  • 21. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 21 Observer Intervenir Mesurer Construire, traiter, réhabiliter, … Campagnes de reconnaissance (Essais labo et in situ) Comprendre Comparer, Analyser,… Modéliser 3. LA DEMARCHE DU GEOTECHNICIEN (Sciences expérimentales)
  • 22. ORIGINE ET FORMATION DES SOLS Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 22
  • 23. 1. Origine et formation des sols Les sols et les roches se présentent sous forme d’agrégats de particules généralement minérales, mais parfois organiques, de taille et de forme variables. La nature et l’intensité des forces qui lient les particules de l’agrégat dépendent de la nature du matériau. On ne traitera ici que des sols, qui peuvent être définis comme des agrégats dans lesquels les particules sont faiblement liées et peuvent être séparées par agitation ou trituration dans l’eau. Les sols ont deux origines principales: -la désagrégation des roches par altération mécanique ou physicochimique sous l’effet des agents naturels: fissuration consécutive à la décompression, attaque mécanique dans un processus naturel de transport, attaque chimique sous l’effet de circulations d’eaux; -la décomposition d’organismes vivants : végétaux (tourbes) ou animaux (craies). On distingue également les sols résiduels (altération surplace des roches), les sols transportés (dépôt de produit d’altération); les formations géologiques de roches tendres. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 23
  • 24. 2. Définition Le géologue qualifie de sols tous les matériaux se trouvant à la surface de l’écorce terrestre. Lors des études géotechniques, les matériaux à la surface de l’écorce terrestre sont classés en deux grandes catégories: ⁻ Les roches : agglomérats de grains minéraux liés par des forces de cohésion fortes et permanentes, même après immersion prolongée dans I’eau , cette 1ère catégorie fait l’objet de la Mécanique des roches. - Les sols: agrégats de grains minéraux pouvant être séparé sous l'effet d'actions mécaniques relativement faibles, cette 2e catégorie est l’objet de le Mécanique des sols dont nous traiterons tout au long de ce cours. - Les matériaux de transition entre sols et roches sont nommés SIRT (sols indurés et roches tendres). En définitive on retiendra que le sol est le résultat de la désagrégation physique et/ou chimique d’une roche-mère . On distingue ainsi selon leur mode de formation: - Les sols sédimentaires: résultat de l’accumulation de minéraux transportés par le vent ou l’eau; -Les sols d’altération: Résultat de la l’altération d’une roche mère. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 24
  • 25. Le sol est un agrégat de particules minérales dont les vides peuvent être remplis de liquide et/ou de gaz. C’est donc un milieu triphasique: - Phase gazeuse : air, vapeur d’eau et/ou gaz; - Phase liquide : eau ou pétrole; - Phase solide : particules minérales (Fines ou grossières provenant de la désagrégation physique ou chimique de la roche) et organiques (décomposition de végétaux ou organismes vivants). Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 25 3. Constituants La définition d’un sol repose donc sur une description précise de ces trois phases.
