etude d'une correlation entre les resistances au

ACIT géotechnique

ETUDE D'UNE CORRELATION ENTRE LES RESISTANCES AU CISAILLEMENT D'UN

ECHANTILLON REMANIE ET NON REMANIE D'UN MEME SOL

MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU

MASTER EN INGENIERIE DE L’EAU ET DE L’ENVIRONNEMENT

OPTION : Génie Civil

Présenté et soutenu publiquement par

ADJOUDON NGNINTEDEM Marius

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Travaux dirigés par :

Jury :

- Dr Abdou LAWANE (Président du jury) - M. Moussa LO - M. Arnaud OUEDRAOGO - M. Issa MADOUGOU - Mme GOMIS/ Marie Thérèse M. MBENGUE

Promotion

2015-2016

Mme GOMIS/ Marie Thérèse M.

MBENGUE

Assistante d’enseignement et de recherche Fondation 2iE

Mr MONE Ousseni

Directeur technique

Acit géotechnique

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ETUDE D'UNE CORRELATION ENTRE LES RESISTANCES AU CISAILLEMENT D'UN ECHANTILLON REMANIE ET NON REMANIE D'UN MEME SOL

Mémoire de fin d’étude de promotion 2015/2016 ADJOUDON NGNINTEDEM Marius Soutenue le 03 juillet 2017

CITATIONS

« Le savoir diffère autant de l’ignorance que la vie diffère de la mort »

« La satisfaction que donne une démarche ou une solution ‘‘acceptable’’ est l’obstacle le plus important à toute recherche d’une solution meilleure. »

Edward De Bono

Gabriel Girard

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DEDICACES

Je dédie ce mémoire à ma mère Madame NGNINTEDEM/NKENGOUA NGOUALA Thérèse et à mon oncle M. NKEMNI Michel. Seul Dieu pourra

vous récompenser pour tout ce que vous avez fait et que vous continuez à faire pour moi. Je ne peux vous montrer que de la gratitude.

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REMERCIEMENTS

Ce travail n’aurait pas pu être réalisé sans l’aide direct et indirect de plusieurs personnes. Je tiens donc à remercier Monsieur TOE Jean Marie directeur générale de ACIT géotechnique pour la confiance faite en moi en me donnant l’opportunité de réaliser ce stage. Je remercie aussi Monsieur MONE Ousseni directeur technique de ACIT géotechnique et maître de stage pour l’appui, les idées et l’accompagnement qu’il m’a apporté durant ce stage. Je remercie Madame Marie Thérèse MBENGUE encadreur académique, pour son suivi, sa patience ses idées et les documents qui mon permis de réaliser le stage et la rédaction du document. Je remercie Monsieur SEONE Razak pour son aide apporté au laboratoire la formation sur l’utilisation des appareils et ses idées. Je remercie tous les employés du laboratoire de ACIT géotechniques qui m’ont aidé à réaliser tous mes travaux de ce stage tels que Monsieur Pascal, Monsieur KERE, Monsieur NIKIEMA Désiré, Monsieur BONKOUGOU Karim André, DIPAMA Julien, Monsieur Eladj OUEDRAOGO R. Anassé…

Je ne pourrais finir sans remercier mon oncle Monsieur NKEMNI Michel pour son aide, ses conseils et son accompagnement entière dans l’ensemble de mon cursus d’ingénieur et aussi d’être une source d’inspiration pour moi. Je remercie ma mère qui, sans son aide, je n’aurais même pas fait d’étude. Je remercie mon père Monsieur NGNINTEDEM André pour son soutien. Je remercie aussi mes frères et mes sœurs pour leurs soutiens inconditionnels depuis toujours. Je remercie Mireille LOMPO pour tout son immense apport qui m’a permis d’obtenir le stage, le réaliser jusqu’à la fin et rédiger ce document.

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RESUME

Pour la réalisation d’un ouvrage de génie civil, la maîtrise de la stabilité du sol est primordial pour assurer la longévité et la bonne utilisation de cet ouvrage. Et dans ce

sens la connaissance de la résistance de ce sol, plus précisément sa résistance au cisaillement est absolument nécessaire. Lors de l’étude des résistances au cisaillement la plupart des cahiers des charges ne prennent en compte que la résistance des essais

menés sur les prélèvements intacts ou non remaniés. Et vu le temps mis, le coût, les difficultés liées au prélèvement, la conservation et les questions des sécurités, nous nous

demandons s’il ne serait pas mieux d’utiliser résistances données par les prélèvements remaniés pour effectuer les travaux.

C’est dans cet optique que nous avons mené des études sur les deux types de prélèvements, pour voir si les résultats donnés par les échantillons remaniés pourraient mettre les ouvrages plus en sécurité, et aussi, s’il existe une corrélation entre les

résistances de ces deux types de prélèvements d’un même sol.

Les études menées sur trois types de sols différents, ont montré que les résistances des échantillons remaniés étaient toujours inférieures à celles des échantillons non remaniés.

