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Reconnaissance du sol pour l'étudiant


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posté par bentafat_rachid

Objectifs

L’apprenant va connaître la première

étape d’une étude de stabilité des pentes «l’établissement de la structure

géologique du site » et le rôle important de l’étude hydrogéologique, il est

également sera présenté aux valeurs indicatives des caractéristiques mécaniques

de quelques sols.

La reconnaissance des sols permet d'appréhender les

problèmes qui peuvent se poser lors de l'étude d'un projet de construction ou

lors de l'expertise de sinistres. La reconnaissance des propriétés d'un terrain

constitue le lien entre la cause d'un sinistre et les remèdes que l'on se

propose de mettre en place.

Il y a sommairement, deux catégories de moyens de reconnaissances qui complètent

les investigations géologiques de surface :

-Les méthodes d’observation du terrain, soit en place, soit à l’aide

d’échantillons (prolongement en profondeur de la géologie de surface) : puits,

tranchées, sondages...

-Les méthodes de mesure "in situ" basées sur la mesure d’une propriété physique

du terrain, dont font parti les essais géophysiques.

[i-U2] 1. Reconnaissance géologique

C'est l'identification du sol par observation visuelle des différentes couches,

confirmée par l'examen des cartes géologiques. On observe donc pour cela des

puits, galeries ou tranchées qui donne une coupe généralement "fraîche" de sol.

Il est aussi possible d'utiliser des cavités existantes. L'examen des carrières

ou des tranchées, situées à proximité de la zone considérée, donne des

précisions immédiates sur les sous-couches. La reconnaissance peut s'effectuer à

l'aide de sondages dont certains exemples sont décrits au paragraphe de la

reconnaissance géotechnique. Il sera possible d'établir des coupes

prévisionnelles ou même un bloc diagramme qui pourra être confirmé par les

sondages.

[i-U2] 2. Reconnaissance géophysique

Les méthodes de reconnaissance géophysiques permettent de déterminer la nature

des couches profondes en utilisant par exemple leurs caractéristiques:

- magnétiques

- Prospection électrique

- Prospection sismique

- Prospection gravimétrique

[i-U2] 3. Reconnaissance

géotechnique

[i-U2] 3.1. Essais "in situ"

[i-U2] 3.1.1 Le pénétromètre dynamique

Il permet la détermination de la résistance mécanique d’un sol. Une pointe

métallique portée par un train de tiges pénètre dans le sol par battage

successif. On mesure ensuite à intervalles d’enfoncement régulier, l’énergie

nécessaire correspondante.

[i-U2] 3.1.2. Le pénétromètre statique

Il permet d’enfoncer, à vitesse lente et constante (0,5 à 2 cm par seconde) des

tiges munies d’une pointe à leur extrémité. Il est conçu pour mesurer le

frottement latéral sur les tubes extérieurs qui entourent la tige centrale et

les efforts sous la pointe.

Pour prévenir tout risque de tassement différentiel, le pénétromètre statique

est utilisé pour le contrôle du compactage de couches de remblais.

scpt73.jpg

1.jpg

[i-U2] 3.1.3. Les sondages destructifs

Ils sont destinés à l’acquisition de données. Les paramètres sont enregistrés

soit sur cassettes soit sur diagrammes directement exploitables sur le chantier.

Liste des paramètres non exhaustive:

-la vitesse instantanée d’avancement V.I.A.

-la pression sur l’outil P.O.

-le couple de rotation C.R.

-la pression de frappe P.F.

-le temps

L’appareil permet après étalonnage sur un sondage carotté ou à la tarière et

interprétation des enregistrements, de retrouver et situer avec précision les

différentes couches traversées, de détecter les hétérogénéités à l’intérieur

d’une même couche, de localiser les cavités ou les blocs.

[i-U2] 3.1.4. Les essais à la plaque

Les essais à la plaque consistent à déterminer le déplacement vertical moyen de

la surface du sol située sous une plaque rigide circulaire chargée. Les essais à

la plaque ont essentiellement pour buts :

-soit de mesurer la déformabilité des plateformes de terrassement constituées

par des matériaux dont les plus gros éléments ne dépassent pas 200mm. On utilise

généralement dans ce cas les mesures faites au cours de 2 cycles de chargement

successifs (modules de déformation Ev1 et Ev2)

-soit de contrôler les fonds de fouille de fondations ou d'apporter des éléments

complémentaires sur le comportement d'une fondation (cf. ).

[i-U2] 3.2. Essais de laboratoire

[i-U2] 3.2.1. Teneur en eau naturelle

Elle définit le rapport en % du poids d'eau Ww que le sol contient au poids Wd

de ses éléments secs. L'obtention des éléments secs s'obtient par dessiccation

du sol pendant 24 heures à l'étuve à 105°C.

[i-U2] 3.2.2. Analyse granulométrique

Elle permet de déterminer la distribution dimensionnelle en poids des éléments

d'un matériau. Elle comprend deux opérations:

-tamisage pour les éléments de dimensions supérieures ou égales à 80 m m.

-sédimentométrie pour les éléments de dimensions inférieures à 80 m m.

[i-U2] 3.2.3. Les limites d’Atterberg

Ce sont des paramètres géotechniques destinés à identifier un sol et à

caractériser son état au moyen de son indice de consistance.

Par définition, les limites d’Atterberg (limites de liquidité et de plasticité)

sont les teneurs en eau pondérales correspondantes à des états particuliers d’un

sol. Elles visent à déterminer le domaine hydrique dans lequel un sol argileux a

un comportement plastique.

