CHAPITRE 2 : DESCRIPTION ET CLASSIFICATION DES SOLS ET DU ROC

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1 CHAPITRE 2 : DESCRIPTION ET CLASSIFICATION DES SOLS ET DU ROC Description des sols (Extrait de Manuel de SEBJ) 2.2 Système de classification des sols Comme il existe un grand nombre de types de sols, il est nécessaire de décrire et de classer les sols dans des groupes qui idéfinissent i tles caractéristiques téiti acceptées et admises par tous les spécialistes de sols en géotechnique. Toute connaissance sur le comportement des sols commence par une classification logique et systématique des sols. De plus, la classification des sols facilite la communication entre ingénieurs et professionnels de sols. Au sujet de la classification des sols, Terzaghi (1927) écrit : Si les sols de fondation d un bâtiment subit des tassements important faisant apparaître des fissures dans les murs de fondation, la raison de ces tassements excessifs est due à la compressibilité élevée des sols de fondation. La vitesse de tassement du sol dépend de son coefficient de perméabilité. Plus le sol est perméable, plus sa consolidation est rapide. Donc, si on veut décrire les propriétés des sols, leur compressibilité et perméabilité doivent être déterminées et exprimées selon des procédures et des termes standards d où la classification des sols. La classification ainsi que la résistance au cisaillement des sols constituent les chapitres les plus controversés et le plus confus en mécanique des sols (géotechnique), Casagrande (1947). On peut classer les sols selon différents critères suivants : 1

2 2.0 Importance de la description des sols avec études de cas Cause Corpex (1977) inc. et Sa Majesté la Raine Cause Québec inc. c. Allstate Il s agit de l effondrement du mur façade d un bâtiment situé sur la rue De Lorimier à Montréal. Pour ce litige, l identification d une couche mince de sol érodable sous la semelle de fondation a permis de déterminer la cause la plus probable des dommages survenus. Si cette couche n avait pas été identifiée, le mécanisme de rupture n aurait pas pu être déterminé correctement. 2

3 Description des sols La description et l identification des sols et des roches doivent être exactes, complètes et suffisamment détaillées pour évaluer correctement leurs propriétés et leurs caractéristiques. Différentes catégories de sol On distingue les groupes principaux de sols: 1) Les sols pulvérulents (grenus): Il contiennent des particules suffisamment grosses pour être visibles à loeil l'oeil nu, ce sont les graviers et les sables. 2) Les sols fins: Ils contiennent des particules invisibles à l'oeil nu, ce sont les silts et les argiles, les argiles étant couramment appelées sols cohérents. 3

4 3) Les sols organiques: Ils contiennent un pourcentage élevé de matières organiques. MO < 3% : sol inorganique 3 < MO < 10% : sol faiblement organique 10 < MO < 30 : sol moyennement organique 4

5 Classification géotechnique des sols Sols organiques (compressible et faible capacité portante); Sols granulaires (sable et gravier ou mélange de deux (2)), sols perméables, tassements rapides, remontée capillaire pour sable fin; Sols cohérents et plastiques comme les argiles (sols imperméables, compressibles et tassement à long terme); Silts (intermédiaire entre sable fin et argile), sol érodable, gélif, généralement é faible capacité portante, t remontée capilaire, i drainage difficile, saturé liquéfaction; Mélange des sols précédents (tills). Remblai Particules Blocs Cailloux Gravier Sable Silt Argile Dimensions (mm) selon la norme choisie (MCIF) > , ,060 0,002 <0,002 5

6 Description de l échantillon La description d'un échantillon de sol est basée sur les caractéristiques suivantes: - Dimensions des grains; - Composition granulométrique; - Forme des grains; - Minéralogie des grains dans le cas des graviers et sable, en particulier la présence de particules de mica, de schistes,.. - Structure des sols granulaires(stratifiée, cimentée, avec lentilles (poches) etc.); - Structure des sols fins (varvée, fissurée, avec lentilles (poches, nodules, etc) ou homogènes des argiles et Présence dematières organiques; - Présence de racines et coquillages, etc; - Distribution granulométrique (étalée, uniforme, discontinue); - Dureté des grains (dur, friable) - Humidité; - Compacité ou consistance; - plasticité; - Sensibilité; - Couleur; - Odeur; - Gl Gel; - Naturel ou remblai; 6