  • 26. 4. Diagramme des phases Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 26 Afin d’analyser le comportement d’un sol il est nécessaire de définir certains paramètres qui se rapportent aux divers proportions des constituants du sol ainsi qu’aux propriétés des particules et de l’intensité de leur liaison avec l’eau. Pour cela on considère la représentation suivante d’un sol dans laquelle les trois phases sont séparées:
  • 27. 5. Paramètres d’état Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 27 Les paramètres d’état sont des caractéristiques qui définissent l’arrangement dans le sol des différentes phases (les particules solides, l’eau et du gaz). Ils sont très importants en mécanique des sols et essentiellement variable. Poids volumiques Paramètres sans dimensions
  • 28. 6. Relations entre les paramètres d’état Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 28 Tous les paramètres précédemment définis ne sont pas indépendants. Il est très pratique d'utiliser le diagramme des phases pour les déterminer ou démontrer les relations les reliant. Quelques relations entre les paramètres d’état d’un sol
  • 29. 7. Paramètres indépendants Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 29 Pour caractériser complètement un sol, la connaissance de trois paramètres indépendants est nécessaire; le poids volumique de l'eau étant connu. Par exemple : - Un paramètre quantifiant le poids volumique : g ou gs ou gd - Un paramètre quantifiant I'importance des vides : e ou n - Un paramètre quantifiant la présence d'eau : w ou Sr
  • 30. IDENTIFICATION ET CLASSIFICATION DES SOLS Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 30
  • 31. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 31 1. Identification des sols Identifier un sol, c’est déterminer un ensemble de propriétés physiques, mécaniques ou chimiques qui permettent de le caractériser. Ces propriétés sont déterminées par des essais simples et rapides, appelés « essais d’identification ». Ces essais conduisent à une description précise et chiffrée du sol. On distingue classiquement deux grandes catégories d’essais d’identification : - les essais qui traduisent les propriétés des particules du sol et l’intensité de leurs liaisons avec l’eau. Ces essais caractérisent la nature du sol et sont réalisés sur des échantillons intacts ou remaniés; - les essais qui répondent de l’arrangement et de la répartition des phases (squelette solide, eau, air). Ces essais caractérisent l’état du sol et ne peuvent être réalisés que sur des échantillons intacts .
  • 32. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 32 2. Propriétés des particules du sol et essais correspondants Les propriétés des particules d’un sol déterminent sa nature. La nature d’un sol est définie par: - sa granularité; - sa plasticité ou son équivalent de sable; - la nature de ses particules (minéraux, matières organiques). Les essais permettant de déterminer ces caractéristiques peuvent être effectués sur des échantillons intacts ou remaniés.
  • 33. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 33 2.1 Analyse granulométrique La granularité se définit comme la répartition de la dimension moyenne des particules du sol, exprimée en pourcentage de la masse totale du matériau. Analyse granulométrique par tamisage Analyse granulométrique par sédimentation
  • 34. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 34 2.1 Analyse granulométrique Formes types de courbes granulométriques Soit Dp le diamètre correspondant à p% de passant, on définit:  Le coefficient d’uniformité de Hazen : Cu = D60/D10 le coefficient de courbure : Cc =( D30)/(D60 x D10) Le diamètre efficace : D10 Courbe granulométrique. Définition des paramètres D10, D30 et D60
  • 35. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 35 2.1 Analyse granulométrique Les classes granulaires sont définies sur la base de critères purement granulométriques. Le tableau ci-contre indique les classes utilisées traditionnellement en France et les classes recommandées par la Société Internationale de Mécanique des Sols et des travaux de fondations (SIMSTF).
  • 36. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 36 2.2 Limites d’Atterberg Lorsque l’on fait décroître progressivement la teneur en eau d’un échantillon de sol, on constate qu’il passe successivement par plusieurs états, dont la description a été proposée par l’agronome suédois Atterberg : — un état liquide, à teneur en eau élevée. Le sol se répand lorsqu’on le dépose sur une surface plane. Il ne possède aucune résistance. Ses particules sont pratiquement séparées par l’eau ; — un état plastique, Le sol est stable naturellement mais, dès qu’un effort lui est appliqué, il subit de grandes déformations, en grande partie irréversibles, sans variation notable de volume et sans apparition de fissures. Le sol est malléable et conserve la forme qu’on lui donne. Lorsqu’on le triture, il peut perdre une partie de sa résistance. Certains sols, dits thixotropes, ont la propriété de récupérer avec le temps une partie de leur résistance ; — un état solide, Le sol a le comportement d’un solide. L’application d’un effort n’entraîne que de faibles déformations. Le passage à l’état solide s’effectue d’abord avec réduction du volume ou retrait, puis à volume constant, sans retrait.
