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Date de publication : 10 février 1993 Date de dernière validation : 18 juin 201

Date de publication : 10 février 1993 Date de dernière validation : 18 juin 2015 Pour toute question : Service Relation clientèle Techniques de l’Ingénieur Immeuble Pleyad 1 39, boulevard Ornano 93288 Saint-Denis Cedex Par mail : infos.clients@teching.com Par téléphone : 00 33 (0)1 53 35 20 20 Réf. : C219 V1 Corrélations entre les propriétés des sols Cet article est issu de : Construction et travaux publics | Mécanique des sols et géotechnique par Jean-Pierre MAGNAN Document téléchargé le : 25/11/2020 Pour le compte : 7200031101 - universite de clermont auvergne // 195.221.120.100 © Techniques de l'Ingénieur | tous droits réservés Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction C 219 − 1 Corrélations entre les propriétés des sols par Jean-Pierre MAGNAN Ingénieur en Chef des Ponts et Chaussées, Docteur ès Sciences Directeur technique au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées Professeur-adjoint à l’École Nationale des Ponts et Chaussées es paramètres utilisés pour décrire les propriétés physiques et mécaniques des sols sont de nature très variée : — paramètres d’identification et d’état (porosité, indice des vides, densité, densité relative, limites d’Atterberg, etc.) ; — paramètres de déformabilité (indices de compression et de gonflement, module œdométrique, module pressiométrique, etc.) ; — paramètres de résistance (cohésion et angle de frottement interne, pression limite pressiométrique, résistance de cône statique ou dynamique, etc.) ; — paramètres de perméabilité. Il est très rare que, sur un même site, tous ces paramètres soient mesurés en un nombre de points sufﬁsant pour que l’on puisse juger bien connu l’ensemble du massif de sol. Habituellement, la reconnaissance géotechnique est limitée au strict minimum, et l’on dispose des valeurs de certains paramètres en certains points et d’autres paramètres en d’autres points. L’ingénieur géotechnicien doit tirer le meilleur parti possible de ces informations éparses et établir une coupe géotechnique représentative du site étudié. C’est dans ce cadre général que l’utilisation de corrélations entre les propriétés physiques et mécaniques des sols peut contribuer efﬁcacement au travail de synthèse du géotechnicien. 1. Relations et corrélations dans les sols : généralités ..................... C 219 - 2 1.1 Origine des relations et corrélations dans les sols................................... — 2 1.2 Domaines d’utilisation des corrélations .................................................... — 2 2. Principales techniques d’étude des corrélations............................ — 2 2.1 Déﬁnitions et caractéristiques des variables aléatoires ........................... — 2 2.2 Relations entre variables aléatoires. Régression linéaire ........................ — 3 2.3 Analyse factorielle ....................................................................................... — 4 2.4 Variabilité spatiale ....................................................................................... — 4 3. Exemples de corrélations ...................................................................... — 5 3.1 Relation entre la compressibilité et la teneur en eau des tourbes .......... — 5 3.2 Relation entre la perméabilité et l’indice des vides des argiles............... — 5 3.3 Relation entre la limite de liquidité et l’indice de compression des vases...................................................................................................... — 5 3.4 Relation entre la pression limite pressiométrique et la résistance de cône au pénétromètre statique ............................................................. — 5 3.5 Relation entre les résistances de cône statique et dynamique................ — 8 4. Domaines de validité des corrélations .............................................. — 9 Références bibliographiques ......................................................................... — 10 L Parution : février 1993 - Dernière validation : juin 2015 - Ce document a ete delivre pour le compte de 7200031101 - universite de clermont auvergne // 195.221.120.100 Ce document a ete delivre pour le compte de 7200031101 - universite de clermont auvergne // 195.221.120.100 Ce document a ete delivre pour le compte de 7200031101 - universite de clermont auvergne // 195.221.120.100 tiwekacontentpdf_c219 v1 CORRÉLATIONS ENTRE LES PROPRIÉTÉS DES SOLS ___________________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. C 219 − 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction 1. Relations et corrélations dans les sols : généralités 1.1 Origine des relations et corrélations dans les sols S’il est difﬁcile, voire impossible, de donner une justiﬁcation théo- rique quantitative de l’existence de relations entre les propriétés d’un massif de sol naturel, il est facile d’admettre que les différents para- mètres d’un sol donné doivent avoir des relations : la déformabilité comme la résistance au cisaillement ou la perméabilité dépendent à