6a.jpg6b.jpg6c.jpg

[i-U2] 3.2.4. Les essais de cisaillement

La boîte de Casagrande est constituée de deux demi-coquilles sur lesquelles on

exerce perpendiculairement au plan de jonction des deux demi-coquilles, une

pression. L'échantillon, comprimé subit une compaction, c'est à dire qu'il perd

une certaine proportion d'eau. L'une des deux coquilles étant fixe, on exerce

alors une pression latérale, tendant à faire glisser l'autre parallèlement à

leur séparation. En augmentant progressivement cette contrainte, on constate que

la résistance de l'échantillon croît, passe par un maximum, puis décroît

jusqu'au moment où se produit la rupture. L'usage de cet essai est notamment

approprié pour l'étude des glissements de terrain.

6d.jpg

[i-U2] 3.2.5. Les essais de compactage

Ils ont pour but d'étudier l'influence de la teneur en eau d'un échantillon de

sol sur le poids volumique sec de cet échantillon soumis à une énergie de

compactage déterminée. Le principe consiste à compacter avec une énergie définie

un échantillon de sol remanié dans un moule normalisé et à mesurer le poids

volumique sec obtenu. L'essai est recommencé pour différentes teneurs en eau. Il

existe deux types d'essai d'usage courant : l'essai Proctor Normal et l'essai

Proctor Modifié

Les résultats se présentent sous la

forme d'une courbe dont en abscisse : la teneur en eau et en ordonnée : le poids

volumique sec. Cette courbe a un maximum dit "Optimum Proctor" normal ou modifié

selon la nature de l'essai. Ce maximum définit la teneur en eau et le poids

volumique max.

[i-U2] 3.2.6. L'essai oedométrique

Un échantillon de sol est placé dans une boîte cylindrique rigide de section

circulaire entre deux pierres poreuses assurant son drainage. Un piston permet

d'appliquer sur l'échantillon une contrainte verticale uniforme constante

pendant un temps déterminé. on peut établir des courbes de compressibilité

(indice des vides en fonction de la contrainte) et de consolidation (variation

relative de tassement en fonction du logarithme du temps).

7a.jpg

[i-U2] 4. Hydrogéologie

Etant donné le rôle primordial que joue l’eau dans les instabilités de pentes,

l’étude hydrogéologique est très importante. Elle a pour but de connaître la

répartition des pressions interstitielles dans le sol, leur évolution dans le

temps et, en prévision de la réalisation d’un drainage, le fonctionnement des

nappes (sens des écoulements, alimentation...). Les techniques utilisées sont la

piézométrie, le repérage des niveaux d’eau dans les puits, les mesures de débits

de sources, le recueil des données météorologiques. Le suivi de ces paramètres

doit se faire pendant une année au minimum, afin de disposer d’une image

représentative des conditions hydrogéologiques du site.

[i-U2] 4.1. Mesure du coefficient de perméabilité k sur le terrain

Les mesures se font généralement sur le terrain par deux types d'essais.

[i-U2] 4.1.1. L'essai ponctuel

Pour les formations meubles ou peu consolidées, on l'appelle essai Lefranc. Il

est habituellement exécuté en même temps que le sondage. Il consiste à injecter

ou à pomper de l'eau à débit constant Q dans une cavité limitée par la paroi du

sondage et à la partie supérieure par un bouchon étanche. On crée ainsi une

variation de charge dans la cavité. Lorsque le régime d'équilibre est atteint,

on a la relation simple : Q = k.C.h avec C : coefficient qui dépend de la forme

de la cavité. Pour une meilleure précision, on pompe et injecte à plusieurs

débits.

L'essai Lefranc est rapide à réaliser, mais le volume intéressé est faible ( 5 m

autour de la cavité), donc la précision sur la perméabilité est également

faible. Pour obtenir une valeur correcte, il est nécessaire de réaliser de

nombreux essais sur un site pour avoir une valeur moyenne.

Cet essai peut se réaliser également dans les piézomètres

[i-U2] 4.1.2. L'essai de pompage

On réalise un puits de diamètre suffisant pour descendre une pompe ou une

crépine jusqu'au mûr imperméable. Autour de ce puits, on pose des piézomètres.

On pompe à débit constant et l'on suit le rabattement dans le puits et les

piézomètres. On obtient pour chaque piézomètre, une valeur de k (perméabilité)

et S (coefficient d'emmagasinement).

Après l'arrêt du pompage, on enregistre la remonté de la nappe dans les

piézomètres, ce qui permet de calculer la perméabilité du terrain d'une manière

plus facile que la descente.

L'essai de pompage donne une valeur moyenne de la perméabilité dans un volume

très grand. La précision obtenue est de l'ordre de 10%.

[i-U2] 4.2. Mesure du coefficient de perméabilité en laboratoire

Le coefficient de perméabilité des sols peut être mesuré en laboratoire, sur des

échantillons de petit volume (quelques centaines de centimètres cubes). Ces

essais sont habituellement effectués sur des éprouvettes de sol homogène,

taillées dans les carottes prélevées sur le terrain. La mesure directe de la

perméabilité des sols en laboratoire s’effectue selon deux procédures, dites « à

charge constante » et « à charge variable ». Les essais à charge constante sont

mieux adaptés aux sols de forte perméabilité et les essais à charge variable aux

sols de faible perméabilité.

7b.jpg

Ordre de grandeur de

quelques paramètres de résistance et de déformabilité des sols

[i-U2] Activités

1-A l'aide de l'essai Oedométrique, nous pouvons:

-button31.jpg

-button37.jpg

-button3A.jpg

-button43.jpg

2- Cliquez sur la limite de liquidité

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