  • 37. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 37 2.2 Limites d’Atterberg Les teneurs en eau séparant les divers états de consistance du sol dépendent de la nature du sol. On les appelle: - limite de liquidité wL : limite entre l’état liquide et l’état plastique ; - limite de plasticité wP : limite entre l’état liquide et l’état solide ; -limite de retrait ws : limite entre l’état solide avec retrait et l’état solide sans retrait. Les limites de liquidité, de plasticité et de retrait sont déterminées au moyen d’essais conventionnels. Les essais s’effectuent sur le mortier du sol (fraction inférieure à 420 µm). A partir de ces limites on définit : - l’indice de plasticité : Ip = Wl – Wp - l’indice de consistance : Ic = (Wl - W)/Ip - l’activité du sol : A = Ip/(%<2m)
  • 38. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 38 2.3 Equivalent sable L’équivalent sable permet de caractériser globalement la proportion des particules fines ou très fines dans le sol. Il prolonge en fait la notion d’indice de plasticité pour les valeurs faibles de cet indice, où il perd sa signification. Il s’effectue sur la fraction inférieure à 5mm. Après agitation de l’échantillon dans une solution floculante, on le laisse reposer et on mesure h1 et h2. On définit : ES = 100 x h2/h1 L’ES d’un sable propre est voisin de 100, et tombe à 40 et moins en présence de quelques pour-cent de fine argileuse. Au-dessous de 40, l’équivalent de sable n’est plus une grandeur significative, s’orienter plus vers les limites d’Atterberg pour caractériser ces sols. ES  0 Argile pure ES  20 sol plastique ES  40 sol non plastique ES  100 sable pur et propre
  • 39. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 39 2.4 Teneur en matières organiques La teneur en matières organiques CMO est le rapport de la masse de la matière organique présente dans le sol à la masse totale des matières solides du sol. La méthode classique de détermination de la masse des matières organiques consiste à les oxyder par un mélange d’acide sulfurique concentré et de bichromate de potassium porté à ébullition. La mesure de la « perte au feu » remplace souvent la méthode précédente. Elle consiste à sécher le sol à l’étuve à 105°C, puis à le passer au four à 550°C pour brûler toute la matière organique. Suivant leur teneur en matières organiques, les sols peuvent être qualifiés de : - faiblement organiques si CMO < 10 % - moyennement organiques si 10 % < CMO < 30 % - fortement organiques si 30 % < CMO Les tourbes ont des teneurs en matières organiques comprises 50% et 100%.
  • 40. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 40 2.5 Autres caractéristiques de nature Analyse minéralogique : Nature des ions en solution dans l’eau du sol nature des minéraux constitutifs du squelette solide du sol. Degré d’humification des matière organiques: Il décrit l’état de décomposition des matières organiques en présence par référence à une échelle empirique à 10 classes notées H1 (peu humifiée) à H10 (totalement humifié). Teneur en calcaire (chaux) : elle définit l’influence la résistance mécanique et la sensibilité à l’eau Teneur en Carbonate de calcium: elle permet de différencier les sols fins calcaires. etc.
  • 41. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 41 3. Caractéristiques d’état et essais correspondants L’arrangement et de la répartition des phases (squelette solide, eau, air) d’un sol sont défini par la connaissance de: - son poids volumique apparent ou poids sec ou spécifique; - son indice de vide ou sa porosité; - sa teneur en eau ou son degré de saturation. Les caractéristiques d’état d’un sols sont déterminées sur des échantillons intacts ou non remaniés.
  • 42. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 42 3.1 Teneur en eau La teneur en eau se mesure conventionnellement en portant le sol à la température de 105°C jusqu’à ce que sa masse se stabilise. Cela correspond au départ de l’eau libre du sol. L’échantillon de sol est pesé avant et après son passage à l’étuve. Pour les sols contenant des matières organiques, la température d’étuvage est limitée à 60°C, pour éviter de brûler les matières organiques. C’est aussi le cas des sols contenant du gypse (le gypse perd son eau de constitution vers 65°C).
  • 43. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 43 3.2 Poids volumique apparent Pour déterminer le poids volumique apparent, il faut déterminer la masse m et le volume total V de l'échantillon. Pour la détermination ce volume on utilise l'une des trois méthodes suivante: -Méthode par immersion dans l’eau (échantillon intact) -Méthode de la trousse coupante (échantillon légèrement remanié); -Méthode du moule (échantillon remanié, méthode utilisée dans l’essai Proctor).
