Cours mécanique des sols résistance au cisaillement, stabilité des pentes

Cours mécanique des sols résistance au cisaillement, stabilité des pentes, tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

SOLS FINS 

Un sol fin normalement consolidé se trouve généralement dans un état de densité inférieure à la densité critique. D’où une tendance pendant le cisaillement à la diminution de volume, ce qui entraîne l’augmentation des pressions interstitielles. Pour déterminer les paramètres de la courbe intrinsèque d’un sol fin, l’essai de laboratoire le plus courant est l’essai triaxial. Un échantillon cylindrique de sol est placé dans une cellule contenant de l’eau, dont une membrane étanche le sépare. Par l’intermédiaire de l’eau, une contrainte radiale uniforme et constante σ 2 = σ 3 est appliquée. Un piston applique une contrainte axiale σ 1 croissante (figure 21). Une rupture permet de tracer un cercle de Mohr, généralement celui pour lequel l’extrémité de diamètre σ 1 correspond au pic de contrainte. C’est la contrainte principale majeure, σ 3 étant la contrainte principale mineure.
Trois ruptures sont en général réalisées, sous différentes valeurs de σ 3 , avec trois échantillons réputés identiques. Elles permettent de tracer la droite tangente aux trois cercles de Mohr. Son ordonnée à l’origine (c) est par définition la cohésion du sol. L’angle ϕ formé avec l’axe des contraintes normales est l’angle de frottement interne du sol. Les sols pulvérulents (cf. § 4.2.2) sont donc dépourvus de cohésion. Dans le plan de Mohr, la courbe intrinsèque (cf. § 4.1.3) est donc une droite, appelée droite de Coulomb. Coulomb avait le premier considéré que les contributions des deux phénomènes mécaniques, la cohésion et le frottement interne pouvaient s’ajouter indépendamment l’une de l’autre. Trois types d’essais triaxiaux sont couramment pratiqués.

-Dans l’essai consolidé, drainé (CD), les pressions interstitielles se dissipent au fur et à mesure (essai lent qui correspond au comportement à long terme du sol). Donc à tout instant u = 0. Cet essai s’interprète classiquement en considérant le critère de Coulomb : la courbe intrinsèque est une droite d’équation τ = c’ + σ ’. tan ϕ ’ où ϕ ’, angle de frottement effectif, et c’, cohésion drainée, sont les caractéristiques intergranulaires du sol. (Voir figure 22 ci-après, essai CD).

-Dans l’essai consolidé, non drainé avec mesure de u (CU), l’échantillon est tout d’abord consolidé sous une contrainte isotrope jusqu’à dissipation des pressions interstitielles ; puis le drainage est fermé et la contrainte verticale est augmentée jusqu’à la rupture tout en mesurant les variations de la pression interstitielle. Cet essai, plus rapide que l’essai consolidé drainé, permet malgré tout d’accéder aux caractéristiques intergranulaires du sol c’ et ϕ ’, à condition de l’interpréter en contraintes effectives (voir figure 22, essai CU).

 -Dans l’essai non consolidé non drainé (UU), les pressions interstitielles ne se dissipent pas. Cet essai rapide correspond au comportement à court terme. Pendant l’essai, le volume est constant. Cet essai est interprété en contraintes totales et permet d’estimer cu , cohésion non drainée. L’angle de frottement interne ϕ u est généralement supposé nul (voir figure 22, essai CU).