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Mécanique des Sols avancée – Géotechnique – M1 – S1 (Pr B. Mekerta) – U. d’Adra

Mécanique des Sols avancée – Géotechnique – M1 – S1 (Pr B. Mekerta) – U. d’Adrar- 1- RAPPELS – MECANIQUE DES SOLS - Principales étapes de l’histoire de la géotechnique - Processus de formation des sols et des roches - Description, Identification et classification des sols 1) La géotechnique ¨Principales étapes de l’histoire de la Géotechnique¨ - La géotechnique désigne un ensemble indissociable qui est la Géologie de l’ingénieur (Engineering Géology), la Géodynamique, la Géophysique, la Mécanique des Sols, la Mécanique des roches, l’Hydrologie, l’Hydraulique Souterraine. - La géotechnique est une science physique expérimentale qui traduit à la fois sciences de formes et de faits, et sciences de phénomènes.  Sciences de formes et de faits ► elle s’intéresse à la nature, à la géométrie et à la paramétrie du matériau terrestre. C’est là son aspect de science naturelle.  Sciences de phénomènes ► elle étudie ceux dont ce matériau est le siège ou l’élément et dont certains entraînent son évolution dans le temps et dans l’espace. Ces phénomènes peuvent être naturels ou artificiels. Phénomènes naturels = forces naturels des mouvements des terres (déplacements et équilibres). Phénomènes artificiels = forces provoquées par l’implication des procédés de construction. 2) Pédologie ¨Sol, Végétation, Environnement¨ - C’est une science qui montre les relations qui existent entre le sol, son environnement et la végétation. Les données de la pédologie s’appuient aussi bien sur la Biologie, la Géomorphologie, la Physique et la Chimie que sur la Pédogenèse et les Propriétés des Sols. Biologie = étude des organismes vivants qui s’appuie sur la biophysique et la biochimie). Géomorphologie = étude des formes de la surface terrestre. Pédogenèse = processus physico-chimiques de la formation des sols (profils). Mécanique des Sols avancée – Géotechnique – M1 – S1 (Pr B. Mekerta) – U. d’Adrar- 2- - La pédologie repose sur une approche globale de l’étude de la surface terrestre, dont les utilisations sont multiples :  Production de biomasse végétale et animale.  Système épurateur (épurer).  Milieu tampon à l’égard des émissions acides.  Milieu protecteur des nappes phréatiques comme de l’atmosphère à l’égard d’une pollution de plus en plus agressive qui est la base de la production alimentaire permettant de nourrir l’humanité (recherche de la qualité de l’eau). Biomasse = masse totale des organismes vivants présents sur une surface déterminée. - Dans ce cas, on se propose de donner les grandes lignes de la nouvelle Classification Internationale des sols <<Word Reference Base>> Association Internationale de la Science du Sols (Carte Mondiale des Sols). - A l’ordre du jour dans tous les pays, la Gestion Durable du Sol est d’une grande importance. Le sol a de multiples fonctions, sa protection est la base même de l’environnement. 3) Le sol - A la question qu’est qu’un sol ? Le sol n’est pas un milieu inerte et stable, il se forme, il se développe, il évolue sous l’influence du climat et de la végétation aux dépens du matériau minéral (substratum géologique). Substratum géologique = couche plus profonde sur laquelle repose une autre couche de terrain. - Il en résulte que dans les plaines homogènes et peu accidentées, les sols se distribuent par zones, grossièrement parallèles aux zones de climat, de végétation climatique et de mêmes propriétés du sol ↔c’est le principe de la zonalité des sols. Mécanique des Sols avancée – Géotechnique – M1 – S1 (Pr B. Mekerta) – U. d’Adrar- 3- 4) La Géotechnique de l’Environnement - Les préoccupations actuelles sont la protection de l’environnement et le développement durable. La question qu’on se pose : ►Qu’elle est la méthodologie à adopter et les techniques à utiliser pour maîtriser les problèmes de l’environnement ? - Parmi les sujets d’actualité on peut noter : 4-1) Gestion des déchets : du stockage à la réutilisation 4-2) Réhabilitation des sites pollués a) Pollution par les hydrocarbures : L’incidence sur la qualité des eaux souterraines et les constructions en sous sol. b) Une stratégie pour la restauration des eaux souterraines contaminées. c) Réhabilitation des retenues de barrages Algériennes dans leurs fonctions initiales suite aux conséquences de l’envasement. d) Etude des propriétés géomécaniques des sédiments d’envasement des barrages et leur valorisation. e) Elaboration et valorisation de matériaux à base de sédiments d’envasement de barrages et de cours d’eau pour la préservation de l’environnement 5) Description – Identification et Classification des Sols 5-1) Etude Géotechnique - Toutes les théories appliquées à la géotechnique supposent que les milieux sont homogènes et