  • 44. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 44 3.3 Poids volumique des particules solides La détermination du poids des particules solides se résume à la détermination du volume des grains solide. La mesure de ce volume est effectuée au pycnomètre.
  • 45. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 45 3.4 Autres caractéristiques d’état Connaissant la teneur en eau, les poids volumiques il est aisé de déterminer les autres paramètres d’état en utilisant les formules les reliant.
  • 46. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 46 4 Classification des sols Les systèmes de classification des sols ont pour but de ranger les sols en familles présentant les mêmes caractéristiques géotechniques ou des caractéristiques très voisines. Il existe de très nombreux systèmes de classification des sols : - les uns sont basés sur l’aptitude du sol pour un emploi particulier du génie civil. Ces classifications présentent en général l’inconvénient de ne pouvoir être étendues à d’autres usages que celui pour lequel elles ont été établies ; - les autres sont basés sur certains essais d’identification. Parmi ces systèmes, plusieurs se réfèrent uniquement à la granularité du sol et diffèrent par les seuils granulométriques adoptés. D’autres utilisent simultanément la granularité et la plasticité du sol.
  • 47. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 47 4.1 Pourquoi une classification des sols Les différents systèmes de classification des sols proposés jusqu’a présent ont été établit avec le souci de servir l'ingénieur dans les différents domaines du Génie Civil (Travaux de fondations, géotechnique routière, travail en site maritime, etc). Pourquoi une classification des sols? Servir l’ingénieur et lui permettre de cerner les caractéristiques des sols lors de la construction de divers ouvrages (barrages en terre, assise de chaussées …etc) La mise en exergue des caractéristiques intrinsèques des sols Servir l’ingénieur et lui permettre d’harmoniser les modes de jugements vis-à- vis des différents sols Déceler le comportement des sols vis-à-vis de certains facteurs
  • 48. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 48 4.2 Paramètres pour la classification des sols Critères de classification des sols
  • 49. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 49 4.3 Classification LBTP Le système de classification LBTP, mis au point par le Laboratoire du Bâtiment et des Travaux Publics, a été conçu spécifiquement pour les sols ivoiriens et essentiellement pour une utilisation dans les projets routiers. Ce système de classification utilise les résultats des essais d’identification ainsi l’origine de formation des sols: -Le pourcentage de fine (% de particules de diamètre inférieur à 0,08 mm); le squelette (% de particules de diamètre > 2 mm); -L’indice de plasticité (l’étendue de la zone plastique) IP; -La teneur en matière organique; -L’origine de formation du sol (résiduel ou déposé; nature des grains solide le constituant).
  • 50. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 50 4.3 Classification LBTP
  • 51. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 51 4.4 Classification LCPC Le système de classification LCPC, mis au point par les Laboratoires des Ponts et Chaussées, est utilisée en France pour les études de terrassements et est souvent utilisée dans les rapports d’études géotechniques de tracés routiers. Ce système de classification utilise les résultats des essais d’identification : -Le pourcentage de gravier, sable et particules fines (Tamisat à 2mm et 0.08 mm); -La forme de la courbe granulométrique (Coefficient d’uniformité et de courbure); -Les caractéristiques de plasticité (limite de liquidité, indice de plasticité); -La teneur en matière organique.
  • 52. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 52 4.4 Classification LCP Classification LPC/USCS des sols en laboratoire
  • 53. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 53 4.4 Classification LCP Classification des sols fins en laboratoire
  • 54. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 54 4.4 Classification LCP
  • 55. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 55 4.5 Classification Triangulaire selon l’abaque de Taylor Le système de classification triangulaire à partir de l’abaque de Taylor, utilise uniquement les résultats de la granulométrie: -Pourcentage d’argile (< 2 mm) -Pourcentage de limons (2 à 5 mm) -Pourcentage de sable (> 50 mm).
  • 56. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 56 4.6 Classification GTR Elle tient compte des mêmes caractéristiques de base que la classification LPC/USCS, mais elle est beaucoup plus précise pour les particules argileuses, qui ont une grande influence sur la conduite des terrassements et tient compte de l’altérabilité des matériaux au cours du temps.