7 La description et l identification d un sol doit aboutir à le décrire avec dans l ordre les informations suivantes : 1) Nom typique de sol avec le constituant majeurs et les constituants secondaires décrits en utilisant des adjectifs appropriés; 2) Granulométrie (bien étalée, uniforme,..); 3) Grosseur maximale des grains dans le cas des sols granulaires; 4) Forme des particules; 5) Couleur; 6) Odeur, 7) Teneur en eau; 8)C Compacité ou consistance; 9) Structure; 10) Nom local ou géologique comme till, etc Voici deux exemples suivants : Exemple 1 : Sable silteux avec traces de gravier et d argile, bien étalé, gris, humide, dense, avec lentilles de silt brun (till). Exemple 2 : Argile silteuse brune, humide, très raide, fissurée. 7

8 Les sols suivants à reconnaître à Montréal et ses environs : 1) Argile de la mer Champlain; 2) Silt; 3)S Sable de joliette etc; 4) Till. Il s agit d un mélange de gravier, sable, silt et argile, un dépôt glaciaire. Différents types de till sont décrits par les géologues (till de fond, till d ablation, Malone ou basal, till intermédiaire, Fort Covington (till supérieur). Il y a lieu de distinguer entre le till et la moraine. La moraine désigne une forme de terrain et non un type de sol. Silt et son importance en géotechnique Le silt comme sol de fondation présente les caractéristiques indésirables suivantes: 1) Faible résistance au cisaillement immédiatement après application d une charge; 2) Capillarité élevée et susceptibilité au gel; 3) Problème de capacité portante, voir le supplément du CNBC (1990); 4) Faible perméabilité; 5) Se remanie facilement; 6) Sujet à la liquéfaction (silt saturé) suite à certaines sollicitations dynamiques; 7) Faible densité relative, compactage difficile; 8) Matériau érodable (plus érodable que sable fin) si sous soumis à un écoulement d eau; 9) Peut être affecté par le pompage si saturé et soumis au passage fréquent d essieux lourdement chargés; 10) Problème de stabilité de pente. 8

9 Remblai ou sol naturel Dans le cadre des projets géotechniques, il est important de classer les échantillons de sol prélevés du point de vue de l état de remaniement. On définit un remblai comme tout dépôt de matériau produit par l homme ou des matériaux de déchets d origines variées. Il peut également être composé des matériaux provenant d une excavation, Rutledge (1940). Il est possible de classer un sol échantillonné comme remblai basé sur les informations suivantes : a) Présence de débris de construction au sein de matériau; b) Couleur de sol. Un sol naturel a généralement une couleur uniforme, tandis qu un remblai a une couleur variée et plus foncée; c) Structure intacte ou remanié de sol; d) Voir les échantillons subséquents. Ne pas statuer de façon précipitée sans voir tous les échantillons; e) Comparer avec les sondages existants dans le secteur; f) Connaissance du passé du site; g) Connaissance sur la géologie du site; h) Type de végétation du site (exemple stade au pied de Mont-Royal); i) Profondeur de l échantillonnage (remblai en profondeur est peu probable sauf dans les zones urbaines et près des constructions existantes); j) Souvent, la présence d une couche de terre végétale placée à la base du remblai sépare ce dernier des sols naturels en place. Ce qui constitue un bon indicateur; k) Un remblai d argile peut être identifié avec la présence de zones molles ou consistantes. Un dépôt d argile est généralement de consistance uniforme; l) Expérience et jugement. 9

10 Il est important de déterminer si le sol analysé est un sol naturel ou un remblai et ce pour les raisons suivantes : 1) Un remblai non contrôlé reste par définition un matériau hétérogène. Son utilisation comme sol de fondation amène des problèmes de tassements différentiels. Ce qu il faut éviter en tout cas. Ce qui fait fissurer les bâtiment sont des tassements différentiels et non pas de tassement homogène, comparaison de Mexico et ce qui se passe à Montréal. 2) Un remblai non acceptable doit être excavé pour laisser la place à un bon sol, ce qui augmente le coût de construction; 3) Une dalle sur sol est généralement é placée sur un sol naturel. D où l importance de bien identifier si on est en présence d un remblai ou de sol naturel en surface; 4) La présence de remblai comme infrastructure d une route ou d une aire de stationnement doit être identifiée clairement. 5) Étude de cas : 1) Construction avant 1850, 2) Construction près d une rivière, 3) Ancien canal remblayé, 4) Anciens carrières remblayées, 5) Anciens ruisseaux remblayés 10

