Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

ENS Cachan Année 2010-2011 Cours Traitement des sols Auteur : Philippe Reiffste

ENS Cachan Année 2010-2011 Cours Traitement des sols Auteur : Philippe Reiffsteck Laboratoire Central des Ponts et Chaussées Division Mécanique des Sols des Roches et de la Géologie de l’Ingénieur 58, boulevard Lefebvre 75732 Paris cedex 15 Tél : 01 40 43 52 73 Fax : 01 40 43 65 11 Email : philippe.reiffsteck@lcpc.fr Cours d'amélioration des sols Ph Reiffsteck 2 AVANT-PROPOS Ces éléments de cours ont été élaborés en s’appuyant sur les documents et notes de cours de : - Michel Gambin, Olivier Combarieu, Georges Pilot - ainsi que sur les documents normatifs ou de la littérature spécialisée citée en bibliographie. Date Modification Responsable 11/2006 Version initiale RFK 02/2009 bibliographie RFK Cours d'amélioration des sols Ph Reiffsteck 3 Plan 1. INTRODUCTION ............................................................................................................................................ 5 1.1. OBJECTIF ........................................................................................................................................ 5 1.1.1. SANS APPORT DE MATÉRIAUX : ............................................................................................................................ 5 1.1.2. AVEC APPORT DE MATÉRIAUX : .......................................................................................................................... 5 2. MÉTHODES DE TRAITEMENT DES SOLS FINS. ................................................................................................ 6 2.1. AMÉLIORATION DES SOLS FINS PAR PRÉCHARGEMENT ........................................................................... 6 2.1.1. PRÉCHARGEMENT SEUL OU AVEC DISPOSITIONS PARTICULIÈRES. ............................................................................. 6 2.1.2. PRÉCHARGEMENT PAR LE VIDE (CONSOLIDATION ATMOSPHÉRIQUE) ..................................................................... 8 2.1.3. PRÉCHARGEMENT ASSOCIÉ À UN RÉSEAU DRAINANT ........................................................................................... 13 2.1.4. PRÉCHARGEMENT AVEC ÉLECTRO-OSMOSE ....................................................................................................... 15 2.2. RENFORCEMENT DES SOLS FINS......................................................................................................... 15 2.2.1. RENFORCEMENT PAR COLONNES BALLASTÉES .................................................................................................... 16 2.2.2. RENFORCEMENT PAR COLONNES DE SOL TRAITÉ À LA CHAUX .............................................................................. 18 2.2.3. RENFORCEMENT PAR CONGÉLATION ................................................................................................................ 18 2.2.4. RENFORCEMENT PAR ÉLECTROCONSOLIDATION ................................................................................................. 19 3. METHODES DE TRAITEMENT DES SOLS GRENUS ......................................................................................... 19 3.1. PRÉCHARGEMENT ........................................................................................................................... 20 3.2. PILONNAGE INTENSIF (CONSOLIDATION DYNAMIQUE®, COMPACTAGE DYNAMIQUE). ........................... 20 3.2.1. PRINCIPE ........................................................................................................................................................ 20 3.2.2. ASPECT THÉORIQUE ......................................................................................................................................... 21 3.2.3. SOLS POUVANT ÊTRE TRAITÉS ............................................................................................................................. 23 3.2.4. MISE EN OEUVRE ............................................................................................................................................. 24 3.2.5. MÉTHODES D’ÉTUDES ...................................................................................................................................... 26 3.2.6. CONTRÔLE .................................................................................................................................................... 28 3.2.7. DOMAINE D’APPLICATION ............................................................................................................................... 29 3.2.8. AMÉLIORATIONS OBTENUES .............................................................................................................................. 29 3.2.9. LE SUIVI GÉOTECHNIQUE ET ENVIRONNEMENTAL ................................................................................................. 29 3.3. COMPACTAGE PAR EXPLOSIFS ......................................................................................................... 31 3.3.1. PRINCIPE ........................................................................................................................................................ 31 3.3.2. MISE EN OEUVRE ............................................................................................................................................. 