  • 57. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 57 4.7 Classification GTR Structure générale de la classification GTR pour les terrassements routiers
  • 58. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 58 Exercices d’applications Des essais réalisés sur un échantillon de sol remanié ayant une teneur en eau à l’état naturel de 21.5%, ont donné les résultats suivants :  Analyse granulométrique Tamis (mm) 2,5 1,25 0,63 0,315 0,160 0,080 0,050 0,020 0,002 100 99,90 99,80 99,30 98,60 85,30 65,30 43,50 31 T (%)  Limites d’Atterberg : Limite de liquidité = 31.00 % et Limité de plasticité = 24.80 %. 1) Déterminer les indices de plasticité, de liquidité. Commenter 2) Classer ce sol d’après la classification LBTP
  • 59. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 59 Exercices d’applications Exercice 2 Un échantillon d’argile saturé a une masse de 1200g après passage à l’étuve sa masse n’est que de 800g. Le constituant solide des grains a une densité de 2,7. On demande : La teneur en eau, l’indice des vides, la porosité, le poids volumique humide, la densité humide et le poids volumique déjaugé.
  • 60. RECONNAISSANCE DES SOLS Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 60
  • 61. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 61 1. Définition et objectifs La reconnaissance des sols est une étude "in situ" et "en laboratoire" qui permet de définir l'ensemble des caractéristiques physiques, mécaniques et chimiques des terrains en place. Elle permet de : - obtenir des renseignements généraux sur le sol: nature, position, épaisseur et pendage des couches, niveau de la nappe phréatique, etc; - identifier ainsi les risques liés à la nature des sols; - étudier les relations contraintes et déformations des différentes couches pour prévoir au mieux leur comportement; - optimiser les coûts du projet; - assurer la pérennité de l’ouvrage et garantir la sécurité des personnes.
  • 62. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 62 2. Les Techniques de reconnaissance des sols Lors des études géotechniques, Les techniques de reconnaissance utilisées peuvent être réparties en deux classes: - les méthodes géophysiques: résistance électrique, vitesse de propagation des ondes, magnétisme du sol, etc - les méthodes directes: forages, excavation, sondages et essais in-situ et essais en laboratoire sur des échantillons prélevés in-situ.
  • 63. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 63 3. Quelques moyens d’investigations
  • 64. GEOTECHNIQUE ROUTIERE (COMPACTAGE DES SOLS) Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 64
  • 65. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 65 1. Définition La géotechnique routière est l'application de la géotechnique au domaine routier. Elle concerne : - les travaux de terrassement (utilisation du sol comme matériaux de construction en déblai/remblai); - les soutènements et stabilisation de talus; - les fondations des ouvrages d’art. Une étude géotechnique vise à reconnaître au droit d'un aménagement existant ou à construire: - la nature et la répartition des terrains; - les caractéristiques et comportements des matériaux; - les caractéristiques hydrauliques du site.
  • 66. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 66 2. Déroulement d’un projet géotechnique routier Un projet géotechnique routier se déroule suivant les étapes suivantes: - Réalisation des reconnaissances géotechniques des sols en place; - Classification des sols selon les exigences des cahiers de charges du projet; - Réalisation des études des ouvrages d’arts, structures de chaussées, soutènements, etc; - Définition des conditions de mise en place des matériaux; - Contrôle qualité et réception des plateformes sur chantier. La réussite d’un projet routier est intrinsèquement liée à une bonne classification des sols suite à la campagne géotechnique. En plus de la classification des sols suivant les résultats des essais classiques d’identification, il est nécessaire d’évaluer leur portance et les conditions de leur utilisation en matériaux de remblai.