l’évidence de la forme et de la nature des particules, de la densité de leur empilement, de la quantité d’eau présente dans les pores... De plus, à l’intérieur d’une même catégorie de paramètres, par exemple les paramètres de résistance, il existe à l’évidence des rela- tions entre les paramètres mesurés dans les différents types d’essais en place ou en laboratoire, même si l’on ne peut pas les exprimer de façon explicite. Et si les paramètres de résistance dépendent des mêmes propriétés physiques que les paramètres de déformabilité, il doit également exister des relations entre ces deux catégories de paramètres... Cette réﬂexion purement qualitative est conﬁrmée par l’expérience : il existe effectivement, dans chaque dépôt de sols, des relations entre les paramètres géotechniques, ainsi que des relations plus générales, valables pour un type de sol, ou même pour plusieurs types de sols. Si l’on poursuit l’analyse des relations qui peuvent exister entre les propriétés géotechniques d’un sol, on est conduit à distinguer trois types de relations : — les relations mathématiques exactes, qui existent par exemple entre les paramètres décrivant l’état du sol. On peut illustrer ce type de relations par toutes les formules mathématiques reliant • l’indice des vides e et la porosité n : e = n/(1 – n ) • la teneur en eau w, le poids volumique du sol γ et le poids volumique du sol sec γd : γ = γd (1 + w ) • la teneur en eau w, l’indice des vides e, le degré de saturation Sr et les poids volumiques de l’eau γw et des grains γs : w = e γw Sr /γs • les poids volumiques γ, γd , γs et γw d’un sol saturé : γ = (γs γw + γs γd – γd γw )/γs • etc. ; — les lois d’évolution en fonction de la profondeur, dues à l’effet de la pesanteur et dont l’origine est liée à l’augmentation des contraintes quand on s’enfonce dans le sol. Par exemple, dans les dépôts homogènes de sols fins dont l’état s’est stabilisé, les contraintes effectives, pressions de préconsolidation, modules et résistances augmentent avec la profondeur ; — les relations empiriques (ou corrélations) entre propriétés d’un même volume élémentaire de sol, par exemple la porosité et le coefficient de perméabilité, l’indice de densité d’un sable et son angle de frottement interne, la pression de préconsolidation et la cohésion non drainée d’une argile, etc. Ces relations, qu’il n’est possible de caractériser que de façon statistique, s’expliquent par la raison déjà citée que toutes les propriétés d’un même empilement de particules évoluent de façon coordonnée et traduisent l’existence d’une loi de comportement générale pour chaque grande classe de sol. 1.2 Domaines d’utilisation des corrélations Dans la pratique de la mécanique des sols, les corrélations entre paramètres sont utilisées comme moyen de contrôle des résultats des essais en place et en laboratoire, et comme moyen de fabrication de valeurs complémentaires de certains paramètres en fonction des autres. Par exemple, sur un site donné, on peut analyser la relation entre deux paramètres mesurés sur une même carotte de sol (indice des vides e et indice de compression Cc , etc.) ou mesurés en place dans le même essai (module pressiométrique EM et pression limite pres- siométrique , etc.) et détecter les variations de la nature ou de l’histoire des sols d’après les modiﬁcations de leurs relations. Dans un tel cas, les corrélations servent d’outil de contrôle de l’homo- généité des sols (ou de la qualité des essais, si l’on sait de façon certaine que le sol est le même que celui qui a servi à établir la corrélation). On utilise aussi les corrélations pour estimer certaines propriétés des sols (souvent, des propriétés mécaniques) en fonction des carac- téristiques qui ont été mesurées (souvent, des propriétés physiques, comme la densité ou la teneur en eau). On peut ainsi, lors des études préliminaires et dans certaines situations de projets, disposer de valeurs des paramètres nécessaires au dimensionnement des ouvrages sans les avoir déterminées par des essais. Les conditions d’utilisation de corrélations dans les études géotechniques dépendent de la ﬁabilité des corrélations utilisées. Certains paramètres sont liés, à l’intérieur d’une couche de sol d’un site déterminé, par des relations proches d’une relation mathé- matique exacte. Par contre, si l’on analyse simultanément des données provenant de deux sites, pour des sols de même nature, on trouve en général que les valeurs des paramètres sont plus dis- persées, et cette dispersion augmente quand le nombre de sites s’accroît et quand on regroupe des données relatives à différents types de sols. Les erreurs expérimentales, lors de la détermination des paramètres qui servent à établir les corrélations, exercent également une inﬂuence défavorable sur la qualité des corrélations obtenues. Il est, pour cette raison, indispensable de connaître l’origine des corrélations que l’on envisage d’utiliser dans le cadre d’une étude géotechnique, et d’être conscient de la variabilité pos- sible des paramètres autour de leur relation uploads/Litterature/ correlation-entre-les-proprietes-des-sols.pdf