11 Il y a lieu de noter que les géologues utilisent le terme classé pour décrire la distribution granulométrique. Par exemple, un sable où tous les grains sont de même calibre est bien classé (well sorted) pour un géologue, g, tandis qu un géotechnicien dira qu il de granulométrie uniforme. Alors qu un mélange de divers calibres de particules est défini comme mal classé (poor;y sorted) pour un géologue, tandis qu il est bien gradué pour un géotechnicien. Donc, un sable de plage uniforme est bien trié pour le géologue et mal gradué pour le géotechnicien. Il faut bien saisir les différences de pensée et de philosophie de deux professions. Texture, structure Le terme texture est relatif au degré de finesse et d'uniformité d'un sol. On utilise pour décrire la texture, des expressions comme farineux, lisse, rugueux ou à arêtes vives, suivant le sensation produite par le frottement du sol entre les doigts. Le terme structure est relatif au mode d'arrangement macroscopique des particules du sol dans l'agrégat. Quand les particules d'un agrégat stable n'adhèrent pas les unes aux autres, elles sont disposées suivant une structure élémentaire dans laquelle chaque grain est en contact avec plusieurs de ses voisins. La structure de sol se perçoit facilement sur les parois des tranchées ou des coupes. Dans le cas des échantillons provenant des forages et sondages, seuls quelques éléments de la structure pourront occasionnellement être identifiés. 11

12 Les structures suivantes sont communes aux sols granulaires : A) Stratification : Superposition de couches de granulométrie ou de couleur différente. Il faut indiquer les types de sols, l épaisseur, la forme et l agencement de chaque couche. Si les couches ont une épaisseur inférieure à environ 6 mm, le matériau peut être décrit comme laminé; B) Lenticulaire : Inclusion dans la masse de cavités remplies de sol de types différents. Les structures macroscopiques communes aux sols à grains fins sont : a) Structure varvée, quand le sol est composée de strates alternées de silt et d argile ou de sable fin d épaisseurs variables de quelques mm à plusieurs décimètre. Cette structure est visible sur un échantillon intact. Souvent, cette structure n est pas visible à l état humide de l échantillon, mais elle peut être observée en séchant l échantillon lentement et en observant la surface de l échantillon durant le séchage; b) Structure fissurée est propre aux argiles raides à dures surconsolidées. Ces matériaux se brisent le long des plans de rupture définis avec peu de résistance à la rupture. Si les plans de ruptures paraissent polis ou brillants, ils seront décrits comme étant en miroir de faille (slickensided); c) Structure à blocaux. Quand un sol cohérent peut être facilement brisé en petites mottes angulaires qui résistent à de nouvelles ruptures; d) Structure lenticulaire. Quand le sol contient des petites lentilles de sable dispersées à travers une masse d argile; e) Structure t cimentée. Lors que le sol montre une preuve définie i de cimentation ti à l état t intact. L agent de cimentation le plus commun peut être le carbonate de calcium. La présence de ce dernier peut être décelée en se basant sur sa réaction avec l acide chlorhydrique dilué; f) Structure homogène. Quand le sol n a na pas de caractéristiques spéciales apparentes; g) La présence de trous de racines ou les ouvertures poreuses devra également être notée. 12

13 Les sols à éléments fins peuvent être stables même lorsque les grains sont en contact en très peu de points, pourvu que l'adhérence entre les grains soit du même ordre de grandeur que le poids des grains. On donne à la structure correspondante le nom de "structure en nid d'abeilles". La structure t fissurée des argiles constitue une particularité ité importante t à rapporter. Couleur La couleur d un sol doit être notée avant que l échantillon ne sèche. Dans le cas des sols granulaires, on n indique que la couleur prédominante. La couleur des sols peut être déterminée par la charte de couleur de Munsell, par exemple. La couleur d un sol peut être très indicative en terme de: Remblai ou sol naturel; Niveau d oxydation; Niveau de la nappe phréatique (argile grise ou brune de croûte); Présence d ocre (exemple de colmatage des drains français par l ocre); Présence de matières organiques; Contamination; 13

