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COMPORTEMENT DU SOL SOUS
CHARGEMENT DYNAMIQUE
(LIQUEFACTION)
Ministère de l’enseignement et de la recherche scientifique
Université de Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou
Faculté de Génie civil – Département de Génie civil
MASTER 2 option Géotechnique et environnement
EXPOSE DU MODULE REHOLOGIE DES GEOMATERIAUX
Par :
MEBARKI Ghiles
Enseignente :
Mme. BELHASSANI
PLAN DE TRAVAIL
INTRODUCTION
GENERALITES – DEFINITIONS
LA LIQUEFACTION
COMPORTEMENT DU SOL SOUS CH.DYM
EVALUATION ET TRAITEMENT
CONCLUSION
INTRODUCTION
La croissance démographique et le grand besoin d’expansion des entreprise pousse la science de
l’ingénieur a se développée et ce en construisant sur des sols dit médiocre en d’autre terme des
sols qui ne sont pas aptes a recevoir des structure , mais avec toutes les technique d’amélioration
cela est devenus possible .
De plus, l’ingénieur doit étudier d’autres paramètres extérieurs tel que l’étude sismique, le séisme
est un des phénomènes naturel le plus dévastateur, les structures ne sont pas les seuls a subir des
déformations, le sols aussi est affecté par ces vibrations .
Les sollicitations sismiques crée un phénomène dans les sols saturé appelé la liquéfaction, un
facteur a prendre en grande considération car a défaut d’être négliger cela peut causer des dégâts
très important en niveau de la structure
GENERALITES-DEFINITIONS
Le chargement cyclique correspond a une série de chargement déchargement. On peut avoir deux type
de chargement cyclique – amplitude constate – amplitude variable. On constate le même type de
sollicitation lors d’un séisme.
Un séisme ou tremblement de terre est une secousse du sol résultant de la libération brusque
d'énergie accumulée par les contraintes exercées sur les roches. Cette libération d'énergie se fait par
rupture le long d'une faille. Le lieu de la rupture des roches en profondeur se nomme le foyer, la
projection du foyer à la surface est l'épicentre du séisme
La propagation de l’onde sismique est de la même forme
qu’un chargement dynamique a amplitude variable
enregistré par un sismographe on obtient le graphe suivant :
GENERALITES-DEFINITIONS
Ondes
sismique
Ondes de
volume
Ondes P
compressions
Ondes S
cisaillements
Ondes de
surface
Ondes L
dévastatrices
LA LIQUEFACTION
Sous l’action des ondes sismique, la pression d’eau
interstitielle des sols granulaires augmente et leurs fait
perdre leur cohésion
Ce phénomène est lié à la conjonction simultanée
des trois paramètres suivants :
- Présence d’un matériau pulvérulent ;
- Présence d’une nappe d’eau ;
- Existence d’une sollicitation.
Le phénomène de liquéfaction concerne les
formations géologiques peu compactes à la
granulométrie faible (entre 0,05 et 1,5 mm) et
uniforme. Les formations susceptibles de liquéfaction
sont les sables, limons et vases, ainsi que les argiles.
COMPORTEMENT DU SOL SOUS CHmnt Dynamique
- Perte de résistance au cisaillement du sol : comportement proche de celui d’un
fluide ;
- La pression augmente
- les forces de contact diminuent, voire disparaissent ;
La force sismique cause une désenchevêtrèrent des grains ce qui réduit totalement la
- Grains de sol dans un dépôt. Colonne bleue à droite : niveau de pression
interstitielle dans le sol ;
- La pression est faible
- les forces de contact sont importantes ;
Par la liaison (enchevêtrement) des grains le sol a une certaine résistance au
cisaillement .
Etat initial
Lors du chargement
COMPORTEMENT DU SOL SOUS CHmnt Dynamique
Analyse sous Triaxial
Lors de la sollicitation on remarque que U
augmente en fonction du temps , quand elle
atteint une certaine valeur les contrainte de
cisaillement diminue et l’échantillon rentre
dans le stade des grandes déformations.
A la même valeur temporaire on
remarque :
- Diminution des contraintes
- Augmentation des pression U
- Augmentation des déformations 
Lors de dernière phase (liquéfaction) le sol perd
toute résistance et la pression d’eau est très élevées,
le sol donc se comporte comme un liquide
phénomène de liquéfaction,
La loi de calcul des contraintes de la MDS démontre
la relation mathématique entre les contrainte
effective du sol et la pression interstitielle
’ =  - U
COMPORTEMENT DU SOL SOUS CHmnt Dynamique
COMPORTEMENT DU SOL SOUS CHmnt Dynamique
Il existe deux types de comportement menant à la liquéfaction : le ramollissement sous déformations et le
renforcement sous déformations,
Le ramollissement sous déformations :
Comportement a pour effet de provoquer une liquéfaction d’écoulement du matériau sous une action
monotone (ou, bien entendu cyclique) ; il suffit donc d’une simple impulsion pour initier la liquéfaction de
ces sols.
