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Y.BERRICHE ENTP 1 TASSEMENT TASSEMENT COMPRESSIBILITE COMPRESSIBILITE ET ET CON

Y.BERRICHE ENTP 1 TASSEMENT TASSEMENT COMPRESSIBILITE COMPRESSIBILITE ET ET CONSOLIDATION CONSOLIDATION Y.BERRICHE ENTP 2 1. INTRODUCTION * tassements  importants de tous les projets  enfoncement vertical * Déformation uniforme  pas de danger * Tassement non uniforme  modifie état de contraintes  dommages Prévision des tassements repose sur :  connaissance de répartition des augmentations σ  évaluation des caractéristiques de compressibilité des couches détermination des caractéristiques de compressibilité  au laboratoire (essai œdomètrique, essai triaxial)  in situ (perméamètre ou pénétromètre)  relations empiriques tenant compte des caractéristiques physiques Y.BERRICHE ENTP 3 √ sol fin saturé  Q (cste)  variations de volume √ sol saturé  pas d’évacuation d’eau  faible k √ écoulement (drainage)  ∆u diminue  σ’ augmente √ charges reportées sur le solide  déf. (tassements) √ L’écoulement s’arrête  lorsqu’en tout point ∆u = 0 l’ensemble de ces phénomènes est appelé : consolidation 1) instantané, au moment de l’application des charges 2) eau entre les grains, peut s’évacuer instantanément 3) mêmes tassements  sol sec, humide ou saturé 4) déformations dûes : * à la diminution de e * à la déformation des grains TASSEMENT DES SOLS GRENUS TASSEMENT DES SOLS FINS Y.BERRICHE ENTP 4 Analogie mécanique robinet fermé robinet ouvert charge supportée par le ressort : SOLIDE SOLIDE charge supportée par l’eau et le ressort plus d’eau charge supportée par l’eau ⇒ consolidation primaire Y.BERRICHE ENTP 5 * pression interstitielle dans le massif  pression hydrostatique * pression ∆U induite par le chargement = 0 * par expérience * réaménagement des grains du squelette dans les couches viscoélastiques d’eau adsorbée * fluage du ressort sous une charge constante tassement dû à la consolidation secondaire ⇒ faible Consolidation secondaire Consolidation primaire Temps consolidation primaire = Temps tassement final Au delà, Q est encaissée par le ressort (solide)  le sol continue à tasser après la consolidation primaire Y.BERRICHE ENTP 6 Essai oedomètrique ♠ sol placé dans une enveloppe rigide ♠ poids sur le plateau (exerce une pression à l’aide d’un piston) ♠ mesure tassement après chaque chargement  relation σ = f (ε) ♦ phénomène de diminution de volume ♦ dépend des σ’ dûes aux surcharges à différentes profondeurs COMPRESSIBILIT E oedomètrique ♦ l’essai oedométrique  évalue l’amplitude des tassements et leurs évolutions Y.BERRICHE ENTP 7 • on définit un module de déformation (intervalle de variation de la pression) • La courbe ne suit pas la loi de Hooke • on définit comme en élasticité, un module de déformation (ou vertical) : h h E ∆ ∆ − = σ ' tassement lors du chargement Y.BERRICHE ENTP 8 problème  mesure de e à tout moment calcul à partir du tassement  grains solides incompressibles pression de consolidation σC ♠ pression max. qu’a subit le sol durant son histoire ♠ permet la consolidation ♠ l’intersection des 2 branches de la courbe de chargement indice de gonflement Cg indice de compression Cc courbe oedométrique ♠ variation V  variation e (Vs = cte) ♠ par unité de surface : s = 1 Vs = V / (1+e) = (h x s) / (1+e) = h / (1+e) ♠ par suite : h / (1+e) = (h+ ∆h ) / (1+e+∆e ) permet d’avoir e à tout moment e e h h + ∆ = ∆ 1 ! Contraintes utilisées  Contraintes effectives Y.BERRICHE ENTP 9 Cc  sensibilité du sol au tassement Cc = pente Indice de compression σc = pression de consolidation pente de la 2éme tranche : σ > σc σ o g e C c 1 ∆∆ − = ♠ On a aussi : )] ( 1 [ lo g 1 σ σ ∆ + − = c C e e e et σ état initial e1 état application de la surcharge ∆σ : pression = σ + ∆σ Y.BERRICHE ENTP 10 ♠ Coefficient de compressibilité volumétrique σ ∆ + ∆ = ) 1 ( e e m v ) ( σ ∆ ∆ − = e a v ♠ Coefficient de compressibilité ♠ Module oedomètrique ) 1 ( 1 . ) 1 ( σ σ σ ∆ + = + ∆ − = ∆ − = ∆ o g C e e e h h E Donc : ) 1 ( 1 ) . 