14 Les principales p substances qui confèrent au sol sa couleur sont : l humus, des composés minéraux tels que oxydes, sulfures, sulfates et carbonates qui aissent comme des pigments minéraux. Les couleurs claires proviennent des minéraux blancs (silices, calcaire pure, gypse, chlorures ou argiles) La couleur noire ou foncée est due à l humus ou au manganèse Les couleurs allant du rouge au beige, au jaune orangé sont dus aux composés de fer : Hématite Fe 2 O 3 rouge (ocre), Goethite Fe 2 O 3, 3H 2 O ou FeO 2 H couleur jaune à brun-rouge;fe 2 O 3, nh 2 O couleur jaune; Fe (OH) 3 couleur rouille; FeO vert grisâtre ou bleuâtre; Fe (OH) 2 vert grisâtre; Odeur Quand le sol est à l état létat humide, l odeur qu il dégage est souvent due à la présence de matières organiques. La présence de contaminant affecte également l odeur de sol. 14

15 Tableau 2 : Subdivision des sols proposée par la Société internationale de science du sol (1913) Dimensions s des particules Nom de la subdvso subdivision Particules supérieures à 20 mm Cailloux 20 2 mm Gravier mm Sable gros Sable fin Silt <0.002 mm Colloïdes Tableau 3: Classification granulométrique des sols, MCIF. Type de sol Dimension des particules (mm) Blocs >200 Caillou Gros Gravier Moyen 6-20 Fin 2 6 Gros 0,60 2,00 Sable Moyen 0,20 0,60 Fin 0,06 0,20 Gros 0,020 0,060 Silt Moyen , ,020 Fin 0,002 0,006 15

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19 Forme des grains La forme des grains s exprime par des termes descriptifs afin d expliquer le profil des grains qui ne sont pas sphériques. La forme des grains sera un indice du degré de transport et d érosion des grains. Il faut décrire la forme des grains de sable et de gravier comme étant arrondi, sous-arrondi (subarrondi), sous-angulaire (sunanguleux) et angulaire (anguleux), figures 3 et 4. Distribution granulométrique La distribution granulométrique est la mesure de la variation dimensionnelle des grains d un sol. Elle représente la forme de la courbe granulométrique comme uniforme, discontinue ou étalée. 19

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25 Il y a lieu de noter que les géologues utilsent le terme classé pour décrire la distribution granulométrique. Par exemple, un sable où tous les grains sont de même calibre est bien classé (well sorted) pour un géologue, tandis qu un géotechnicien dira qu il de granulométrie uniforme. Alors qu un mélange de divers calibres de particules est défini comme mal classé (poor;y sorted) pour un géologue, tandis qu il est bien gradué pour un géotechnicien. Donc, un sable de plage uniforme est bien trié pour le géologue et mal gradué pour le géotechnicien. Il faut bien saisir les différences de pensée et de philosophie de deux professions. 25

26 Tableau : Propriétés de drainage, de capillarité et de susceptibilité au gel des sols en fonction de leur valeur de D 10, Hunt (1984) D 10 (mm) 0,4-0,2 0,2-0,074 0,074-0,020-0,01 0,020 0,01 Drainage Gravitair Gravitaire Gravitaire Gravitaire Faible k (m/s) e bon passable lent x x Capillarité (m) Néglige Faible Modéré Modéré à Élevé able 0,45 2,1 élevé 8 0,15 5 Susceptibilité Non Faible Modéré à Élevé Élevé à au gel gélif élevé modéré 26

27 Intérêt de l'analyse granulométrique: a) classer de façon détaillée les sols (voir plus loin la classification des sols); b) Les sols granulaires bien gradués ont les meilleurs propriétés mécaniques, tandis que les sols à granulométrie uniforme démontre un comportement t mécanique médiocre que les sols bien gradués c) Estimer l ordre de grandeur de perméabilité de sol (sol perméable, imperméable, etc..); d) estimer la perméabilité des sables k (mm/s) = 10 D 2 10 avec D 10 en mm/s pour un sable uniforme lâche ou k (m/s) = 0,01 (D 10 ) 2 pour 0,1 D 10 (mm) 3; pour pierre concassée k =0,001 (d 100 ) 1,4 ; pour agrégat rond k 0,001 (d 1,5 100 ) avec d 100 la dimension nominale en mm et k (m/s); e) Estimer le potentiel de ségrégation de matériaux; f) Estimer le potentiel d érosion de sol; g) Estimer les propriétés mécaniques des sols granulaires ( ) à partir des corrélations empiriques i et la compacité de sol; h) Se prononcer sur l origine de sol; a) dimensionner les filtres: D 15 filtre/ D 85 sol <5; D 15 filtre/d 15 sol <20; D 50 filtre/d 50 sol <25; b) Déterminer si un sol est stable au sein d un filtre : Sols stables : 1) sol cohérent avec I P 15; 2 ) Sol à granulométrie serrée avec C u 3; 3) sol, bien gradué avec C u 4; c) Estimer le potentiel de traitement par compactage dynamique; d) Déterminer la méthode de drainage de sol pour les projets de drainage; e) estimer la possibilité d'injection des sols; 27 f) estimer la remontée capillaire dans les sols;.h c (mm) = 155/D 10 (mm)