  • 67. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 67 3 Le compactage : définition Le compactage des sols est une technique utilisée en génie civil visant à améliorer la qualité des sols pour la construction (portance et déformabilité). Il consiste en l’application d’une manière dynamique ou statique de charges sur un sol donné afin de réduire les espaces poreux d'air et d’eau du sol et lui permettre d'atteindre des caractéristiques souhaitées. Le « compactage » est une réduction pratiquement instantanée du volume du sol dû à la réduction des vides d’air. Il n’y a aucune expulsion d’eau ce qui différencie le compactage de la consolidation. L’élimination des vides dans le sol permet d’obtenir une masse compacte qui résiste à des charges importantes sans subir de déformations majeures. Le compactage améliore la portance d’un sol support d’un ouvrage.
  • 68. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 68 3. Le compactage : définition
  • 69. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 69 3 Le compactage : Objectif L'Objectifs du compactage consiste à assurer la compacité exigée des chaussées par les normes, et cahiers de charges durant la réalisation des travaux. Ces exigences consistent essentiellement à la résistance à l'orniérage et la faible déformabilité pour les couches élémentaires de la plate-forme. Un bon compactage permet de: - Réduire la déformation: Faibles tassements et résistance à l’orniérage des couches; - Diminuer la perméabilité des sols: limite l’agressivité de l’eau sur les sols - Augmenter les poids volumiques des couches: Avec W constant et V diminuant on a g et gd qui augmentent. - Améliorer les caractéristiques mécaniques du sols: portance, modules de déformation, résistance à la compression et au poinçonnement, etc
  • 70. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 70 3. Théorie du compactage L’ingénieur américain Proctor (1933), qui a mis au point l'essai de compactage a montré que le compactage dépend spécialement des paramètres suivants : - la teneur en eau et le poids volumique; - l’énergie de compactage; - la nature du sol.
  • 71. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 71 3. 1 Influence de la teneur en eau et du poids volumique Courbe Proctor: teneur en eau fonction de la densité sèche. L’énergie de compactage étant constante pour chaque essai de compactage. Sr = ( .gs) / ( . w)
  • 72. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 72 3. 2 Influence de l’énergie de compactage Pour un sol donné, la densité sèche optimum croît avec l’énergie de compactage, tandis que la teneur en eau à l’optimum diminue. Les courbes de compactage sont limitées à leur extrémité droite par la valeur de l'abscisse w = wsat
  • 73. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 73 3. 3 Influence de la nature du sol Un sol (fins) dont le compactage sera fortement influencé par la teneur en eau présentera une courbe de compactage avec un maximum très marqué. A l'inverse, un sol (grenu) dont la teneur en eau influence peu le compactage, sera caractérisé par une courbe de compactage très plate.
  • 74. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 74 3. 4 Résumé sur l’influence de l’énergie de compactage, la teneur en eau et la nature du sol En résumé on retiendra que:  Si la teneur en eau est trop élevée, l’eau absorbe l’énergie de compactage, et si la teneur en eau est trop faible, l’eau ne peut pas lubrifier les grains de sol.  Si l’énergie de compactage augmente, le poids volumique optimal augmente et la teneur en eau optimale diminue.  Les courbes de compactage sont plus aplaties pour les sols grenus peut sensibles à l'eau. Ces courbes admettent pour enveloppe une courbe appelée courbe de saturation, qui correspond à l’état saturé du sol.
  • 75. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 75 4 L’essai PROCTOR Le principe de l’essai Proctor consiste à humidifier un matériau à plusieurs teneurs en eau et à le compacter avec une énergie normalisée. Pour chaque valeur de teneur en eau considérée, on détermine la densité sèche du matériau, et on trace la courbe de la densité sèche en fonction de la teneur en eau (Courbe Proctor).