1 ( σ σ σ ∆ + ∆ + = o g C e E c comme ∆σ <<< σ, on a : E = 2,3 c C e) 1 ( + σ h h E ∆ ∆ − = σ '  Y.BERRICHE ENTP 11 ♠ contrainte effective au point A : z Échantillon à une profondeur h σ0 = z. γ’ ♠ Essai oedométrique : σC A σC = σ0 σC > σ0 N.C O.C σC < σ0 U.C construction construction toute surcharge supplémentaire Inconstructible tassement Y.BERRICHE ENTP 12 1/ Sol surconsolidé (noté : O.C) σc > σ 0 *a subi au cours de son historique une pression supérieure à l’actuelle pression *Exemple : érosion ou certaines couches de sol ayant subit le pds des glaciers disparu 2/ Sol normalement consolidé (noté : N.C) σ c = σ 0 *a tassé sous son propre poids *n’a jamais subi d’autres pressions supérieures à celle de l’actuelle 3/ Sol sous consolidé (noté : U.C) σ c < σ 0 *en cours de consolidation sous leur poids propre *récents remblais mal ou non compactés ou bien d’une vase Classification Des Sols (vis à vis de la compressibilité) σc = pression de consolidation  3 cas possibles selon la valeur de σ0 (avant son extraction) pour un sol O.C  toute surcharge supplémentaire < σc tassement très faible Pour un sol N.C  toute surcharge supplémentaire ⇒ un tassement Tassement proportionnel à Cc Y.BERRICHE ENTP 13 Cc compressibilité < 0,02 nulle 0,02 à 0,05 très peu 0,05 à 0,1 peu 0,1 à 0,2 moyenne 0,2 à 0,3 assez forte 0,3 à 0,4 très > 0,4 extrêmement Le sol peut être classé, selon Cc : Calcul Rapide de Cc Cc = 0,009 (ωL - 10) ωL : limite de liquidité Y.BERRICHE ENTP 14 • tassement peut s’écrire : σ σ og e Cc h h e og Cc e e h h 1 ). 1 . ( ) 1 1 ( 1 ∆ + = ∆ ⇒ + ∆ = + ∆ = ∆ ) ( 1 ]. 1 . [ 0 i f og e C c h h σ σ + = ∆ • ∆e étant faible  1 + e = 1+ e0 = cste • donc : TASSEMENT En mécanique des sols, tassement ⇒ déformation verticale • Tassement pour les sols NC et OC • Inconstructibles pour les sols UC ⇒ tassement en cours Y.BERRICHE ENTP 15 ♠ pour un sol NC calcul du tassement se fait en utilisant la formule précédente ) ( 1 ]. 1 . [ 0 c f og e Cc h h σ σ + = ∆ ) ( 1 ]. 1 . [ 0 i f og e C c h h σ σ + = ∆ ♠ comme : σi = σC σf σi = σc Y.BERRICHE ENTP 16 ♠ pour un sol OC ⇒ 2 cas possibles : ) ( 1 ) . 1 ( 0 i f c o g e C h h σ σ + = ∆ 1) σi < σc 1er terme à négliger 2) σi > σc ) ( 1 ). 1 ( ) ( 1 ). 1 ( 0 0 1 c f c i c og e C h og e C h h σ σ σ σ + + + = ∆ C1 Cc Y.BERRICHE ENTP 17 CONSOLIDATION Consolidation primaire et secondaire  peut durer des années (couche compressible épaisse et k faible)  tassement n’est pas possible dans un matériau saturé que si évacuation d’eau  étude à l’oedomètre de l’évolution du tassement sous charge cste en f(t) Y.BERRICHE ENTP 18 Consolidation primaire Consolidation secondaire courbe affaissement – logt 2 branches rectilignes et se coupent au point A Arrangement de la structure du sol Déformation des couches adsorbées Écoulement visqueux, assez difficile Y.BERRICHE ENTP 19 Problème est de chercher cette équation !!! Théorie de la consolidation primaire à une dimension  tassement augmente en f(t)  degré de consolidation U = f (t) U= (St/S) . 100% St = tassement à l’instant t S = tassement final Y.BERRICHE ENTP 20  une solution mathématique  couche d’argile compressible d’épaisseur 2H  comprise entre 2 couches de matériaux poreux  solution nécessite des hypothèses : (couche ouverte) TERZAGHI et FRÖHLICH consolidation Hypothèses :  couche compressible, homogène et saturée  couche drainée des 2 côtés  loi de Darcy applicable  k =cste (dans la couche et dans le temps)  milieu infini dans le sens horizontal  surcharge uniforme et instantanée Y.BERRICHE ENTP 21 L’équation différentielle → pour le calcul de ∆u à tout moment : ) ² ² ].( . ) 1 ( [ z uploads/s3/ 5-tassement-pwr-2.pdf