Mais aussi qu’il existe une corrélation linéaire entre les résistances des deux types de prélèvements d’un même sol. Avec des coefficients de corrélations linéaires tous supérieurs à 0,9 sur les essais consolidés - drainés, consolidés - non drainés et non

consolidés - non drainés.

Mots clés : Cisaillement, Consolidation, Rupture, Tassement, Remanié. .

v



ABSTRACT

For the realization of a civil engineering structure, the control of the stability of the soil is essential to ensure the longevity and the good use of this structure. And in this sense, knowledge of the resistance of this soil precisely its resistance to shear is absolutely necessary. In the study of shear strengths most of the specifications take into account only the resistance of the tests carried out on intact or non-reworked samples. In view of the time taken, the cost, the difficulties related to collection, conservation and questions of safety, we questioned the use of the resistances given by the reworked samples to carry out the work in place of those of the intact.

It is from this point of view that we have carried out studies on the two types of samples in order to look if the results given by the reworked samples make the civil engineering works more secure and also if there is any correlationship between the resistances of these two types of sampling from the same soil.

Studies on three different types of soil showed that the resistances of the reworked samples were always lower than those of the non-reworked samples. There are a linear correlationship between two types of sampling from same soil. With correlations coefficients given by the resistances of the two samples are all greater than 0.9 on the Unconsolidated – Undrained tests, Consolidated - Undrained tests and Consolidated - Drained tests

Key words: Shear, Consolidation, Rupture, Settlement, Reworked. .

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Listes des Abréviations

UU : Unconsolidated-Undrained (non consolidé non drainé)

CU : Consolidated-Undrained (consolidé non drainé)

CD : Consolidated-Drained (consolidé drainé)

NF : Norme Française

L.A. : Limites d’Atterberg

C : Cohérence entre les grains d’un sol

Cv : Coefficient de consolidation

Cu : Le coefficient d’uniformité de Hazen

Cc : Le coefficient de courbure,

UUI : non consolidé non drainé échantillon intact (non remanié)

UUR : non consolidé non drainé échantillon remanié

CUI : consolidé non drainé échantillon intact

CUR : consolidé non drainé échantillon remanié

CDI : consolidé drainé échantillon intact

CDR : consolidé drainé échantillon remanié

CBR : California Bearing Ratio

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Table des matières

CITATIONS .............................................................................................................................. i

DEDICACES ............................................................................................................................ ii

REMERCIEMENTS ............................................................................................................... iii

RESUME .................................................................................................................................. iv

Listes des Abréviations ........................................................................................................... vi

Table des matières .................................................................................................................. vii

Liste des tableaux .................................................................................................................... xi

Liste des figures ...................................................................................................................... xii

INTRODUCTION GENERALE DE L’ETUDE ................................................................... 1

CHAPITRE 1 : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE................................................................... 3

INTRDODUCTION : ........................................................................................................... 3

A. ESSAI DE CISAILLEMENT ....................................................................................... 3

L’essai de cisaillement ...................................................................................................... 3

Définition et but de l’essai .............................................................................................. 3

B. NOTION DE RESISTANCE ET RUPTURE DES SOLS ......................................... 4

1. Résistance au cisaillement ......................................................................................... 4

a) Définition ................................................................................................................. 4

b) Détermination des paramètres C et F ...................................................................... 4

Mode de rupture et définition de la rupture ........................................................... 5

a) Mode de rupture ....................................................................................................... 5

b) Définition de la rupture ............................................................................................ 6

C. COMPORTEMENT DRAINE ET NON DRAINE D’UN SOL................................ 6

Introduction ............................................................................................................... 6

Comportement Drainé .............................................................................................. 7

Comportement non drainé ........................................................................................ 7

Comportement des sols d’origine ............................................................................. 8

a) Comportement des sols ............................................................................................ 8

b) Rapport du type de sol et de la droite de coulomb ................................................... 8

Les différents types de résistances au cisaillement ................................................. 8

Exploitation des calculs de cisaillement pour l’étude de la stabilité ..................... 9

CHAPITRE 2 : MATERIELS ET METHODE .................................................................. 10

A. MATERIELS UTILISES ........................................................................................... 10

Matériels de prélèvement des échantillons ............................................................ 10

viii



Matériels d’exécution des essais en laboratoire .................................................... 10

a) Le matériel d’essai proprement dit ........................................................................ 10

b) Matériels complémentaires .................................................................................... 13

c) Le Local d’essai au laboratoire .............................................................................. 13

B. MATERIAUX ETUDIES ........................................................................................... 13

Introduction ..................................................................................................................... 13

Les sols et leurs sites ................................................................................................ 13

a) Les sites de prélèvements ....................................................................................... 13

b) Description physique des sols. ............................................................................... 14

Analyse granulométrique. ....................................................................................... 14

Résultats de l’analyse granulométrique par tamisage à sec. ......................................... 15

Analyse granulométrique par Sédimentation ................................................................ 15

