Connaissances sur la mécanique des sols

ROCESSUS GÉOLOGIQUE DE FORMATION DES SOLS :

On vient de voir les sols sont le résultat de l’altération des roches constitutives de la croûte terrestre (roches mères). L’étude de ces phénomènes relève de la géodynamique externe étudiée dans le cours de géologie de P.ANTOINE tome 1 .nous bornons ici ç rappeler l’essentiel. L’altération de la roche mère peut être le résultat : • D’une dégradation mécanique due à divers facteurs : variation thermiques (gel – dégel – échauffement) • D’un processus chimique :  Oxydation (air ou d’eau de pluie) donnant en général une teinte rouille (sels ferriques)  Réduction (eaux stagnantes) donnant une teinte bleutée ou verdâtre (sels ferreux)
 Hydratation  Dissolution  Hydrolyse • D’un processus biologique, produisant à la fois une action mécanique et une action Chimique (racines, décomposition de végétaux, bactéries).
L’étude de la genèse des sols permet d’autre part de distinguer trois catégories : Les sols autochtones : Qui résultent directement de l’altération du substratum rocheux qu’ils recouvrent. Exemple typique : arène granitique ou gore (sable argileux grossier)
Les sols résiduels : Très répands, résultant de dégradation de la roche sous jacente et de roches ayant plus ou moins disparu par suite d’une décomposition intérieure. Ces sols présentent donc une parenté totale avec le substratum actuel. Ce sont essentiellement des sols à dominante argileuse. Exemple : argile à silex du bassin parisien.
Les sols transportés : Très répandus. Le transport peut résulter de différents processus : • Transport, limite dans l’espace, de formations résiduelles par glissement ou écoulement visqueux : colluvions de pente. • Transport du glaciers actuels ou disparus : moraines (argiles à blocaux). • Transport par le vent : loess, limon et sables éoliens. • Transport par les cours d’eau : dépôts alluviaux fluviaux (très hétérogènes) lacustres ou marins (homogènes). La connaissance du processus géologique de formation des sols n’est pas sans intérêt pour le géotechnicien. C’est ainsi que les argiles glaciaires, qui on subit lors des glaciations quaternaires les contraintes importantes dues au poids des glaciers aujourd’hui disparus, auront un comportement mécanique très différent de celui des argiles molles de mexico, dont la structure très lâche résulte du dépôt dans un lac profond (actuellement comblé) de particules de cendres volcaniques fines amenées, soit par le vent, soit par les cours d’eau affluentes

LES DIFFÉRENTES PHASES CONSTITUTIVES D’UN SOL

Un sol est un élément de trois phases : la phase solide composée de grains dont l’ensemble constitue le squelette du sol, la phase liquide représentée par l’eau remplissant partiellement les vides existant entre les particules, et la phase gazeuse constituée en général par un mélange d’air et de la vapeur d’eau qui occupe les vides restants. A. Phase gazeuse généralement Lorsque le sol est sec, le gaz contenu dans les vides est généralement de l’air, mais le plus souvent il s’agit d’un mélange d’air et de vapeur d’eau, car les sols en place sont le plus souvent humides. Lorsque tous les vides sont remplis d’eau, la phase gazeuse est inexistante, le sol est doc saturés. En pratique, dans nos régions tempérés, des nappes d’eau souterrains appelées nappes phréatiques baignent les sols en place Leur niveau supérieur se situe en général à quelques mètre de la surface. La plupart des sols à quelques mètres sont saturés. L’étude du comportement des sols non sautés est très complexe et en est encore à ses débuts. L’élément gazeux joue cependant un rôle très important en pratique, en particulier dans le compactage des sols. Dans la suite des cous, sauf indication contraire, nous bornons à considérer le cas des sols saturés. B. Phase liquide : On distingue différentes catégories d’eau dont l’importance est plus ou moins grande suivant la grosseur des grains du sol. L’eau libre : Qui peut circuler entre les grains. Elle s’évapore complètement lorsque le sol est porté à une température légèrement supérieure à 100 C°. C’est l’eau libre qui constitue les nappes phréatiques. L’eau capillaire : Ce type de l’eau est retenu sous forme de ménisque au voisinage des points de contact entre les grains par des forces capillaires, créant entre ces derniers des forces d’attraction. Dans le cas de sols non saturés, et disparaît dans les mêmes conditions de température que l’eau libre. L’eau absorbée : Que l’on rencontre dans les sols très fins (diamètre moyen < 2µm). Due au problème d’absorption de l’eau par la phase solide, elle consiste d’adsorption de l’eau formée de couches orientées de dipôles H2O. Ses propriétés sont très différentes de celles de l’eau libre. Elle n’est pas mobile, présente une importance viscosité qui lui confère des propriétés intermédiaires entre celles d’un solide et celles d’un liquide. Elle ne peut être évacuée qu’à température élevée (vers 300° C).