Identification, Classification et Compactage des sols

Pfeiffer Benoit

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• Langue: Français

Extrait

B.T.S. Bâtiment Laboratoire Préparation 1° série 1/16

Première série d’essais :

Identification, Classification et
Compactage des sols

Cette première série est consacrée à la caractérisation des sols, c’est-à-dire à la
description de la composition des sols et à la détermination de leurs propriétés physiques. La
détermination de ces caractéristiques constitue une des premières étapes de la campagne de
reconnaissance géotechnique ; elles permettent de déterminer à quelle famille de terrains
appartient le sol d’assise et peuvent donner des informations, par corrélations, sur certaines
de ces propriétés hydrauliques et mécaniques.
Les essais qui constituent cette série sont effectués en Laboratoire, sur des
échantillons prélevés dans le sol en place.

1- Caractéristiques granulométriques

1.1 - La courbe granulométrique

Une des premières étapes de la
caractérisation d’un sol consiste à évaluer sa
composition à partir de sa courbe
granulométrique ; il s’agit d’un graphique qui
indique, pour une dimension donnée d d’un
grain (portée en abscisse), le pourcentage en
poids des grains de dimension inférieure
(tamisât, passant) ou supérieure (refus) à d.
La courbe est tracée en coordonnées semi-logarithmiques, de façon à donner une
représentation plus précise des particules fines (qui influent énormément sur le
comportement des sols).
On obtient les données nécessaires au tracé de cette courbe grâce à l’analyse
granulométrique ; elle est obtenue :

- pour la fraction de sol dont les grains sont > 80 µm : par tamisage sur une série de
tamis de maille décroissante ;
- pour la fraction de sol dont les grains sont < 80 µm : par un essai de sédimentation
(méthode basée sur le temps de sédimentation des particules solides en suspension
dans un fluide).

Pour plus d’informations sur l’analyse granulométrique, on se reportera au mode opératoire et
aux documents correspondant à la manipulation proprement dite.
Première série d’essais : Etude des sols B.T.S. Bâtiment Laboratoire Préparation 1° série 2/16

1.2 – Interprétation des courbes :

Soit D le diamètre pour lequel le tamisât est de x % (ex: D = diamètre du tamis pour lequel x 30
on obtient 30 % de passant).
On définit alors les caractéristiques de la courbe granulométrique suivantes :
D60- le coefficient de Hazen (ou coefficient d’uniformité) : C = u
D10
Ce coefficient permet de savoir si la granulométrie est étalée ou serrée, notamment en ce
qui concerne les sables.

2(D )30- le coefficient de courbure : C = c
D ×D60 10
Ce coefficient vient en complément de Cu dans la classification des sols LCPC (voir tableau
de classification des sols LCPC) afin de déterminer si la granulométrie est bien graduée ou
mal graduée ( un sol est mal gradué si une fraction de grains prédomine).


- continuité - discontinuité : On dit que la courbe granulométrique est continue si entre
deux granulats élémentaires consécutifs présents il manque au plus 3 granulats
élémentaire. Il y a discontinuité si l’abscence porte sur plus de 3 granulats élémentaires

1.3 – Quelques exemples de courbes granulométriques :

1: Granulométrie étalée et discontinue
(alluvions de sables et graviers)
2: Granulométrie étalée et continue
(arène granitique)
3: Granulométrie serrée (sable de
Fontainebleau)
4: Limon argileux
5: Argile limoneuse
6: Argile pratiquement pure (bentonite)
Première série d’essais : Etude des sols B.T.S. Bâtiment Laboratoire Préparation 1° série 3/16

2 – Les limites d’Atterberg

Comme nous l’avons vu précédemment, l’eau à une influence capitale sur le comportement
des sols argileux, car elle joue sur leur plasticité et leur cohésion.