Essais Proctor normal ............................................................................................. 17

a) Définition ............................................................................................................... 17

b) Echantillon 1 .......................................................................................................... 18

c) Echantillon 2 .......................................................................................................... 18

d) Echantillon 3 .......................................................................................................... 19

Les limites d’Atterberg (LA.) ................................................................................. 20

a) Définition ............................................................................................................... 20

b) Echantillon 1 .......................................................................................................... 21

c) Echantillon 2 .......................................................................................................... 22

d) Echantillon 3 .......................................................................................................... 23

Synthèse des caractéristiques du sol ...................................................................... 24

C. METHODE ET EXECUTION DES ESSAIS ........................................................... 24

Introduction ............................................................................................................. 24

a) Type Non consolidé - Non drainé (essai UU) ........................................................ 24

b) Type Consolidé - Non drainé (essai CU) ............................................................... 24

c) Type Consolidé - Drainé (essai CD) ...................................................................... 24

Les Prélèvements ..................................................................................................... 25

a) Exécution des prélèvements ................................................................................... 25

Méthode et principe de l’essai de cisaillement ...................................................... 25

Principe d’exécution de l’essai ...................................................................................... 25

Description des étapes de chaque essai .................................................................. 26

a) Les différents échantillons ..................................................................................... 26

b) Exécution des différents types d’essais .................................................................. 27

ix



c) L’essai proprement dit ........................................................................................... 27

Différentes formules utilisées pour interpréter les lectures. ................................ 29

CHAPITRE 3 : RESULTATS EXPERIMENTAUX-ANALYSES ET INTERPRETATIONS ........................................................................................................... 30

INTRODUCTION : ............................................................................................................ 30

A. PRESENTATION DES PARAMETRES D’ESSAI ................................................. 30

Les teneurs en eau et densités apparentes des échantillons ................................. 30

Vitesses et températures .......................................................................................... 31

B. PRESENTATION DES RESULTATS ...................................................................... 31

Résistances des essais............................................................................................... 31

L’angle de frottement interne et la cohésion. ........................................................ 32

C. ANALYSE ET DISCUSSION DES RESULTATS EXPERIMENTAUX .............. 33

Analyse et discussion des résultats des essais ........................................................ 33

a) Analyse des Résultats brutes portée sur la feuille d’essai ...................................... 33

b) Les résistances aux cisaillement ............................................................................ 34

c) Les paramètres C et � ............................................................................................ 34

Détermination d’une corrélation entre les résistances au cisaillement .............. 35

a) Echantillon 1 .......................................................................................................... 36

b) Echantillon 2 .......................................................................................................... 36

c) Echantillon 3 .......................................................................................................... 36

Détermination d’une corrélation entre les différents paramètres C et F .......... 40

a) Corrélation entre les cohésions .............................................................................. 40

b) Corrélation entre les angles de frottement internes ................................................ 41

D. INTERPRETATION DES RESULTATS EXPERIMENTAUX ............................ 41

Remarques et Observations .................................................................................... 41

Analyse et interprétations des résultats en fonction des paramètres .................. 42

CONCLUSION ET PERSPECTIVES ................................................................................. 44

Bibliographie ........................................................................................................................... 45

ANNEXES ............................................................................................................................... 47

Annexe 1 : Tableaux granulométriques des différents échantillons .............................. 47

ANNEXE 2 : Feuille d’essai de cisaillement ..................................................................... 50

Annexe 3 : Courbes Contraintes de cisaillement-déformation horizontale .................. 51

Annexe 4 : Courbes intrinsèque Contraintes de cisaillement contrainte normale (C & Φ) .......................................................................................................................................... 51

Annexe 5 : Courbes tassement-déformation horizontale ................................................ 52

x



Annexe 6 : Tableau et Courbes de consolidations (tassement-temps) ........................... 52

Table de consolidation ............................................................................................. 53

Annexe 7 : Tableau de relevé des lecture d’essai et de détermination des contraintes réelles et tableau d’analyse statistique des résultats........................................................ 55

Tableau des résultats bruts ............................................................................................ 55

Table d’analyse statistique des résultats bruts ............................................................. 56

ANNEXE 8 : Tableaux et courbes granulométrique des 3 sols ...................................... 57

Table d’analyse sédimentométrique échantillons 1 ..................................................... 57



Granulométrie générale des 3 échantillons ................................................................... 60