31 3.3.3. MÉTHODES D’ÉTUDE ........................................................................................................................................ 32 3.3.4. CONTRÔLE .................................................................................................................................................... 33 3.3.5. DOMAINE D’APPLICATION ............................................................................................................................... 33 3.4. VIBROCOMPACTAGE (VIBROFLOTTATION, ETC., MARQUE DÉPOSÉE). .................................................... 33 3.4.1. PRINCIPE ........................................................................................................................................................ 33 3.4.2. MISE EN OEUVRE ............................................................................................................................................. 34 3.4.3. MÉTHODES D’ÉTUDE ........................................................................................................................................ 35 3.4.4. CONTRÔLE .................................................................................................................................................... 35 3.4.5. DOMAINE D’APPLICATION ............................................................................................................................... 36 3.4.6. SES VARIANTES ................................................................................................................................................ 36 3.4.7. VIBRO-REMPLACEMENT ................................................................................................................................... 36 3.4.8. VIBRO-REFOULEMENT ...................................................................................................................................... 37 3.4.9. COLONNES DE BÉTON ..................................................................................................................................... 37 3.4.10. RÉSULTATS .................................................................................................................................................... 37 3.5. INJECTION ..................................................................................................................................... 37 3.5.1. PRINCIPE ........................................................................................................................................................ 38 3.5.2. DOMAINES D’APPLICATION ............................................................................................................................. 38 3.5.3. MISE EN OEUVRE ............................................................................................................................................. 38 Cours d'amélioration des sols Ph Reiffsteck 4 4. CHOIX D’UNE MÉTHODE DE TRAITEMENT .................................................................................................. 39 5. CONCLUSION ............................................................................................................................................. 40 6. BIBLIOGRAPHIE........................................................................................................................................... 40 Cours d'amélioration des sols Ph Reiffsteck 5 1. Introduction 1.1. Objectif Améliorer les sols a toujours été, parmi les soucis du bâtisseur, comme une alternative vis-à-vis d'une solution d’aménagement du projet comme :  adaptation géométrique d’un projet de construction en remblai sur sols mous,  substitution totale ou partielle des sols de fondation,  allègement des remblais,  fondation compensée. On ne compte plus les exemples de traitement des sols datant de plusieurs siècles, qu'il s'agisse de préchargement, utilisé préalablement à l'édification de la mosquée bleue à Istanbul, ou de picots de densification, battus sous les murs de certaines cathédrales européennes On peut aujourd'hui classer les techniques d'amélioration, dont la panoplie s'est largement agrandie grâce aux progrès technologiques, selon la liste suivante. Tableau 1 : Techniques d'amélioration des sols MÉTHODES PHYSIQUES - traitement thermique. - congélation,... MÉTHODES CHIMIQUES - certaines injections ; - échanges d'ions,.... MÉTHODES MÉCANIQUES - statiques (préchargement) - dynamiques : vibro-compactage, explosifs, consolidation dynamique. INCLUSIONS - colonnes ballastées: - pieux battus, picots. MÉTHODES MIXTES - injections de suspensions : - pieux de chaux,... L'amélioration des terrains peut être réalisée de deux façons différentes, avec ou sans apports de matériaux. 1.1.1. Sans apport de matériaux : Dans le cas des sables, la densification du terrain par vibration ou compactage est la source d'amélioration des caractéristiques du terrain. Dans le cas des argiles, c'est le pré-chargement des terres, éventuellement accéléré par un réseau de drainage qui provoque une augmentation des caractéristiques du sol en place. 