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1 - TECHNIQUES ET MÉTHODES D’ESSAI

2 - COMPORTEMENT MÉCANIQUE

3 - MODÈLES DE COMPORTEMENT

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : C302 v1

Conclusion
Comportement mécanique des sols non saturés

Auteur(s) : Pierre DELAGE, Yu‐Jun CUI

Relu et validé le 20 juil. 2020

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Auteur(s)

  • Pierre DELAGE : Professeur à l’École nationale des ponts et chaussées (ENPC) - Directeur de recherche au Centre d’enseignement et de recherche en mécanique des sols (CERMES)

  • Yu‐Jun CUI : Directeur de recherche au Centre d’enseignement et de recherche en mécanique des sols (CERMES)

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INTRODUCTION

Les déformations et la résistance d’un sol non saturé dépendent, d’une part, de la nature minéralogique des particules qui constituent le squelette du sol et, d’autre part, de l’état du sol (porosité, degré de saturation, pressions de l’eau, pression du gaz, contraintes dues à la pesanteur et aux charges extérieures). La description du comportement mécanique sous forme d’une relation entre les charges (contraintes, pressions d’eau et de gaz) et la déformation du sol s’appuie sur des essais où l’on peut contrôler séparément les contraintes et la succion (voir article L’eau dans les sols non saturés « L’eau dans les sols non saturés »). Ces techniques d’essais, dérivées des appareils utilisés pour les études classiques de comportement des sols (articles Déformabilité des sols. Tassements. Consolidation « Compressibilité. Consolidation. Tassement » et Résistance au cisaillement « Résistance au cisaillement »), sont traitées dans la première partie de cet article. Les caractéristiques principales du comportement des sols non saturés (aspects volumiques et résistance au cisaillement) sont ensuite décrites à la lumière des résultats des essais, après une analyse du cadre d’interprétation des résultats (contraintes effectives ou variables indépendantes). La troisième partie présente la formulation analytique de lois de comportement adaptées aux connaissances actuelles sur le comportement des sols non saturés.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-c302


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4. Conclusion

L’étude en laboratoire du comportement des sols non saturés a été permise avec le développement, depuis les années 1960, d’appareils à succion contrôlée permettant l’étude des aspects volumiques du comportement, et celle des propriétés de résistance au cisaillement. Ces travaux ont été réalisés à l’aide de cellules de compression œdométrique et isotrope, de boîtes de cisaillement et de cellules triaxiales. Le système de contrôle de succion le plus utilisé est basé sur la technique dite de « translation d’axes », mais certains appareils utilisent aussi la technique osmotique.

Les premières approches de la mécanique des sols non saturés ont visé à étendre l’utilisation d’une contrainte unique, fonction de la contrainte totale et de la succion, qui permettrait l’extension de l’approche en contrainte effective aux sols non saturés. Le phénomène d’effondrement (encore appelé affaissement) des sols non saturés lors d’un remouillage sous charge ne peut pas être décrit à l’aide d’une contrainte effective unique. La majorité des auteurs utilise maintenant deux variables de contrainte indépendantes, qui sont le plus souvent constituées de la contrainte nette σ – ua et de la succion ua – uw . Cependant, l’utilisation en modélisation d’autres couples de variables de contraintes indépendantes, intégrant quelquefois l’expression de Bishop [σ – ua + χ (ua – uw )] donne également satisfaction.

Globalement, on peut dire que l’effet de l’augmentation de succion sur le comportement des sols non saturés se traduit par un renforcement de leurs propriétés. En termes de compression, ce renforcement correspond à une diminution des coefficients de compression, qui rend le matériau plus rigide. Comme les sols saturés, les sols compactés non saturés gardent la mémoire de la plus grande contrainte subie pendant leur histoire, qui est la contrainte de compactage. Cette contrainte marque la limite entre un comportement élastique (équivalent au comportement dans la zone surconsolidée des sols saturés) et un comportement plastique (normalement consolidé) ; quand on soumet le sol à une augmentation de succion, cette contrainte augmente, alors que le coefficient de compression (équivalent...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - AHMED (S.), LOVELL (C.W.), DIAMOND (S.) -   Pore sizes and strenght of compacted clay  -  . J. of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, vol. 100 (GT4), p. 407-425 (1974).

  • (2) - ASSOULINE (S.), TESSIER (D.), BRUAND (A.) -   A conceptual model of the water retention curve  -  . Water Ressources Research 34 (2), p. 223-231 (1998).

  • (3) - BEAR (J.) -   Dynamics of fluids in porous media  -  . Elsevier, Amsterdam (1969).

  • (4) - BIAREZ (J.), FLEUREAU (J.M.), ZERHOUNI (M.I.), SOEPANDJI (B.S.) -   Variations de volume des sols argileux lors de cycles drainage-humidification  -  . Revue française de Géotechnique 41, p. 63-71 (1987).

  • (5) - BLACK (W.P.M.) -   A method for estimating the California Bearing Ratio of cohesive soils from plasticity data  -  . Géotechnique 12, p. 271-282 (1962).

  • (6) - CHANDLER (R.J.), GUTIERREZ (C.I.) -   The...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

  • L’eau dans les sols non saturés

  • Compressibilité. Consolidation. Tassement

  • Résistance au cisaillement

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