Courbes granulométriques/sédimentométriques des 3 échantillon ............................ 61

xi



Liste des tableaux

Tableau 1: calcul des stabilités en mécanique des sols ............................................................. 9 Tableau 2: Détermination des limites d'Atterberg Echantillon 1 ............................................ 21 Tableau 3 : Détermination des limites d’Atterberg Echantillon 2 ........................................... 22 Tableau 4 : Détermination des limites d’Atterberg Echantillon 3 ........................................... 23 Tableau 5: paramètres caractéristiques des 3 sols étudiés ..................................................... 24 Tableau 6: valeurs des teneurs en eau et densités apparentes échantillon 1 .......................... 30 Tableau 7: Tableau 4: valeurs des teneurs en eau et densités apparentes échantillon 2 ........ 30 Tableau 8: Tableau 4: valeurs des teneurs en eau et densités apparentes échantillon 3 ........ 30 Tableau 9: Résistances au cisaillement Echantillon 1 ............................................................. 31 Tableau 10: Résistance au cisaillement échantillon 2 ............................................................. 32 Tableau 11: Résistance au cisaillement échantillon 3 ............................................................. 32 Tableau 12: angle de frottement interne et cohésion échantillon 1 ......................................... 32 Tableau 13: angle de frottement interne et cohésion échantillon 2 ......................................... 33 Tableau 14:angle de frottement interne et cohésion échantillon 3 .......................................... 33 Tableau 15 : récapitulatif des résistances au cisaillement ...................................................... 34

Tableau 16: récapitulatif des paramètres C et � ..................................................................... 35 Tableau 17: Coefficient de corrélation Echantillon 1 ............................................................. 36 Tableau 18: Coefficient de corrélation Echantillon 2 ............................................................. 36 Tableau 19 : Coefficient de corrélation Echantillon 3 ............................................................ 37 Tableau 20 : Coefficient de corrélation sur les trois Echantillons .......................................... 38 Tableau 21: Corrélation entre les cohésions ........................................................................... 40 Tableau 22:Corrélation entre les angles de frottements internes ............................................ 41

xii



Liste des figures

Figure 1: Courbe contrainte-déformation ________________________________________ 4 Figure 2 : Courbe intrinsèque [τ (σ)] ____________________________________________ 5 Figure 3: variantes de courbes contrainte-déformations _____________________________ 6 Figure 4: appareil de cisaillement rectiligne à la boite de Casagrande ________________ 11 Figure 5:éléments constitutifs de la boite de Casagrande ___________________________ 12 Figure 6: courbe granulométrique et sédimentométrique de l'échantillon 1 _____________ 16 Figure 7: courbe granulométrique et sédimentométrique de l'échantillon 2 _____________ 16 Figure 8: courbe granulométrique et sédimentométrique de l'échantillon 3 _____________ 17 Figure 9 : courbe Proctor normale échantillon 1 __________________________________ 18 Figure 10 : courbe Proctor normale échantillon 2 _________________________________ 19 Figure 11 : Courbe Proctor normal de l'échantillon 3 ______________________________ 20 Figure 12: Limite de Liquidité Échantillon 1 _____________________________________ 21 Figure 13 : Limite de liquidité Echantillon 2 _____________________________________ 22 Figure 14 : courbe de détermination de a limite de liquidité WL3 de l'échantillon 3 _______ 23 Figure 15: Principe d'exécution de l'essai de cisaillement ___________________________ 26 Figure 16: courbe tassement-temps méthode du logarithme _________________________ 28 Figure 17: Courbe intrinsèque de corrélation linéaire UU __________________________ 38 Figure 18 : Courbe intrinsèque de corrélation linéaire CU __________________________ 39 Figure 19 : Courbe intrinsèque de corrélation linéaire CD __________________________ 39

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INTRODUCTION GENERALE DE L’ETUDE

Pour assurer une bonne réalisation à court et à long terme d’un ouvrage de génie civil, la maitrise de la stabilité des sols et des sous-sols sur les quels doit se reposer l’ouvrage est nécessaire. Pour ce fait, il est primordial de connaitre la résistance de ce sol. Cependant déterminer cette résistance est difficile surtout pour le cas des sols cohérents. De nombreux essais permettent de définir une résistance d’un sol : la résistance à la compression, l’essai CBR, l’essai pénétrométrique, l’essai pressiométrique, la résistance au cisaillement... Dans le cadre de l’étude de la résistance au cisaillement de sols, la plupart des cahiers de charges ne demandent que des résultats d’essais menés sur des échantillons intacts (non remaniés). Il est bien vrai que l’état des échantillons intacts est très proche de celui du sol in-situ ; mais les questions de gains en temps d’exécution, de facilitation de la réalisation de l’essai, et de coût global des essais nous poussent à nous demander si les résultats des essais de cisaillement menés sur les échantillons remaniés ne pourraient pas être utilisés en lieu et place des intacts pour déterminer une bonne résistance du sol. Cette question naît des faciles conditions d’exécution du prélèvement d’un échantillon remanié, de leur conservation, et de leur transport qui en plus d’être facile demandent moins de temps et de précautions que ceux d’un échantillon non remanié (intact).

Dans un article de recherche de 2001 An Earth Odyssey, intitulé ‘‘caractéristiques

géotechniques et analyse du potentiel de liquéfaction des sédiments récents et post-glaciaires du fjord du Saguenay, Québec (Canada)’’, (Francis Martin, 2001) certains chercheurs occidentaux ont déterminé les résistances au cisaillement des échantillons intacts et remaniés des sols dans une région canadienne du Québec. Dans cette étude on y remarque une grande variation entre les résistances au cisaillement des échantillons intacts et celles des échantillons remaniés d’un même sol ; Les résistances des intacts étant toujours supérieures à celles des remaniés.