1.1.2. Avec apport de matériaux : L'introduction de matériaux consiste en la réalisation dans le terrain compressible d'inclusions rigides (ou semi- rigides) verticales disposées suivant un maillage de surface régulier. Les matériaux d'apport sont naturellement de bonne qualité, le plus souvent secs et pulvérulents ou à base de coulis de ciment durcissant. Les techniques de traitement des sols mises en œuvre sont multiples. Aujourd’hui, elles permettent de répondre aux exigences techniques les plus sévères des structures et ouvrages à supporter. Ces procédés ont été systématiquement étendus ou adaptés à toutes les natures et profondeurs de sols (argiles ou sables). Après amélioration des terrains par ces techniques, il est généralement possible de construire : • des aéroports (sécurisation des terrains supportant les pistes / hangars / zones de frets), • des zones commerciales, • des complexes industriels, • des silos de stockage, • des raffineries (réservoirs, etc …), • des zones d’habitation Cours d'amélioration des sols Ph Reiffsteck 6 2. MÉTHODES DE TRAITEMENT DES SOLS FINS. Les méthodes de traitement des sols fins (argiles molles, limons, sols organiques) sont nombreuses et variées. Ce document a pour objet de présenter succinctement leurs objectifs, leur mise en oeuvre, leurs méthodes d'étude et leurs contrôles. Des informations complémentaires beaucoup plus détaillées sont disponibles dans les références bibliographiques citées. Ces méthodes sont regroupées en deux familles de traitement :  les méthodes destinées à l'amélioration des sols fins par préchargement. Elles portent sur le préchargement seul ou associé à des procédés permettant d'accélérer la consolidation, drains verticaux et tranchées drainantes, d'une part, électro-osmose, d'autre part ;  les méthodes qui visent à renforcer les massifs de sols fins, que ce soit par la réalisation de colonnes (colonnes ballastées ou colonnes de sol traité à la chaux) ou par le renforcement de la structure du matériau (congélation, électro-injection). 2.1. Amélioration des sols fins par préchargement L'amélioration des sols fins s'obtient par augmentation du degré de consolidation des sols traités. Elle a deux objectifs :  accélérer la vitesse de tassement. Le sol traité est ainsi rendu constructible plus rapidement sans redouter, à moyen ou à long terme, des tassements absolus et différentiels importants ;  augmenter la résistance au cisaillement. Cette augmentation améliore la capacité portante des sols. Les méthodes d'amélioration des sols fins font toutes appel à des techniques permettant de réduire l'indice des vides, avec diminution du volume d'eau interstitiel des sols partiellement ou complètement saturés. Pratiquement, il existe deux types de méthodes permettant d'améliorer un sol fin pour qu'il supporte un ouvrage dans des conditions de tassement et de stabilité données :  préchargement seul,  préchargement associé à un réseau drainant préalablement mis en place dans le sol à traiter. Le préchargement consiste à appliquer au sol une contrainte égale à la charge finale, avec éventuellement une surcharge. 2.1.1. Préchargement seul ou avec dispositions particulières. 2.1.1.1. Principe D'un usage courant, cette technique consiste à placer sur le terrain une charge égale à la charge définitive Pf, augmentée éventuellement d'une surcharge Ps, qui assure tout ou partie des effets suivants : - produire un rapide développement des tassements de consolidation primaire, - provoquer rapidement l'apparition et le développement des tassements de compression secondaire, - augmenter la cohésion non drainée du sol. Pour un préchargement avec surcharge, les deux premiers effets sont dominants ; la surcharge temporaire est enlevée lorsque les tassements provoqués sont compatibles avec le bon comportement de l'ouvrage définitif. Le troisième effet est recherché avec une construction par étapes, lorsque la résistance initiale du sol est insuffisante pour supporter sans rupture l'ouvrage définitif et que chaque étape conduit à une amélioration permettant la réalisation de la phase suivante. 2.1.1.2. Méthode d'étude L'étude comporte une reconnaissance géotechnique complète du sol à traiter et elle fait appel aux caractéristiques de compressibilité et de résistance au cisaillement du matériau. Elle permet de calculer : - la compensation du tassement de consolidation primaire ; - la compensation du tassement de compression secondaire ; - le gain de cohésion non drainée. 2.1.1.3. Mise en oeuvre L'augmentation du degré de consolidation est liée à l'augmentation de la contrainte effective dans le sol de fondation, ce qui peut être obtenu par : - une augmentation de la contrainte totale ; - une diminution de la pression interstitielle. L'amélioration des sols fins par préchargement consiste donc à agir sur l'un de ces facteurs ou à combiner les deux méthodes à la fois, les principaux effets étant alors les suivants : - diminution :  de l'indice des vides (augmentation du poids volumique),  du volume d'eau interstitiel (donc de la teneur en eau); Cours d'amélioration des sols Ph Reiffsteck 7 - augmentation :  du degré de consolidation ;  de la résistance au cisaillement non drainée cu. Le principe des différentes méthodes de réalisation sur chantier est donné par les schémas figures 2-1, tandis que les tableaux 2 et 3 décrivent ces méthodes. a b c f d e Figure 2-1. Méthodes uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-traitement-sol-ens-cachan.pdf