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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/258246529 M. Bouassida, Amélioration des sols en place. « Introduction à la géotechnique ». Article · January 2011 CITATIONS 3 READS 5,481 1 author: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Hydro-mechanical properties degradation of soils treated with surfactant products View project Design of RIT Piles View project Mounir Bouassida University of Tunis El Manar 295 PUBLICATIONS 1,362 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Mounir Bouassida on 10 December 2015. The user has requested enhancement of the downloaded file. 139 6 6 A Am mé él li io or ra at ti io on n d de es s s so ol ls s e en n p pl la ac ce e _ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ _ Dr. Mounir Bouassida, Université Tunis El Manar, Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tunis, Tunisie E-mail :Mounir.bouassida@fulbrightmail.org 6.1. LE PROJET D’AMELIORATION DES SOLS Lorsque la construction d’un ouvrage est décidée sur un terrain constitué d’un sol dit à problèmes, en vue d'éviter la solution onéreuse et classique de fondation profonde, il faut recourir à une opération d’amélioration de sol. Cette dernière, des points de vue coût et délai d'exécution, devra être avantageuse par rapport à toute autre solution de fondation envisageable. Lorsqu'une technique d’amélioration est décidée, une vérification s'impose, au préalable, de la faisabilité de son exécution dans les conditions géotechniques du projet visé et de la quantification des performances pré dictées pour le sol amélioré. Cela implique la réalisation de plots d’essais sur une plateforme limitrophe à l’emplacement de l’ouvrage, ce qui pourrait amener de compléter la campagne géotechnique déjà faite. Il y a lieu, donc, de comparer entre les propriétés du sol initial avant et après l’opération d’amélioration, qui s’accompagne de certaines performances qui conduiront à de nouvelles propriétés et caractéristiques du sol initial. Les résultats de ces essais servent également à la validation des méthodes de calcul adoptées lors du dimensionnement spécifique à la technique d’amélioration exécutée. Ce chapitre présente un panorama des techniques courantes d'amélioration des sols en place des points de vue applicabilité et avantages, exécution, dimensionnement et contrôle de suivi sur des exemples illustrés à travers des projets réels. 140 Les techniques ici présentées sont : le pré chargement associé à des drains verticaux, la consolidation sous vide, le renforcement par colonnes, les inclusions rigides y compris les micro-pieux et le clouage. Alors qu’à titre introductif un très succinct rappel est réservé aux compactages statique et dynamique. 6.2. CHOIX DES TECHNIQUES D’AMELIORATION DU SOL Le sol initial, ou à l’état non amélioré, est identifié essentiellement par sa courbe granulométrique qui demeure un facteur essentiel en vue de lui faire subir une opération d’amélioration donnée. En effet, compte tenu des deux grandes classes de sols bien connus, les sols pulvérulents et les sols fins, on comprend naturellement qu’il existe une différence entre les techniques d’amélioration appropriées à chacune de ces deux classes de sols. Etant donnée l’existence d’une bonne majorité de sols intermédiaires d’autres dérivées de techniques d’amélioration peuvent être envisagées. En effet, la figure 6.1 illustre la différence nette entre les techniques exécutables dans les sols fins, d’une part, et dans les sols grenus, d’autre part. Alors que pour les sols intermédiaires les possibilités d’amélioration ne sont pas si diversifiées. Figure 6.1. Applicabilité des techniques d’amélioration des sols en place en fonction de leur granulométrie. 141 Historiquement, le compactage statique demeure la technique la plus ancienne qui consiste à réduire le volume des vides entre les grains d’un sol. Le compactage est facilité par ajout d’une quantité d’eau, qui, lorsque optimisée, et pour une énergie de compactage donnée, la densité sèche maximale du sol est atteinte (Bergado et al, 1996). Le compactage, favorisant un contact plus marqué entre les grains du sol s’accompagne d’une réduction des vides et contribue à l’augmentation de la résistance au cisaillement par le biais du frottement inter granulaire, (Figure 6.2). Dans le cas particulier des sols grenus on introduit la densité relative, notée Dr, qui s’exprime par : (%) 100 min max max x e e e e Dr    (6.1) emax, emin et e sont respectivement les valeurs de l’indice des vides du sol grenu pour les états lâche, très dense et naturel. A partir de (1) on note qu’une diminution de l’indice des