Plan détaillé. + projet de barrage en terre + conférence sécurité des barrages

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1 Plan détaillé 1. La mécanique des sols et l ingénieur 2. L objet de la mécanique des sols et les disciplines proches 3. Propriétés physiques des sols 4. Plasticité et résistance au cisaillement ; stabilité des pentes 5. Hydraulique des sols 6. Tassement et consolidation 7. Poussée et butée ; murs de soutènement 8. Fondations superficielles 9. Essais in situ et fondations profondes + projet de barrage en terre + conférence sécurité des barrages 1

2 Les domaines d application de la mécanique des sols Les ouvrages naturels Les ouvrages en sol Les ouvrages mixtes Les fondations d ouvrages et de bâtiments 2

3 Définitions et disciplines Roche Sol Mécanique des sols Mécanique des roches Géotechnique Géologie Hydrogéologie Pédologie Mécanique des milieux continus Historique de la méca sols Coulomb 1773 Terzaghi

4 1. La mécanique des sols et l ingénieur 2. L objet de la mécanique des sols et les disciplines proches 3. Propriétés riétés physiques des sols 4. Plasticité et résistance au cisaillement ; stabilité des pentes 5. Hydraulique des sols 6. Tassement et consolidation 7. Poussée et butée ; murs de soutènement 8. Fondations superficielles 9. Essais in situ et fondations profondes Poly page 15 4

5 Propriétés physiques des sols Sol squelette solide (grains) eau gaz eau libre - eau adsorbée air capilarité (succion) eau liaisons chimiques Classification granulométrique du squelette 200 mm... blocs enrochements 20 mm... cailloux 2 mm... graviers 0,2 mm... sable 80 µ µ... sable fin 2 µ... silt ou limon argile Sols grossiers Sols fins 5

6 Passants Courbe granulométrique 100% 60% 50% 0% 0,2µ 1µ 2µ 0,01 0,02 0,1 0,2 d mm Argile Silt Sable Graviers Cailloux sédimentation tamisage 0,08 mm 6

7 La structure des argiles Empilement de feuillets élémentaires (~ 10-9 mm), constitués de 2 structures : tétraédrique S i O 2 Si octaédrique Al (OH) 3 Al 3 types d argiles : kaolinite Al Si Al Si Liaison O, forte Liaison H, faible Si Si Al Si Si Al Si illite ions K +, liaison assez forte Al +++ Mg ++ montmorillonite Liaison H, très faible H 2 O Si Al Si Si Al Si 7

8 Le comportement des sols fins Sols fins < 20 µ eau adsorbée (f de surface spécifique) cohésion Limites d Atterberg : W P limite de plasticité W L limite de liquidité Etat solide Etat plastique Etat liquide 0 W r retrait W p W L W IP 8

9 Paramètres d état n.s r 1 n 1-n γ a = 0 γ eau w = 10 V A V W V S solide γ s = 26 à 28 e 1 1+e Teneur en eau Indice des vides Porosité Degré de saturation Sr = w= poids d'eau poids de solide e= volumes des vides volumes des grains n= volumes des vides volume total pourcentage de vides emplis d eau 9

10 Ordonnancement des poids volumiques 0 γ w γ d γ h γ sat γ s γ w = poids volumique de l eau γ s = poids volumique grains γ' = γ sat - γ w 3 = 9 γ d = poids volumique sec γ h = poids volumique humide γ sat = poids volumique saturé γ = poids volumique déjaugé γ γ w s,81 kn / m 26 à 27 kn / m 10 kn / 3 m 10 3

11 Essais d identification Teneur en eau w [%] étuvage Poids spécifique des grains γ s [kn/m³] picnomètre Poids volumétrique sec γ d [kn/m³] pesée Courbe granulométrique tamisage - sédimentation Limites d Atterberg W L, W P [%] Valeurs au bleu VBS 11

12 Classification triangulaire des sols fins (sols contenant moins de 30% d éléments de diamètre supérieur à 2 mm) % argile (< 2 µm) limon 10 sable sable limoneux argile sableuse argilo-sableux limon sableux argile limon argileux limon 30 argile 50 silteuse 60 limon arg-silteux limon silteux % sable (> 50 µm) % silts (2 à 50 µm) 70 silt

13 Diagramme de Casagrande 60 Indice de plasticité IP Argile minérale de faible plasticité Argile minérale de moyenne plasticité IP = 0,73 (W L - 20) Argile minérale de forte plasticité Argile organique et limon minéral de haute compressibilité Limon minéral de faible compressibilité LIMITE DE LIQUIDITE w L Limon minéral de compressibilité moyenne et limon organique 13

14 Classification des sols (RTR) 1/3 S o ls F IN S A d max 50 mm et d 35 < 0,08 mm VBS 2,5 ou IP < IP 25 ou 2,5 < VBS 6 25 < IP 40 * ou 6 < VBS 8 IP > 40 * ou VBS > 8 A 1 : lim ons peu plastiques, silts alluvionnaires, sables fins peu pollués, arènes peu plastiques... A 2 : sables fins argileux, lim ons, argiles et m arnes peu plastiques, arènes... A 3 : argiles et argiles m arneuses, lim ons très p lastiq u es... A 4 : argiles et argiles m arneuses très plastiques 14