  • 76. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 76 5 Eléments à prendre en compte pour le compactage Pour assurer un compactage optimal il y a lieu de procéder à l’adéquation de ce compactage à plusieurs facteurs et objectifs fixés: 1) Objectif du compactage (utilisation de la couche compactée, nature des sollicitations auxquelles sera sollicitée la couche…etc) 4) Du matériels à choisir pour réaliser le dit compactage (il existe plusieurs types de matériels pouvant être utilisés) 2)Des matériaux à compacter (ces matériaux sont soigneusement étudié, et classé) 3) Epaisseur compactée (les caractéristiques du matériel et nombre de passe dépend également de l’épaisseur à compacter)
  • 77. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 77 5.1 Objectif du compactage Il existe plusieurs niveaux de qualités de compactage, ces types de compactage sont définis selon l’usage finale du sol compacté. En effet , un sol par exemple destiné à supporter une chaussée d’autoroute qui est très sollicitée en trafic, ne sera pas traité comme le sol destiné à supporter une voie non classé dans laquelle le trafic est assez faible. Cas de la chaussée :
  • 78. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 78 5.1 Objectif du compactage On peut distinguer alors 4 types de qualité de compactage, ces types de qualités sont les suivant :  Q1 : ( ρdm >= 100% et ρdfc>= 98%) de ρ(opm) • Q2 : ( ρdm >= 97% et ρdfc>= 95%) de ρ(opm)  Q3 : ( ρdm >= 98,5% et ρdfc>= 96%) de ρ(opn)  Q4 : ( ρdm >= 95% et ρdfc>= 92%) de ρ(opn) N.B :  ρ(opm) est la masse volumique sèche optimale de l’essai Proctor modifié.  ρ(opn) est la masse volumique sèche optimale de l’essai Proctor normal. Il est du ressort de l’ingénieur alors de choisir la qualité de compactage requise selon l’utilisation finale du sol.
  • 79. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 79 5.2 Matériaux à compactés La connaissance des matériaux à compacter, leurs caractéristiques intrinsèques, mais aussi leur comportement vis-à-vis du compactage est indispensable pour réussir l’opération de compactage. L’identification aussi de l’état hydrique du sol à compacter est majeure pour l’opération de compactage, du fait que l’obtention du résultat optimal suppose une teneur en eau donnée du sol au moment du compactage. 5.3 Epaisseur compactée L’épaisseur compactée forme un facteur très prépondérant dans l’opération de compactage, en effet il existe une épaisseur optimale pour laquelle on atteindra l’objectif de compacité escompté avec une énergie moindre. Il n y a pas d’épaisseur standard à adopter pour le compactage, pourtant il est de convention aujourd’hui d’effectuer le compactage en couches allant de 20 à 30 cm.
  • 80. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 80 5.4 Matériel à choisir Il existe plusieurs types de compacteurs, selon le Guide des Travaux Routiers (GTR 92) ces compacteurs ont été classés en six famille selon leur efficacité . 5.4.1 Compacteurs à pneus (Pi) Le classement est fait selon la Charge par roue (CR) :  P1 : CR entre 25 et 40 KN  P2 : CR entre 40 et 60 KN  P3 : CR supérieure à 60 KN Les roues des compacteurs Pi sont lestables pour atteindre la charge par roue maximale prévue par le constructeur
  • 81. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 81 5.4.2 Compacteurs vibrants à cylindres lisses (Vi) Ils sont classés selon le paramètre (  M1 : masse totale s’appliquant sur la génératrice du cylindre.  L : longueur de la génératrice du cylindre en cm.  A0 : amplitude théorique à vide calculable par A0=1000x avec :  me : moment des excentriques de l’arbre à balourd  M0 : masse de la partie vibrante sollicitée par le balourd
  • 82. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 82 5.4.2 Compacteurs vibrants à cylindres lisses (Vi) V1: (M1/LAo) compris entre 1 et 25 et Ao >0.6 ou supérieur à 25 et 0.6 <Ao<0.8 V2: (M1/LAo) compris entre 25 et 40 et Ao >0.6 ou supérieur à 40 et 0.8 <Ao<1.0 V3: (M1/LAo) compris entre 40 et 55 et Ao >1.0 ou supérieur à 55 et 1.0 <Ao<1.3 V4: (M1/LAo) compris entre 55 et 70 et Ao >1.3 ou supérieur à 70 et 1.3 <Ao<1.6 V5: (M1/LAo) supérieure à 70 et Ao >1.6
  • 83. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 83 5.4.3 Compacteurs mixtes (VPi-Pj) ils sont constitués d’un cylindre vibrant et d’un nombre suffisant de roues nécessaire à la contribution à l’opération de compactage, en recouvrant l’ensemble de la largeur de la génératrice du cylindre (intervalle entre deux surfaces de contact <= à la largeur d’un pneu), Pour les classifier on les considère comme étant la somme d’un compacteur mono cylindre vibrant et d’un compacteur à roue, la classe est alors indiquée comme suit (VPi-Pj)
  • 84. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 84 5.4.4 Compacteurs vibrant à pieds dameurs (VPi) Ils sont considérés comme étant des modèles dérivés des compacteurs vibrant à cylindres lisses, ils sont classés en 5 classes comme pour ces derniers (VPi avec i allant de1 à 5). 5.4.5 Compacteurs statiques à pieds dameurs (SPi) Le classement est fait selon la charge statique par unité de largeur du ou des cylindres dameurs :  SP1 : M1/L est entre 30 et 60 Kg/cm.  SP2 : M1/L est entre 60 et 90 Kg/cm.