C’est donc sur cette base et sur des expériences personnelles que le laboratoire de ACIT géotechnique s’est posé comme questions : la résistance au cisaillement d’un échantillon remanié est-elle toujours inférieure à celle d’un échantillon intact ? Et quelle relation ou corrélation existe-elle entre la résistance au cisaillement d’un échantillon intact et celle d’un échantillon remanié ? Pour réponde à ces questions des objectifs et hypothèses ont été fixés pour guider l’évolution des travaux et de recherche.

Pour mener cette étude, nous nous appuyons sur deux grandes hypothèses qui sont :

- L’utilisation de la résistance au cisaillement d’un échantillon remanié pour la réalisation d’un ouvrage met cet ouvrage dans les conditions de plus de sécurités.

- Il existe un moyen qui permettrait de déterminer la résistance au cisaillement d’un échantillon intact ou non-remanié à partir de celle d’un échantillon remanié d’un même sol.

Pour vérifier ces hypothèses et atteindre le but de notre étude, nous avons comme objectif général : la détermination d’une corrélation entre la résistance au cisaillement d’un échantillon remanié et la résistance au cisaillement d’un échantillon non remanié d’un même sol.

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Pour atteindre cet objectif, nous allons nous fixer deux objectifs spécifiques qui seront :

- Déterminer les résistances consolidés-drainés, non consolidés-non drainés et, consolidé non drainé des échantillons intacts et remaniés de 3 types de sols différents

- De comparer les résultats de ces essais sur les deux types de prélèvement (non remanié ou intact et remanié) d’un même sol.

Le travail effectué est présenté en trois grands chapitres, dont le premier montre une connaissance générale sur les essais cisaillement, particulièrement les essais de cisaillement direct à la boîte et les résistances au cisaillement. Le deuxième chapitre parle des méthodes d’étude et du dispositif expérimental mis en œuvre dans la réalisation des essais. Il va aussi parler des caractéristiques mécaniques des matériaux et les paramètres à déterminer dans notre étude. Les résultats des essais sont présentés et discutés au dernier chapitre.

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CHAPITRE 1 : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE

INTRDODUCTION : L’essai de cisaillement en générale est réalisé dans l’objectif de représenter les contraintes dans un sol, étudier la résistance au cisaillement de ce sol et évaluer le comportement de ce sol à court et à long terme.

Le cisaillement est une sorte de faille rupture souvent plane affectant un ensemble de roche ou de sol homogènes ou hétérogènes, en réponse à des contraintes tangentielles. (Dictionnaire Larousse , 2015) Ainsi lorsqu’un système de forces ou d’efforts est appliqué à volume précis de sol, il se développe des contraintes de cisaillement ; contraintes qui entrainent des déformations sur ce sol. Ces déformations peuvent être importantes le long de certaines surfaces appelées surfaces de glissement ou surfaces de rupture. (Laboratoire centrale de pont et chaussée, 1987)

A. ESSAI DE CISAILLEMENT

L’essai de cisaillement

Définition et but de l’essai

Définition Cinq types d’essais sont faits en laboratoire pour déterminer la résistance au cisaillement :

- L’essai à l’appareil triaxial de révolution - L’essai de compression simple

- L’essai de cisaillement direct à la boite

- L’essai au cisaillement direct alterné à la boite

- L’essai au scissomètre de laboratoire.

L’essai utilisé pour la réalisation de notre étude est l’essai de cisaillement direct à la boite de CASAGRANDE suivant la norme française NF P 94-071.

But de l’essai Le but de cet essai est de mesurer en laboratoire les caractéristiques de plasticités (rupture), d’un échantillon de sol fin soumis à un cisaillement direct selon un plan imposé à une vitesse suffisamment lente, pour que la pression interstitielle reste nulle tout au long de l’essai. Ou de soumettre à cet échantillon de sol à un effort appelé force ou effort de cisaillement, qui portera ce sol au cisaillement afin de tester sa résistance ou encore de soumettre deux matériaux différents, réalisation type « joints » à un effort qui produira le cisaillement afin de tester le glissement entre les deux matériaux.

Cela permettra de déterminer la résistance d’un sol sous les conditions données et aussi de déterminer deux paramètres de ce sol qui sont la cohésion “C” et angle de frottement interne

“F” entre les grains d’un matériau. C’est deux paramètres sont très utiles pour les études de stabilité de terrain. (université de liège, 2015)

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B. NOTION DE RESISTANCE ET RUPTURE DES SOLS

1. Résistance au cisaillement

a) Définition La résistance au cisaillement d’un sol est la contrainte de cisaillement maximale dans le plan de rupture que ce sol peut supporter à la rupture. (Laboratoire centrale de pont et chaussée, 1987)

Il n’est cependant pas toujours facile de définir cette résistance ; que ce soit dans les laboratoires ou dans le sol sur lequel l’ouvrage est construit.