2.1 – Les divers états d’un sol:

La consistance (et donc le comportement) d”un sol varie dans des proportions
importantes en fonction de la teneur en eau; ceci est lié à l’importance plus ou moins
grande des couches d’eau adsorbées autour des ses grains et plus généralement aux
propriétés colloïdales des argiles et à leur proportion dans le sol considéré :

- si la teneur en eau es élevée, les forces de cohésion ne sont pas assez importantes pour
maintenir en place les particules de sol. Ce dernier se comporte sensiblement comme un
fluide (boue). Il est a l’état liquide (le sol tend à s’étaler si on le dépose sur une surface
horizontale).

- Si la teneur en eau diminue, le sol peut être modelé sans qu’il s’effrite et conserve sa
forme. Les particules sont rapprochées car l’eau adsorbée est mise en commun (les
grains sont reliés entre eux par des molécules d’eau. Le sol est alors à l’état
plastique.(posé sur une surface horizontale, il ne s’étale pas mais n’offre aucune
résistance à l’action d’une charge même très faible.)

- Si la teneur en eau diminue encore, les grains deviennent très rapprochés; le sol ne peut
plus être modelé et se fend lorsqu’on le travaille, c’est l’état solide. Cet état peut se
découper en deux sous-états :

Lorsque la quantité d’eau est relativement importante la pellicule d’eau qui entoure les
grains tend à les repousser et augmente le volume apparent; si l’on sèche un tel sol le
volume diminue : il y a retrait.C’est l’état solide avec retrait. La déformabilité du sol est
beaucoup plus faible qu’à
l’état plastique.
Lorsque la quantité d’eau
devient encore plus faible,
la rigidité du corps
augmente encore mais son
volume ne change pas alors
que la teneur en eau
diminue. On parle d’état
solide sans retrait.
Les trois shémas ci-
contre résument les états
possibles d’un sol.

Première série d’essais : Etude des sols B.T.S. Bâtiment Laboratoire Préparation 1° série 4/16

2.2 – Les limites d’Atterberg

Le passage entre les différents états vus précédemment s’effectue de façon
progressive, sans frontière bien marquée. C’est le Suédois Atterberg qui au début du
ièmeXX siècle a défini des limites entre ces états, et Casagrande a repris plus tard ce
concept et mis au point des essais normalisés permettant de déterminer les teneurs en
eau pour lesquelles la transition s’effectue.

La connaissance des limites d’Atterberg
permet (par corrélations) de présumer le
comportement d’un sol donné (en fonction de la
nature et de la quantité d’argiles qu’il contient)
lorsqu’il est soumis à différentes sollicitations.

On distingue trois limites conventionnelles :

- la limite de liquidité W : teneur en eau qui L
sépare l’état liquide de l’état plastique,

- la limite de plasticité W : teneur en eau P
qui sépare l’état plastique de l’état solide,

- la limite de retrait W : teneur en eau qui sépare l’état solide avec retrait de l’état R
solide sans retrait (elle correspond à la quantité d’eau juste nécessaire pour combler
les vides d’un sol lorsque celui-ci est à son volume minimum).


2.3 – Interprétation des limites d’Atterberg

En général, dans leur état naturel, les sols ont une teneur en eau W comprise entre W et 0 P
W . L

2.3.1 – Indice de plasticité :

I = W - WP L P

Cet indice donne une indication sur l’étendue du domaine plastique.

Un ordre de grandeur de cet indice est donné par la relation de Casagrande : I = a.W -b; P L
Avec, pour les sols français : a ≈ 0,7 et b ≈ 9.




Première série d’essais : Etude des sols B.T.S. Bâtiment Laboratoire Préparation 1° série 5/16

Avec l’indice de plasticité on peut classer un sol suivant son degré de plasticité :

I Degré de plasticité du sol P
0 à 5 Sol non plastique
5 à15 Sol peu plastique
15 à40 Sol plastique
>40 Sol très plastique

Ordres de grandeur:

- Argile Ip>30
e limoneuse 20<Ip<30
- Limon 10<Ip<20
- Sable argileux 5<Ip<20
- Sable limoneux 5<Ip<15

Remarques :

⇒ Plus l’indice de plasticité est éle