28 Type de sol Gravier fin Sable grossier Sable fin Silt Argile Remontée capillaire (m) 0,02-0, ,15 0, ; a) estimer la susceptibilité au gel des sols; un sol n'est pas affecté par le gel si soit, c u >5 et<3% de particules <0.02 mm; soit si C U <5 et <10 de particules sont <0.02 mm; b) Estimer l ordre des grandeur de CBR, module de réaction; c) évaluer l'utilisation du matériau comme sol d'emprunt granulaire; d) Estimer grossièrement la compactabilité. Par exemple, un sable ayant un coefficient d uniformité inférieur à 4 est difficile à compacter (Tessier, 1989). si Cu est petit, le sol est peu compact, mal gradué ou non compactabe. Par conte, quand Cu est grand, le sol peut être compact, sol bien gradué et compactable. Choisir la méthode de compactage qui convient au type de sol. Par exemple, les rouleaux à pieds de moutons convient aux sols avec plus de 20% au tamis 0,075 mm (sol à grains fins), tandis que les rouleaux à pneus (pression 400 à 550 kpa) conviennent aux sols à grains grossiers plus ou moins propres contenant 4 à 20 % passant au tamis 0, mm ; les rouleaux lisses vibrants conviennent aux sols granulaires propres avec moins de 4% de passant au tamis 0,075 mm. 28

29 Tableau : Propriétés de drainage, de capillarité et de susceptibilité au gel des sols en fonction de leur valeur de D 10, Hunt (1984) D 10 (mm) 0,4-0,2 0,2-0,074 0,074-0,020-0,01 0,020 0,01 Drainage Gravitair Gravitaire Gravitaire Gravitaire Faible k (m/s) e bon passable lent x x Capillarité (m) Néglige Faible Modéré Modéré à Élevé able 0,45 2,1 élevé 8 0,15 5 Susceptibilité Non Faible Modéré à Élevé Élevé à au gel gélif élevé modéré 29

30 Adjectifs qualitatifs Dans la description des sols, on utilise différents adjectifs relatifs à différentes propriétés des sols. Pour la granulométrie, on utilise des adjectifs suivants en fonction du pourcentage des particules, tableau 5. Tableau 5:Différents adjectifs utilisés pour décrire la granulométrie d un sol Adjectif Exemple Pourcentage dans le mélange Nom Gravier, sable, silt, argile 35 ou fraction dominante et Et gravier, et sable 35 % adjectif (eux) Graveleux, silteux, etc un peu Un peu de sable traces Traces de sable, trace de silt 1 10 % 30

31 Compacité La compacité est relative aux sols granulaires. Tableau 6 : Compacité des sols granulaires selon les valeurs de N SPT. État de compacité Indice N (SPT) (coups/300 mm) relative en place Très lâche Lâche (pénètre facilement par le doigt) g) Compact (pénètre facilement par le crayon) Dense (pénètre avec effort par le crayon) Très dense (ne peut être pénétré par le crayon) > 50 31

32 Consistance: La consistance it est relative lti au degré éd'dhé d'adhérence entre les particules du sol et tàl la résistance offerte aux forces qui tendent à déformer ou à rompre l'agrégat. Tableau 7: Classification des sols cohérents selon leur consistance Consistance Identification au chantier Tè Très molle Sol pénétré ét é facilement de quelques centimètres par le poing Molle Ferme Sol pénétré facilement de quelques centimètres par le pouce Sol pénétré de plusieurs pouces par le pouce avec un effort modéré Raide Sol marqué facilement par le pouce, mais pénétré avec beaucoup d'effort Très raide Sol rayé facilement par l'ongle du pouce Dure Sol rayé difficilement par l'ongle du pouce 32