Si on porte l’évolution, de la contrainte de cisaillement en fonction de la déformation dans le plan de cette contrainte de cisaillement on obtient le graphique indiqué sur la figure 1 ci-dessous.

Sur ce graphique la résistance au cisaillement peut être définie comme étant :

- La contrainte maximale de cisaillement τmax

- Une grande contrainte de τ correspondante à une déformation, très grande ε

- Une contrainte quelconque τ1 pris en fonction d’une déformation arbitraire ε1

Dans cette étude nous allons prendre comme résistance au cisaillement le maximum de

contrainte à la rupture τmax.

b) Détermination des paramètres C et F Après avoir déterminé les valeurs de la résistance au cisaillement, on porte ces valeurs sur un

graphique en fonction de la contrainte normale qui s’applique sur le plan de rupture.

Figure 1: Courbe contrainte-déformation

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Figure 2 : Courbe intrinsèque [τ (σ)]

Après avoir placé les points, on trace une droite qui sera le plus possible à équidistance par rapport tous les points du graphique. Cette droite est appelée “courbe intrinsèque”. L’angle

que forme cette droite avec l’axe des abscisses est appelé “l’angle F”. L’ordonné à l’origine de cette droite est appelé “la valeur de C”. (Laboratoire centrale de pont et chaussée, 1987)

L’équation de la droite est donc :

� = � + ��F

Cette équation exprime ainsi la loi de coulomb. (Laboratoire centrale de pont et chaussée, 1987)

Mode de rupture et définition de la rupture

a) Mode de rupture Il est difficile de décrire de façon précise le comportement d’un massif de sol depuis son

état initial jusqu’à la rupture ; la mécanique des sols se base sur des modes de rupture observés dans la nature pour développer des lois de comportement simplifiées. La nature montre l’existence de deux principaux modes de rupture :

– Les ruptures par glissement sur une surface ;

– Les ruptures par plastification et écoulement d’une masse de sol

La représentation de la résistance au cisaillement des sols par une relation entre la contrainte tangentielle τ et la contrainte normale σ correspond au premier mode de rupture, qui est celui qui a été mis en évidence et analysé le plus tôt. Les essais de cisaillement direct à la boîte en sont la traduction expérimentale. Les ruptures par plastification de la masse du sol sont plus difficiles à analyser et leur compréhension nécessite l’emploi de la théorie de la plasticité. (LAMRI, 2008)

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b) Définition de la rupture La rupture du sol peut être définie comme étant le moment ou le sol perd de son élasticité et entre dans la phase plastique ou lâche complètement. Dans la pratique, on apprécie mieux la rupture de l’éprouvette avec la déformation du sol. En effet, au cours de l’essai on détermine les valeurs des déformations, on les porte sur un graphique en fonction des contraintes qui les produisent.

Figure 3: variantes de courbes contrainte-déformations

En fonction de la nature du sol testé, on a deux allures possibles comme décrit sur la figure 3 :

- La courbe I présente un maximum. On admet que ce maximum τmax correspond à l’état

de rupture, la déformation continuant de croître au-delà de εI alors que la sollicitation

appliquée diminue ou, au mieux, reste constante. - La courbe II a une allure asymptotique : on définit arbitrairement la rupture à une valeur

maximale de la déformation (τlim correspondant à εII), au-delà de laquelle le

comportement de l’ouvrage est incompatible avec sa destination.

C. COMPORTEMENT DRAINE ET NON DRAINE D’UN SOL

Introduction La résistance au cisaillement d’un sol dépend de nombreux facteurs, tels que la nature et

l’état du sol, mais aussi l’intensité des efforts exercés et la manière dont ces efforts sont appliqués. Dans les sols saturés, cette résistance est liée uniquement au squelette solide du sol, puisque l’eau interstitielle n’offre aucune résistance aux efforts de cisaillement ou de distorsion. Elle ne dépend, de ce fait, que des contraintes effectives qui s’exercent aux points de contact des particules solides. Elle est donc directement influencée par les conditions d’application de ces efforts, conditions qui commandent la répartition des contraintes totales appliquées entre les phases liquide (pression interstitielle) et solide (contrainte effective) du sol, selon les relations connues :

�� = �� + �

� = �′

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Avec :

- � Contrainte total du sol ;

- �′ La contrainte effective du squelette solide du sol ;

- � La pression interstitielle de l’eau ;

- � et �′ les contraintes tangentielles du sol.

On distingue, de ce point de vue, deux grands types de comportement du sol :

- Le comportement drainé

- Le comportement non drainé

Comportement Drainé On parle de comportement drainé d’un sol lorsque l’application de l’effort vérifie l’une des conditions suivantes :

Elle est suffisamment lente, compte tenu de la perméabilité du sol ou plus précisément de la valeur du coefficient de consolidation Cv du sol et de la longueur du chemin de drainage, pour n’induire à aucun moment de surpression interstitielle importante dans l’éprouvette ou dans le massif de sol ;

- Elle doit durer assez longtemps pour que les surpressions interstitielles éventuelles se soient dissipées au moment où l’on veut mesurer ou calculer le comportement du sol.