vides, noté e, conduit à une augmentation de la densité relative. Cependant le compactage statique, très pratiqué en surface pour les plateformes routières et corps de chaussées, ne permet qu’une amélioration très limitée en profondeur. Pour cela, le compactage dynamique s’est révélé plus tard comme une technique plus efficace pour stabiliser et densifier les couches de sols pulvérulents situés aussi bien hors nappe que sous la nappe d'eau. Ce procédé consiste à faire chuter, sur une hauteur variant de 15 à 40 m, une très grande masse de 15 à 150 tonnes sur le sol à compacter (Bergado et al, 1996). Figure 6.2. Réduction des vides, schématique, après compactage (Keller, 2000) 142 Les avantages du compactage dynamique sont l’augmentation de la capacité portante, la réduction à la fois du tassement et du potentiel de liquéfaction. Cette technique a été pratiquée en premier lieu par Ménard au début des années soixante dix (Gambin, 1981). Le compactage dynamique est de même recommandé pour la densification des sols affaissables à structure macroporeuse tels que les loess (Liausu et al, 2001). Le compactage dynamique est réalisé en deux ou trois étapes. Lors de la première étape les points de compactage (ou de traitement) sont répartis en un maillage primaire (4m x 4m par exemple) ; en chaque point environ 12 coups sont appliqués de sorte qu’un cratère d’affaissement soit formé (Figure 6.3) Dans la deuxième étape d’autres points sont répartis en un maillage secondaire plus serré (2m x 2m par exemple), en chaque point on fournit la même énergie de compactage que celle appliquée précédemment (Bjolgerud et Haug, 1983). Ensuite on procède au nivelage final de la surface améliorée à l’aide de compacteurs vibrants, de capacité 10 tonnes. On prévoit souvent, une sur épaisseur de 10 à 20 cm de la surface traitée qui peut être recouverte d’une couche en gravier concassé. Le contrôle des travaux exige une pénétration minimale en fin de chaque étape de traitement. La pénétration est la profondeur du cratère résultant du nombre de coups réalisé en chaque point de traitement, cet indice indique que le traitement par compactage dynamique est achevé. Figure 6.3. Vues d’un chantier de compactage dynamique. 143 6.3. PRECHARGEMENT ASSOCIE A DES DRAINS VERTICAUX Le pré-chargement est une solution simple recommandée pour les sols saturés très compressibles en vue d'accélérer partiellement leur consolidation primaire qui s'accompagne d'une réduction du tassement et par suite d'une augmentation de d'augmenter leur cohésion non drainée. Cependant le pré chargement présente un inconvénient majeur qui est la durée d'attente conditionnée par le drainage qui se produit sur l'épaisseur de la couche compressible proportionnellement à sa perméabilité verticale. L’usage de drains verticaux qui sont mis en place selon un maillage régulier, avec un espacement n'excédant pas souvent 3 m, engendre le drainage horizontal sur une distance davantage réduite, par rapport à l'épaisseur de la couche compressible, mais avec une perméabilité horizontale supérieure la perméabilité verticale (Figure 6.4). De ce fait la consolidation horizontale est fortement accélérée et, par conséquent, le temps de consolidation est largement réduit (Hansbo, 1979). Il convient de signaler que l'usage des drains de sable impose une condition de filtre sur la granulométrie du sol à consolider afin d'éviter le colmatage du drain par la migration des fines du sol à consolider lors du drainage horizontal (Tsaï et al, 1983). Toutefois les drains de sable peuvent contribuer à une légère réduction du tassement en raison du module de Young du sable qui serait de l'ordre de dix fois celui d'un sol très mou. On utilise de plus en plus les géodrains qui sont constitués par un matériau géosynthétique se présentant sous forme d’une bande constituée d’un noyau drainant entourée d’une couche jouant le rôle du filtre, pour assurer la rétention des particules fines du sol à améliorer (Figure 6.5). Figure 6.4. Consolidation accélérée par drains verticaux (Bouassida, 2009) 144 Les drains préfabriqués ont fait l’objet du brevet Kjellman en 1939 (Suède). Il prévoyait la mise en place d’un drain en carton ondulé traité au moyen d’un mandrin poinçonnant le sol. En 1971, ce drain cartonné a été remplacé par un drain en polyéthylène qui est appelé géodrain. Ce dernier est couramment protégé par un filtre formé de chaînes longitudinales en fibres naturelles ou en géotextile pour assurer le passage de l’eau et la rétention des grains du sol (Figure 6.5). Les différents types de géodrains et leur mise en place sont détaillés dans Magnan (1983) uploads/Ingenierie_Lourd/ ichap-6-tome-2-b.pdf