33 Tableau 8 : Consistance des sols cohérents selon leur résistance au cisaillement non drainé Consistance Très molle Molle Ferme Raide Très raide Dure Résistance au cisaillement non-drainé c u (kpa) < >200 33

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35 Sensibilité: Le terme sensibilité se rapporte aux effets du remaniement sur la consistance de l'argile, quelle que soit la nature physique des causes du changement d'état. On exprime le degré de sensibilité S t d'une argile par le rapport entre la résistance à la compression simple d'un échantillon non remanié (intact) à la résistance après remaniement du même échantillon à la même teneur en eau: S t = c u /c r. Les différentes classes de sensibilité définies par le Manuel Canadien d'ingénierie des Fondations (1994) sont les suivantes: Sensibilité : S t Faible : S t < 2 Moyenne : 2 < S t <4 Forte : 4 <S t <8 Très forte : 8 < S t <16 Argile sensible S t >16 35

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38 Texture, structure Le terme texture est relatif au degré de finesse et d'uniformité d'un sol. On utilise pour décrire la texture, des expressions comme farineux, lisse, rugueux ou à arêtes vives, suivant la sensation produite par le frottement du sol entre les doigts. Le terme structure est relatif au mode d'arrangement macroscopique des particules du sol dans l'agrégat. Les structures suivantes sont communes aux sols granulaires : A) Stratification : Superposition de couches de granulométrie ou de couleur différente. Si les couches ont une épaisseur inférieure à environ 6 mm, le matériau peut être décrit comme laminé; B) Lenticulaire : Inclusion dans la masse de cavités remplies de sol de types différents. 38

39 Les structures macroscopiques communes aux sols à grains fins sont : a) Structure varvée, quand le sol est composée de strates alternées de silt et d argile ou de sable fin d épaisseurs variables de quelques q mm à plusieurs décimètre.; b) Structure fissurée; c) Structure à blocaux. Quand un sol cohérent peut être facilement brisé en petites mottes angulaires qui résistent à de nouvelles ruptures; d) Structure lenticulaire. Quand le sol contient des petites lentilles de sable dispersées à travers une masse d argile; e) Structure cimentée.; f) Structure homogène (massive). 39

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42 Humidité Il faut indiquer l état d humidité de sol selon sa teneur en eau. Pour les tills ou les sols granulaires contenant un certain pourcentage de sols fins, la terminologie suivante est recommandée : a) Très sec : préssé dans la main, le sol ne montre aucune cohésion ni adhérence; b) Sec : Pressé dans la main, le sol n humidifie pas ou très pei la paume, sans montrer de cohésion. Un sol sec a une apparence poussiéreuse.; c) Humide : Pressé dans la main, le sol humidifie la paume, avec adhérence des particules fines. UN sol humide n est pas poussiéreux; d) Très humide : Lorsqu on o manipule le sol, il tache les instruments, ts, sac ou récipient, et un peu d eau libre est visible en surface par luisance. L eau est expulsée par densification; e) Saturé. Quand on note la présence d eau gravitaire dans le sol. 42

43 Couleur La couleur d un sol doit être notée avant que l échantillon ne sèche. La couleur d un sol peut être très indicative en terme de: 1) Remblai ou sol naturel; 2) Niveau d oxydation; 3) Niveau de la nappe phréatique (argile grise ou brune de croûte); 4) Présence d ocre ferreux (exemple de colmatage des drains français par l ocre); 5) Présence de matières organiques; 6) Contamination 43

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45 Odeur Quand le sol est à l état humide, l odeur qu il dégage est souvent due à la présence de matières organiques. La présence de contaminant affecte également l odeur du sol. Gel Les sols gelés doivent être identifiés comme tels qu on les prélève, en fonction de la température et de leur rigidité, en apportant une attention particulière à la présence ou à l absence de cristaux et de lentilles de glace. 45

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47 Plasticité: Un sol ou une fraction de sol, est dit plastique si, dans un certain intervalle de teneur en eau, il peut être roulé en fils de faible diamètre sans se rompre. La plasticité est une propriété colloïdale. En effet, aucun minéral n'est doué de plasticité à moins d'être réduit en une poudre composée de particules colloïdales. En fait, la plasticité ne se manifeste que pour un très petit nombre de colloïdes. Le quartz en poudre n'est jamais plastique quelle que soit sa teneur en eau et son degré de finesse, mais tous les minéraux argileux le sont. Les sols contenant t des éléments très fins sont pratiquement t tous plastiques, parce qu'ils renferment tous des minéraux argileux. À l'état plastique comme à l'état solide, les éléments très fins du sol sont doués de cohésion ou capacité de résister aux efforts de cisaillement. 47

