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Déformabilité des sols. Tassements. Consolidation
C214 v2 Article de référence

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Déformabilité des sols. Tassements. Consolidation

Auteur(s) : Jean‐Pierre MAGNAN

Relu et validé le 20 juil. 2020 | Read in English

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1 - Présentation

2 - Déformabilité des sols

3 - Calcul des tassements

4 - Consolidation

5 - Pratique des études de tassements

Sommaire

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Auteur(s)

  • Jean‐Pierre MAGNAN : Ingénieur en chef des Ponts et Chaussées - Directeur technique au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Paris - Professeur de mécanique des sols et des roches à l’École Nationale des Ponts et Chaussées, Paris

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INTRODUCTION

Tous les sols se déforment sous les charges qui leur sont appliquées, avec des amplitudes qui peuvent aller de quelques millimètres à quelques mètres. La prévision de ces déplacements est demandée par les nouvelles normes de calcul, pour vérifier qu’ils seront acceptables par les ouvrages à construire.

L’amplitude des déformations du sol dépend de la nature et de l’état du sol et des charges appliquées. Ces charges sont limitées par les conditions de stabilité qu’il faut respecter lors de la conception des ouvrages. En pratique, les fondations superficielles de bâtiments sont construites sur des sols relativement résistants et subissent des déformations faibles, que l’on peut habituellement estimer par un calcul linéaire. Les déformations les plus importantes sont celles des massifs d’argiles molles saturées, qui peuvent durer pendant des périodes longues (quelques mois à quelques dizaines d’années). Dans ce cas, on utilise une loi de déformabilité non linéaire (semi‐logarithmique) pour évaluer l’amplitude finale du tassement et des déformations horizontales, et l’évolution du tassement au cours du temps est analysée en tenant compte de l’effet de la perméabilité limitée du sol sur la vitesse de déformation (consolidation) et de la viscosité du sol (fluage).

Cet article traite successivement de la déformabilité des sols (compressibilité œdométrique, estimation des modules de déformabilité), du calcul de l’amplitude des tassements finals et de la description de l’évolution des déformations au cours du temps. Il se termine par quelques considérations sur le calcul pratique des tassements.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-c214

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1. Présentation

Les sols, comme tous les autres matériaux, se déforment lorsqu’on leur applique une charge. Conformément aux principes généraux de la mécanique des sols, les déformations des sols saturés sont liées à des variations des contraintes effectives, c’est‐à‐dire à des variations de la différence entre les contraintes totales et la pression de l’eau interstitielle. Les contraintes totales sont créées par les forces de pesanteur et par les autres charges appliquées à la surface du sol (par des remblais, des fondations superficielles, des radiers, etc.) ou à l’intérieur du massif de sol (fondations profondes, tunnels, etc.). Les pressions interstitielles peuvent varier indépendamment par rabattement de nappe ou par variation du degré de saturation dans les sols non saturés. Dans le cas des sols secs, la pression de l’eau interstitielle est nulle et les déformations sont directement liées aux variations des charges appliquées. Quand le sol n’est pas saturé, l’évaluation des déformations est plus complexe (voir article L’eau dans les sols non saturés Eau dans les sols non saturés ) mais elles proviennent aussi des variations des contraintes totales et des pressions de l’eau (et parfois de l’air). Cet article est consacré aux déformations des sols saturés ou secs.

Dans le cas général, les déplacements des particules d’un sol chargé sont tridimensionnels :

  • la composante verticale du déplacement est appelée tassement ;

  • les composantes horizontales sont appelées déplacements horizontaux.

L’amplitude des déplacements du sol dépend de nombreux facteurs comme la nature du sol, les conditions de drainage, le temps, la charge appliquée, la géométrie de la couche déformable, etc.

Le calcul des déplacements en chaque point d’un massif de sol est théoriquement possible si l’on connaît les caractéristiques du chargement et la loi de comportement du sol (relation entre les déformations et les contraintes...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BRU (J.-P.) -   Abaques pour le dimensionnement des drains verticaux et les calculs de consolidation unidimensionnelle.  -  Bulletin de liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées, n 116, p. 110-113 (1981).

  • (2) - CAQUOT (A.), KÉRISEL (J.) -   Traité de mécanique des sols.  -  4e édition, Gauthier-Villars, Paris, 506 p. (1966).

  • (3) - COSTET (J.), SANGLERAT (G.) -   Cours pratique de mécanique des sols.  -  Tome 1, Dunod, Paris, 3e édition (1981).

  • (4) - GIBSON (R.E.), ENGLAND (G.L.), HUSSEY (M.J.L.) -   The theory of one dimensional consolidation of saturated clays.  -  Géotechnique, vol. 17, n 3, p. 261-273 (1967).

  • (5) - GIROUD (J.P.) -   Tassement et stabilité des fondations superficielles.  -  Tome 1, Presses Universitaires de Grenoble, 596 p. (1975).

  • (6) - LCPC -   Essais œdométriques....

NORMES

  • Sols : reconnaissance et essais. Essais à l’appareil triaxial de révolution. Appareillage. Préparation des éprouvettes. Essai (UU) non consolidé non drainé. Essai (CU + u) consolidé non drainé avec mesure de pression interstitielle. Essai (CD) consolidé drainé. - NF P 94-074 - 10-1994

  • Sols : reconnaissance et essais. Essai de gonflement à l’œdomètre. Détermination des déformations par chargement de plusieurs éprouvettes. - XP P 94-091 - 12-1995

  • Sols : reconnaissance et essais. Essai pressiométrique Ménard - Partie 1 : essai sans cycle. - NF P 94-110-1 - 1-2000

  • Sols : reconnaissance et essais. Essai pressiométrique Ménard - Partie 2 : essai avec cycle. - XP P 94-110-2 - 12-1999

  • Sols : reconnaissance et essais. Essai de pénétration statique. - NF P 94-113 - 10-1996

  • Sols : reconnaissance et essais. Essai au piézocône. - NF P 94-119 - 12-1995

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