Le renforcement sous déformations :
Ce comportement n’engendre la liquéfaction qu’à condition que le matériau ait subi un ramollissement
cyclique (avec inversion des contraintes). Les déformations sont stoppées des la fin de la sollicitation.
COMPORTEMENT DU SOL SOUS CHmnt Dynamique
COMPORTEMENT DU SOL SOUS CHmnt Dynamique
 Première phase (notée A)
la pression moyenne Uw de l'eau s'accroît constamment et
les déformations restent petites et cycliques.
 Deuxième phase (notée B)
Une phase de transition la liquéfaction commence le
système de contrainte (p',q) atteint la droite
caractéristique, le cycle (p',q) forme un 8 .
 Troisième phase (notée C)
c’est la phase de liquéfaction le sol a perdu toute
résistance et il se comporte comme un liquide
À partir de ces essais on peut déduire quelques conditions qui doivent être vérifiées, à partir des essais au
laboratoire, afin de classer un horizon comme liquéfiable :
Pour un sol pulvérulent (sables, sables vasards, limons,…):
 Le sol doit posséder une teneur en eau de 100% ou se situer sous le niveau de la nappe.
 La granulométrie du sol doit être peu étalée, c'est à dire avoir un coefficient d'uniformité Cu<1,5
 Disposer d'un diamètre à 50% tel que 0,05 < D50 < 1,5mm
Pour un sol argileux :
 La granulométrie doit être faible avec un diamètre à 15% < 5 micromètres
 Disposer d’une limite de liquidité WL < 35%
 Teneur en eau tel que W > 0,9 WL
EVALUATION DE LIQUEFACTION
L'évaluation du risque de liquéfaction sous séisme est un enjeu important, car les dégâts
occasionnés sur les ouvrages sont souvent catastrophiques et cause parfois des pertes humaines.
Il est donc nécessaire de pouvoir évaluer ces risques de manière fiable (Methodes)
 La méthode de Seed et Idriss
 La méthode de Roberston
 Méthode d’Andrus et Stokoe
 Méthode de Dobry
 Méthode de Sasaki et Koga
Toutes ces méthodes sont basées sur l’approche en contraintes totales pour l’évaluation du potentiel de
liquéfaction. Obtenus par des essais In-Situ le SPT ou le CPT , cette approche nécessite la détermination
de la contrainte de cisaillement développée par la sollicitation sismique (CSR) et de la résistance au
cisaillement cyclique non drainée (CRR).
EVALUATION DE LIQUEFACTION
RPA 99, lorsque le rapport (CRR/CSR) < 1,25 le sol est
liquéfiables
FACTEURS INFLUANCANT SUR LA LIQUEFACTION
• La distribution granulométrique
• La densité relative :
• La saturation
• La structure du sol
• La présence de fines
• La profondeur de la nappe phréatique
• La pression de confinement
• Influence de l’histoire des contraintes et déformations :
Plusieurs paramètres peuvent avoir une influence considérable sur le comportement des
sols. La densité relative.
TRAITEMENT DE LA LIQUEFACTION
Amélioration du sol
- Retirer et remplacer le matériau si la couche n’est pas grande;
- Introduire des pieux de compaction ;
- Injecter des produits afin d’augmenter la résistance en cisaillement du sol ;
- Compactage dynamique ou vibro-compactage.
- Utilisé les techniques de stabilisations soilcrete JET GROUTING ou soil mixing;
Contrôle des pression inertielles
On peut insérer des colonnes de gravier ou de ballaste qui serviront
d’échappatoires pour l’eau interstitielles pendant des vibrations aux
endroits critiques.
CONCLUSION
Un sol lâche et a faible pression inter-granulaire est beaucoup plus sensible a la
liquéfaction, contrairement à un sol dense qui résiste plus ( nécessite plus de
cycles).
La liquéfaction est un phénomène très dangereux car le changement de d’ état
du solide au liquide peut causer beaucoup de dégâts sur les structures. Il est donc
important de ne pas négliger ce fait pour tout sols pouvant présenté des critères de
liquéfaction sous sollicitation dynamique.