Dans tous les cas où il y a absence d’eau, le sol a toujours un comportement de type drainé. Les surpressions interstitielles étant nulles (ou négligeables), les efforts appliqués sont transmis intégralement au squelette du sol et les contraintes induites sont des contraintes effectives. L’application de l’effort s’accompagne d’une variation de volume, plus ou moins importante selon les contraintes appliquées. Cette diminution de volume s’appelle tassement et traduit un rapprochement des grains et un volume égale d’eau interstitielle et d’air est expulsé du sol au fur et à mesure du chargement.

Les caractéristiques de résistance au cisaillement du sol dans un comportement drainé sont appelées caractéristiques drainées. Elles sont représentatives du comportement du squelette solide. (GONNOUNI, 2010)

Comportement non drainé

À contrario, dans le comportement non drainé, le chargement est assez rapide, compte tenu de la perméabilité du sol (ou de son coefficient de consolidation) et de la longueur du chemin de drainage, pour provoquer l’apparition de surpressions interstitielles qui ne peuvent se dissiper pendant la période considérée.

Dans les essais de laboratoire, on reproduit cette situation en interdisant l’écoulement de l’eau interstitielle hors de l’éprouvette, ce qui impose la constance du volume du sol, quand il est saturé.

8



En l’absence de drainage et de variation de volume, les composantes normales des contraintes induites dans le milieu par l’application de l’effort sont transmises presque intégralement à la phase liquide, sans modification notable des contraintes normales effectives dans le squelette.

Les caractéristiques de cisaillement du sol dans un comportement non drainé sont dites caractéristiques non drainées. Elles traduisent le comportement global des deux phases solide et liquide et n’ont de signification que tant que la proportion de ces deux phases n’est pas modifiée, c’est-à-dire tant qu’il n’y a pas de drainage.

Comportement des sols d’origine

a) Comportement des sols Le comportement des sols (drainé ou non drainé) correspond à la nature de ces sols à

l’origine. En effet pour les essais de cisaillement à la boite, nous avons deux types de sols possibles à étudier ; d’une part les sols pulvérulents ou grenus, et d’autre part les sols cohérents ou fins.

- Pour les sols pulvérulents ayant un grand coefficient de perméabilité, le comportement drainé est presque toujours observé quel que soit l’effort appliqué.

- Pour les sols cohérents ou fins et les sols pulvérulents ayant un faible coefficient de perméabilité, les deux conditions sont observables et dépendent de l’effort appliqué. En générale on observe le comportement non drainé de ces sols en cas de sollicitation rapide. Et le comportement drainé pour les essais lents.

b) Rapport du type de sol et de la droite de coulomb

Dans le cas des sols pulvérulents la droite de coulomb passe par l’origine ; c’est-à-dire

que “C” est nul et l’équation de coulomb devient : � = ��F

L’angle F dans ce cas peut être appelé angle de frottement et dépend principalement de la compacité du sol, de la forme et de l’état de la surface des grains solides.

Dans le cas des sols cohérents l’eau joue un rôle fondamental dans la résistance au cisaillement. Généralement, pour simplifier les choses seuls sont considérés les cas saturés.

Les valeurs de C et F obtenues dépendent essentiellement de la vitesse de l’essai et de la

perméabilité du sol, car l’un des paramètres déterminant est la pression interstitielle de l’eau, pression qui est directement lié aux conditions de drainages de l’essai.

Dans la pratique de l’essai, les contraintes totales s’exerceront sur l’échantillon mais les caractéristiques de cisaillement de ce sol cohérent dépendront largement des contraintes l’inter granulaires ou effectives qui seront supportées par le squelette solide du sol.

Les différents types de résistances au cisaillement

La plupart des sols naturels sont anisotropes. Pour cette raison, les différents types d’essais qui permettent de mesurer la résistance au cisaillement ne donnent pas tous les mêmes résultats.

9



Ainsi on peut définir plusieurs résistances au cisaillement, correspondant à des états de déformation différents :

- La résistance de pic, qui correspond à la structure initiale du sol est atteinte pour de petites déformations (de l’ordre du pour-cent) ;

- La résistance stabilisée après le pic, ou résistance à l’état critique, en général égale à la résistance que l’on obtient quand le sol est remanié et que la courbe “effort-déformation” a une forme asymptotique ;

- La résistance après de grands déplacements sur une surface de rupture, appelée résistance résiduelle.

Exploitation des calculs de cisaillement pour l’étude de la stabilité

L’exploitation des essais de cisaillement se fait pour deux principaux types de calcul des stabilités :

- Les calculs dits à court terme, qui correspondent à une situation faisant immédiatement suite à l’application rapide d’un effort et à laquelle sont associées les caractéristiques non drainées. Ces calculs sont habituellement effectués en contraintes totales dans les sols fins (pour les sols perméables inclus dans le calcul, on utilise simultanément les caractéristiques drainées et les contraintes effectives).