15 Classification des sols (RTR) 2/3 S o ls s a b le u x o u graveleux avec fines B D m a x 50 m m et d 35 0,08 m m d 12 0,08 m m d 70 < 2 m m 0,1 VBS 0,2 d 12 0,08 m m d 70 < 2 m m V B S > 0,2 d 12 0,08 m m d 70 2 m m 0,1 V B S 0,2 d 12 0,08 m m d 70 2 m m V B S > 0,2 d 12 < 0,0 8 m m d 35, V B S 1,5 * ou IP 12 d 12 < 0,0 8 m m d 35, V B S > 1,5 * ou IP > 12 B 1 : sables silteux... B 2 : sables a r g ile u x (p e u a r g ile u x )... B 3 : graves s ilte u s e s... B 4 : graves a r g ile u s e s (p e u a r g ile u s e s )... B 5 : sables et graves très silteux... B 6 : sables et graves argileux à très a r g ile u x. 15

16 Classification des sols (RTR) 3/3 Sols com portant des fines et des gros élém ents C d max > 50 m m d 12 < 0,08 mm ou d 12 > 0,08 mm et VBS > 0,1 Argiles à silex, argiles à meulière, éboulis, m oraines, alluvions grossières. 16

17 Plus de 50 % des éléments > 0,08 mm) GRAVES SABLES Définitions Symboles Conditions Appellations D C 60 4 Gb u = > D Grave propre Plus de 50 % des éléments > 0,08 mm Ont un diamètre de > 2 mm Plus de 50 % des éléments > 0,08 mm Ont un diamètre de < 2 mm Moins de 5 % d'éléments < 0,08 mm Plus de 12 % d'éléments<0,08 mm Moins de 5 % d'éléments < 0,08 mm Plus de 12 % d'éléments<0,08 mm Gm GL GA Sb Sm SL SA C c 10 2 ( D ) 30 = compris entre 1 et 3 D x D Une des conditions de Gb non satisfaite Limite d'atterberg au-dessous de A (voir p. 8) Limite d'atterberg au-dessus de A (voir p. 8) C C D = D 60 u > ( D ) 30 c D x D = compris entre 1 et 3 Une des conditions de Gb non satisfaite Limite d'atterberg au-dessous de A (voir p. 8) Limite d'atterberg au-dessus de A (voir p. 8) bien graduée Grave propre mal graduée Grave limoneuse Grave argileuse Sable propre bien graduée Sable propre mal graduée Sable limoneuse Sable argileuse Lorsque 5 % < inférieur à 0,08 mm < 12 % on utilise un double symbole Classification de laboratoire des sols grenus 17

18 Classification rapide des sols fins PROCEDURE D'IDENTIFICATION SUR CHANTIER (poids des fractions estimées) SYMBOLE DESIGNATION géotechnique La moitié des éléments ou davantage sont < 0,08 mm SOLS FINS - ARGILE et LIMON Limite de liquidité < 50 % Limite de liquidité < 50 % Détermination de la plasticité sur chantier Agitation Consistance Résistance à 4a 4b sec 4c 5 6 Rapide à Nulle Nulle Lp Limons peu lente plastiques Nulle à lente Moyenne Moyenne à grande Lente Faible Faible à moyenne Lente à nulle Faible à moyenne Faible à moyenne Nulle Grande Grande à très grande Nulle à très lente Faible à moyenne Moyenne à grande Ap Op Lt At Ot Argiles peu plastiques Limons et argile organiques peu plastiques Limons très plastiques Argiles très plastiques Limons et argiles organiques très plastiques Les matières organiques prédominent Reconnaissable à l'odeur, couleur sombre, texture fibreuse, faible densité humide T Tourbes et autres sols très organiques 18

19 Essai PROCTOR γ d = 1+ 1 e w γ γs γd OPN Courbe de saturation γ w w + Wsat d = γ γs γ OPM OPN WOPN W = γ γ w s e S r w 19

20 20

21 21

22 Conditions de filtre Matériau à drainer : Matériau du drain : d D Condition de non entraînement des fines : D 15 < 5 d 85 Condition de perméabilité : D 15 > 0,1 mm Condition de propreté : D 05 > 0,08 mm Matériau uniforme : D D de l' ordre de 2 à 8 22

23 Dimensionnement de la transition granulométrique d une protection de berge en enrochement 0,1.d 50 (protection) < d 50 (transition) < 0,2.d 50 (protection) 45 mm 90 mm 100% 0,1 mm < d 15 (transition) < d 85 mm (berge) 50% BERGE PROTECTION 0% 0,02 0, mm silt sable graviers cailloux blocs 23

24 Cas d un sol à granulométrie discontinue 100% 50% 100 % 0% 0,02 0, mm silt sable graviers cailloux blocs D 85 =30 mm 24

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