Par conséquent les ouvrages doivent donc être adapter au sol car de bonnes
fondations sur un sol médiocre n’implique pas forcément une bonne stabilité
MERCI DEVOTRE ATTENTION …..

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  • 1. COMPORTEMENT DU SOL SOUS CHARGEMENT DYNAMIQUE (LIQUEFACTION) Ministère de l’enseignement et de la recherche scientifique Université de Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou Faculté de Génie civil – Département de Génie civil MASTER 2 option Géotechnique et environnement EXPOSE DU MODULE REHOLOGIE DES GEOMATERIAUX Par : MEBARKI Ghiles Enseignente : Mme. BELHASSANI
  • 2. PLAN DE TRAVAIL INTRODUCTION GENERALITES – DEFINITIONS LA LIQUEFACTION COMPORTEMENT DU SOL SOUS CH.DYM EVALUATION ET TRAITEMENT CONCLUSION
  • 3. INTRODUCTION La croissance démographique et le grand besoin d’expansion des entreprise pousse la science de l’ingénieur a se développée et ce en construisant sur des sols dit médiocre en d’autre terme des sols qui ne sont pas aptes a recevoir des structure , mais avec toutes les technique d’amélioration cela est devenus possible . De plus, l’ingénieur doit étudier d’autres paramètres extérieurs tel que l’étude sismique, le séisme est un des phénomènes naturel le plus dévastateur, les structures ne sont pas les seuls a subir des déformations, le sols aussi est affecté par ces vibrations . Les sollicitations sismiques crée un phénomène dans les sols saturé appelé la liquéfaction, un facteur a prendre en grande considération car a défaut d’être négliger cela peut causer des dégâts très important en niveau de la structure
  • 4. GENERALITES-DEFINITIONS Le chargement cyclique correspond a une série de chargement déchargement. On peut avoir deux type de chargement cyclique – amplitude constate – amplitude variable. On constate le même type de sollicitation lors d’un séisme. Un séisme ou tremblement de terre est une secousse du sol résultant de la libération brusque d'énergie accumulée par les contraintes exercées sur les roches. Cette libération d'énergie se fait par rupture le long d'une faille. Le lieu de la rupture des roches en profondeur se nomme le foyer, la projection du foyer à la surface est l'épicentre du séisme La propagation de l’onde sismique est de la même forme qu’un chargement dynamique a amplitude variable enregistré par un sismographe on obtient le graphe suivant :
  • 5. GENERALITES-DEFINITIONS Ondes sismique Ondes de volume Ondes P compressions Ondes S cisaillements Ondes de surface Ondes L dévastatrices
  • 6. LA LIQUEFACTION Sous l’action des ondes sismique, la pression d’eau interstitielle des sols granulaires augmente et leurs fait perdre leur cohésion Ce phénomène est lié à la conjonction simultanée des trois paramètres suivants : - Présence d’un matériau pulvérulent ; - Présence d’une nappe d’eau ; - Existence d’une sollicitation. Le phénomène de liquéfaction concerne les formations géologiques peu compactes à la granulométrie faible (entre 0,05 et 1,5 mm) et uniforme. Les formations susceptibles de liquéfaction sont les sables, limons et vases, ainsi que les argiles.
  • 7. COMPORTEMENT DU SOL SOUS CHmnt Dynamique - Perte de résistance au cisaillement du sol : comportement proche de celui d’un fluide ; - La pression augmente - les forces de contact diminuent, voire disparaissent ; La force sismique cause une désenchevêtrèrent des grains ce qui réduit totalement la - Grains de sol dans un dépôt. Colonne bleue à droite : niveau de pression interstitielle dans le sol ; - La pression est faible - les forces de contact sont importantes ; Par la liaison (enchevêtrement) des grains le sol a une certaine résistance au cisaillement . Etat initial Lors du chargement
  • 8. COMPORTEMENT DU SOL SOUS CHmnt Dynamique Analyse sous Triaxial Lors de la sollicitation on remarque que U augmente en fonction du temps , quand elle atteint une certaine valeur les contrainte de cisaillement diminue et l’échantillon rentre dans le stade des grandes déformations. A la même valeur temporaire on remarque : - Diminution des contraintes - Augmentation des pression U - Augmentation des déformations 
  • 9. Lors de dernière phase (liquéfaction) le sol perd toute résistance et la pression d’eau est très élevées, le sol donc se comporte comme un liquide phénomène de liquéfaction, La loi de calcul des contraintes de la MDS démontre la relation mathématique entre les contrainte effective du sol et la pression interstitielle ’ =  - U COMPORTEMENT DU SOL SOUS CHmnt Dynamique
  • 10. COMPORTEMENT DU SOL SOUS CHmnt Dynamique Il existe deux types de comportement menant à la liquéfaction : le ramollissement sous déformations et le renforcement sous déformations, Le ramollissement sous déformations : Comportement a pour effet de provoquer une liquéfaction d’écoulement du matériau sous une action monotone (ou, bien entendu cyclique) ; il suffit donc d’une simple impulsion pour initier la liquéfaction de ces sols. Le renforcement sous déformations : Ce comportement n’engendre la liquéfaction qu’à condition que le matériau ait subi un ramollissement cyclique (avec inversion des contraintes). Les déformations sont stoppées des la fin de la sollicitation.