continus, alors que le sol est, par nature même, discontinu, hétérogène et anisotrope. De ce fait, les résultats trouvés ne représentent qu’une simplification et qu’une approche plus ou moins grossière du comportement du milieu. Ceci ne veut dire qu’il ne faille jamais faire de théorie, ni de mathématiques, mais il faut voir que dans le résultat d’un calcul qu’un moyen d’apprécier l’allure qualitative des phénomènes et qu’il ne faut donner d’importance aux chiffres. Mécanique des Sols avancée – Géotechnique – M1 – S1 (Pr B. Mekerta) – U. d’Adrar- 4- - La reconnaissance d’un sol, implique tout d’abord une idée de description physique de la matière proprement dite, avec toutes les subtilités que cela comporte : aspect visuel, couleur, consistance, structure. En outre, il faut connaître les différentes épaisseurs des couches de terrain, leur inclinaison et sans oublier la présence éventuelle d’eau. 5-2) Description qualitative des sols a) Origine des sols - Les sols et les roches se présentent sous forme d’agrégats de particules généralement minérales, mais parfois organiques, de taille et de forme variables. La nature et l’intensité des forces qui lient les particules de l’agrégat dépendent de la nature des matériaux. Les sols, qui sont des mélanges complexes d’éléments solides résultant de l’altération (dégradation) chimique (oxydation), physique (variation de température, gel ……) et mécanique (érosion) des roches. La décomposition d’organismes vivants : végétaux (tourbes, vases) ou animaux (craies). Les roches qui sont des matériaux ¨durs¨ constitués de minéraux plus ou moins altérés et agrégés (réunis, associés) selon des modes très divers. - Les sols qu’on va traiter sont définis comme des agrégats dans lesquels les particules sont faiblement liés et peuvent être séparés par agitation ou trituration (remanié) dans l’eau. - On distingue également :  Les sols résiduels provenant de l’altération sur place des roches.  Les sols transportés provenant du dépôt des produits d’altération (envasement des barrages dû à l’érosion des roches). Ce sont ces sols qui posent le plus de problèmes (sédimentation dans les retenues de barrages envasés, problème crucial en Algérie et surtout dans les régions semi-arides).  Les matériaux locaux des régions arides (sables, argiles, tuf, chaux ect….).  Les formations géologiques des roches tendres. Mécanique des Sols avancée – Géotechnique – M1 – S1 (Pr B. Mekerta) – U. d’Adrar- 5- - Suivant les conditions de formation et de dépôt, les sols peuvent contenir des matières organiques en proportion plus ou moins élevées (essai de mesure du pourcentage de matières organiques). b) Le sol, matériau à trois phases - Le sol est un matériau à trois phases :  La phase solide ou squelette solide : constituée par les particules minérales ou organiques de l’agrégat ;  La phase liquide : constituée par l’eau qui occupe les vides de l’agrégat. Si tous les vides sont remplis d’eau, le sol est dit saturé ; sinon, il est dit non saturé ou partiellement saturé ;  Dans un sol non saturé, une partie des vides de l’agrégat est remplie par du gaz, essentiellement de l’air. - La définition d’un sol repose sur une description précise des trois phases. c) Description des trois phases Phase solide C’est une phase caractérisée par la description des (dimensions, formes, états de surface, nature chimique et minéralogique) et de leur arrangement. On distingue trois fractions (voir tableau 1) : La fraction très fine (argiles au sens minéralogique du terme). Il existe trois grandes familles d’argiles : les kaolinites, les illites et les motmorrilonites (voir matière propriétés physiques et chimiques des matériaux concernant l’arrangement des particules). Tableau 1 – Fractions du sol suivant les dimensions des grains Dimension des particules Fraction du sol Forme des grains Nature des minéraux D> 80 grenue régulière minéraux d’origine 2 fine Plaquette ou disque D<2 très fine ou argileuse minéraux d’origine ou néo-formés Note : la frontière définie à 80m en France passera à 63m d’après la norme Européenne. Mécanique des Sols avancée – Géotechnique – M1 – S1 (Pr B. Mekerta) – U. d’Adrar- 6- Phase liquide Les interstices du squelette solide sont occupés en partie ou en totalité par de l’eau. Cette eau n’est en général pas pure : elle contient des électrolytes (les acides, les bases et les sels minéraux font passer de l’électricité) dissocié en cations et anions (son pH est alors acide ou basique, des matières organiques et des colloïdes en suspension (suspension de fines particules entre 0,2m et 0,002m) et, dans certains cas des gaz dissous. Phase gazeuse Dans les sols non saturés, la phase gazeuse est présente dans tout où partie des pores sous forme d’un mélange d’air, de vapeur d’eau, uploads/Geographie/ cours-mecanique-des-sols-n01.pdf