48 Abaque de plasticité La figure ci-après montre l abaque de plasticité proposé par Casagrande (1947). La droite A représente une limite empirique; elle passe par le point avec la limite de liquidité de 20 sur l axe horizontale et le point avec une limite de liquidité de 50 et un indice de plasticité de 22. L équation de la droite A est donc : I P = 0,73 (W L 20). La droite A représente, selon Casagrande, la frontière entre les argiles inorganiques (CL-CH) CH) qui sont généralement situées au-dessus de la droite et les sols plastiques contenant des matières organiques (OL-OH) qui sont en-dessous de la droite A. Les travaux de Seed et al., 1964 indiquent qu il existe une zone de chevauchement. Les silts et les argiles silteux non organiques (ML et MH) se retrouvent également sous la droite A, sauf pour les silts avec une limite de liquidité inférieure à 30 qui se situent légèrement au-dessus de la droite A. Pour les sols avec W L < 25, il existe un chevauchement de plusieurs groupes de sol dans la zone hachurée. 48

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53 Utilité des limites d'atterberg: Les limites it de consistances sont utiles pour : 1) Déterminer l'activité du sol par le rapport A= I P /(%<0.002 mm); 2) Estimer la plasticité de l argile; 3) Permet la classification de sol selon l abaque de Casagrande; 4) Apprécier la consistance de matériau (Comparer la teneur en eau avec les limites de consistance); 5) Déterminer la protection de gel dans le cas des projets routiers (voir les normes du MTQ); 6) Estimer le potentiel de retrait et de gonflement de sol; 7) Estimer le potentiel d assèchement d argile par les arbres; 8) Estimer le potentiel d absorption de contaminant; 9) Estimer le potentiel thérapeutique des argiles; 10) Estimer la sensibilité d argile; 53

54 Tableau : Potentiel de changement volumique des sols en fonction de leur caractéristique de plasticité, Gibbs (1956). Potentiel de changement I P (%) W L (%) W S (%) volumique Faible Moyen Élevé Très élevé

55 6.0 Identification des différents types de sol 6.1 Identification des sols granulaires L identification d un sol granulaire (blocs, cailloux, gravier et sable) doit être conforme à leur granulométrie. Il est important de bien noter la grosseur maximale des particules observées dans une tranchées ou une coupe. Dans les forages, la grosseur maximale des particules est limitée par la dimension de l échantillonneur. Un sol granulaire peut contenir un pourcentage appréciable de sol à grains fins, ce qui lui confère certaines des caractéristiques propres à ce groupe. La portion de sol à grain fin doit être indiquée en utilisant les adjectifs appropriés. 55

56 6.2 Identification des sols fins L identification d un sol à grains fins (silt ou argile) doit être conforme aux indications des essais qui suivent de manière à les identifier sur place. Si un sol à grains fins contient du sable ou du gravier, il faut indiquer la portion et la grosseur maximale des particules, compte tenu de la dimension maximale permise par l échantillonneur. A) Essai de réaction aux vibrations ou essai de dilatance Pour différencier le silt d argile on effectue l essai de vibration ou de dilatance suggéré é par Rutledge (1940). Cet essai est réalisé sur la fraction de sol passant au tamis numéro 40 (0,42 mm). 56

57 A) Essai de lustre Pour identifier un sol à grains fins, on peut y presser le plat d une lame de couteau ou d un ongle en appuyant fortement. Si la surface devient lustrée, on est en présence d argile. Si la surface est mate, on est en présence de silt. B) Essai de résistance à sec (résistance au broyage) La résistance d un échantillon sec d un sol à grains fins broyé entre les doigts donne une indication des proportions relatives de silt ou d argile. Si le sol réduit facilement en poudre, sa résistance à sec est faible, ce qui indique un pourcentage élevé de silt ou silt sableux. Si le sol de réduit difficilement en petits morceaux, plutôt qu en poudre, sa résistance à sec est moyenne, ce qui indique qu il s agit de plasticité moyenne ou d argile silteuse. 57

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