  • 11. COMPORTEMENT DU SOL SOUS CHmnt Dynamique
  • 12. COMPORTEMENT DU SOL SOUS CHmnt Dynamique  Première phase (notée A) la pression moyenne Uw de l'eau s'accroît constamment et les déformations restent petites et cycliques.  Deuxième phase (notée B) Une phase de transition la liquéfaction commence le système de contrainte (p',q) atteint la droite caractéristique, le cycle (p',q) forme un 8 .  Troisième phase (notée C) c’est la phase de liquéfaction le sol a perdu toute résistance et il se comporte comme un liquide
  • 13. À partir de ces essais on peut déduire quelques conditions qui doivent être vérifiées, à partir des essais au laboratoire, afin de classer un horizon comme liquéfiable : Pour un sol pulvérulent (sables, sables vasards, limons,…):  Le sol doit posséder une teneur en eau de 100% ou se situer sous le niveau de la nappe.  La granulométrie du sol doit être peu étalée, c'est à dire avoir un coefficient d'uniformité Cu<1,5  Disposer d'un diamètre à 50% tel que 0,05 < D50 < 1,5mm Pour un sol argileux :  La granulométrie doit être faible avec un diamètre à 15% < 5 micromètres  Disposer d’une limite de liquidité WL < 35%  Teneur en eau tel que W > 0,9 WL EVALUATION DE LIQUEFACTION
  • 14. L'évaluation du risque de liquéfaction sous séisme est un enjeu important, car les dégâts occasionnés sur les ouvrages sont souvent catastrophiques et cause parfois des pertes humaines. Il est donc nécessaire de pouvoir évaluer ces risques de manière fiable (Methodes)  La méthode de Seed et Idriss  La méthode de Roberston  Méthode d’Andrus et Stokoe  Méthode de Dobry  Méthode de Sasaki et Koga Toutes ces méthodes sont basées sur l’approche en contraintes totales pour l’évaluation du potentiel de liquéfaction. Obtenus par des essais In-Situ le SPT ou le CPT , cette approche nécessite la détermination de la contrainte de cisaillement développée par la sollicitation sismique (CSR) et de la résistance au cisaillement cyclique non drainée (CRR). EVALUATION DE LIQUEFACTION RPA 99, lorsque le rapport (CRR/CSR) < 1,25 le sol est liquéfiables
  • 15. FACTEURS INFLUANCANT SUR LA LIQUEFACTION • La distribution granulométrique • La densité relative : • La saturation • La structure du sol • La présence de fines • La profondeur de la nappe phréatique • La pression de confinement • Influence de l’histoire des contraintes et déformations : Plusieurs paramètres peuvent avoir une influence considérable sur le comportement des sols. La densité relative.
  • 16. TRAITEMENT DE LA LIQUEFACTION Amélioration du sol - Retirer et remplacer le matériau si la couche n’est pas grande; - Introduire des pieux de compaction ; - Injecter des produits afin d’augmenter la résistance en cisaillement du sol ; - Compactage dynamique ou vibro-compactage. - Utilisé les techniques de stabilisations soilcrete JET GROUTING ou soil mixing; Contrôle des pression inertielles On peut insérer des colonnes de gravier ou de ballaste qui serviront d’échappatoires pour l’eau interstitielles pendant des vibrations aux endroits critiques.
  • 17. CONCLUSION Un sol lâche et a faible pression inter-granulaire est beaucoup plus sensible a la liquéfaction, contrairement à un sol dense qui résiste plus ( nécessite plus de cycles). La liquéfaction est un phénomène très dangereux car le changement de d’ état du solide au liquide peut causer beaucoup de dégâts sur les structures. Il est donc important de ne pas négliger ce fait pour tout sols pouvant présenté des critères de liquéfaction sous sollicitation dynamique. Par conséquent les ouvrages doivent donc être adapter au sol car de bonnes fondations sur un sol médiocre n’implique pas forcément une bonne stabilité