  • 85. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 85 5.4.6 Compacteurs à plaques vibrantes (PQi) L’ensemble des plaques vibrantes est classifié (PQ1 à PQ4), ces plaques sont classifiée tenant compte de la pression statique (Mg/S) sous la plaque. Les petites plaques PQ1 et PQ2 ne sont prise en compte dans le guide de compactage des tranchés.  PQ3 : Mg/S entre 10 et 15 Kpa  PQ4 : Mg/S supérieure à 15 Kpa
  • 86. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 86 5.5 Paramètre définissant un type de compactage : Paramètres définissant les modalités de compactage:  Q : quantité de sols compacté pendant un intervalle de temps (heure ou jours)  D : Distance parcourue en compactage (calculé sur chantier en insérant un compteur kilométrique sur le compacteur).  L : largeur de compactage.  S : surface balayée par le compacteur pendant le même temps (=D*L).  Q/S : Grandeur indiquée dans le tableau de compactage (en m3/m2), l’intensité de compactage est d’autant plus grande que cette grandeur est petite.  e : épaisseur maximale de la couche compactée.  V : vitesse de translation.  n : nombre de passes (une passe correspond à un aller ou retour du compacteur).  N : nombre d’application de la charge n. On peut en se basant sur ces éléments calculer le débit d’un compacteur comme suit : Qprat = k*(Q/L)*L*(N/n), k étant un facteur multiplicatif compris entre 0,5 et 0,7 tenant compte du rendement du compacteur.
  • 87. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 87 5.5 Paramètre définissant un type de compactage : Le GTR 1992 a fournis des tableaux permettant pour toutes les classes de matériaux et de compacteurs de calculer les différents paramètres précités. Compacteur Modalité P1 P2 P3 V1 V2 V3 V4 V5 Energie de compactage moyenne Code Q/S 0,06 0,090 0,120 0,066 0,085 0,135 0,181 0,225 e 0,35 0,45 0,65 0,35 0,50 0,30 0,80 0,45 1,10 0,55 1,35 V 3,0 3,0 3,0 2,0 2,0 3,0 2,0 3,0 2,0 3,0 2,0 N 6 5 6 7 6 3 6 3 7 3 6 Q/L 300 450 600 110 170 675 270 900 360 1125 450
  • 88. Novembre 2021 Cours géotechnique UTC 104 88 Exercice d’Application Pour un sol de classe B1 utilisé en remblais q4 avec un compacteur P1 dont la largeur de compactage est de 2m avec N/n=1 et k=0,6. 1) Calculez le débit pratique du compacteur. 2) Pour une épaisseur compactée de 30 cm, et dans les même conditions calculés quel est le nombre de passes à réaliser. 3) Quel sera le temps mi par notre compacteur pour la mise en œuvre d’une quantité de 50000 m3 du même sol. 4) Quel sera le nombre de compacteurs du même type nécessaires pour terminer la mise en œuvre de 50000 m3 en 1 semaine. 5) Dans ce dernier cas de figure est ce que le compactage avec le compacteur P1 serait économique? Commentez.