Les termes « rapide » ou « lent » caractérisant l’application de l’effort sont appréciés par référence à la vitesse de consolidation.

- Les calculs dits à long terme, qui correspondent à l’une des situations suivantes, auxquelles sont associées les caractéristiques drainées :

Application lente de l’effort (par rapport à la vitesse de dissipation des surpressions interstitielles),

Délai suffisant pour la dissipation des surpressions interstitielles après une application rapide de l’effort.

Le tableau 1 ci-dessous montre cette distinction qui est essentielle en Mécanique des sols. Des sols. (GUEYE, 2012)

Tableau 1: calcul des stabilités en mécanique des sols

Tableau1 : Calcul des stabilités en mécanique des sols

Types de sol

Perméabilité Types

de calculs

caractéristiques Contraintes

induites

Pression interstitielle

induite Drainage

Sol pulvérulents

ou grenus

Forte - moyenne

Long terme

Drainées Effectives u = 0 Autorisé

Faible Long terme

et court terme

Drainées Effectives u = 0 Autorisé

Sols cohérents

Faible – Très faible

Non drainées Total u ≠ 0 Autorisé

ou empêché

10



CHAPITRE 2 : MATERIELS ET METHODE

La réalisation des essais s’est faite en deux grandes phases :

- La phase prélèvement des échantillons sur le terrain en in-situ

- La phase exécution proprement dite des essais au laboratoire.

Ainsi pour chaque phase nous avions besoin d’un type de matériels propre à la phase

A. MATERIELS UTILISES

Pour la réalisation complète des essais plusieurs types de matériels ont été utilisés donc certains sur le site de prélèvement et d’autres en laboratoire.

Matériels de prélèvement des échantillons Le matériel que nous avons utilisé pour les différents prélèvements sont spécifique à ces prélèvements :

Comme matériel nous avons utilisé :

- Une pelle

- Une pioche

- Des tubes métalliques cylindrique de 10 cm de diamètres et 12cm de hauteur et une épaisseur de parois de 1mm

- Des sacs étanches

- De la paraffine

- Un maillet en bois

- Des couteaux

- Une balance

Matériels d’exécution des essais en laboratoire Pour réaliser l’essai en laboratoire on utilise deux types de matériels :

- Le matériel d’essai proprement dit

- Et les matériels complémentaires.

a) Le matériel d’essai proprement dit Il est essentiellement constitué de l’appareil de cisaillement rectiligne de Casagrande. L’appareillage spécifique de cette machine à l’essai comprend :

- Le bâti de consolidation ;

- La boîte de cisaillement ;

- Le dispositif d’application de l’effort normal sur l’éprouvette ;

- Le dispositif produisant le cisaillement ;

- Le système de mesure des efforts, des déplacements et du temps.

11



Figure 4: appareil de cisaillement rectiligne à la boite de Casagrande

Le bâti

Le bâti est indéformable sous l’effet des efforts appliqués. Il supporte la boîte de cisaillement et son châssis et les maintient avec une tolérance de ± 1°.

La boîte de cisaillement

Une boîte de cisaillement comporte les éléments suivants :

- Deux demi-boîtes, inférieure et supérieure, cylindriques intérieurement, de même

section droite carrée ou circulaire (L = 60 mm ± 0.1mm ou 100 mm ± 0.1mm) et de hauteur compatible à celle de l’éprouvette définie ultérieurement ; la demi-boîte supérieure est équipée de vis permettant un léger soulèvement afin d’éviter le frottement ;

- Un blocage ou une solidarisation des deux demi-boîtes de telle façon qu’elles aient le même axe intérieur de symétrie ;

- Un châssis étanche support de la demi-boîte inférieure ;

- Une plaque drainante à la base de la demi-boîte inférieure ;

- Un piston rigide muni à sa base d’une plaque drainante, l’ensemble glissant librement dans la demi-boîte supérieure. Ce piston possède en son centre, à sa partie supérieure, un logement pour rotule transmettant l’effort vertical.

12



Le dispositif d’application de l’effort normal sur l’éprouvette

Ce dispositif est constitué d’un piston qui coulisse verticalement dans la demi-boîte supérieure avec un effort normal N vertical bien précis

Le dispositif produisant le cisaillement

Il permet le cisaillement dû à vitesse constante grâce à un déplacement horizontal entre les demi-boîtes. Il est constitué :

- D’un anneau dynamométrique - D’un charriot dans lequel on vient placer la boite de Casagrande. Ce chariot est animé

par un moteur d’un mouvement de translation à vitesse constante et réglable.

Système de mesure

L’intensité de la force verticale constante (N) est connue avec une incertitude de 1/100 de sa valeur.

La mesure de l’effort horizontal (T) s’effectue au moyen d’un capteur avec une incertitude de 1/100 de la valeur maximale lue au cours de l’essai ou à l’aide d’un anneau dynamométrique.

Le déplacement vertical dans l’axe du piston placé à la partie supérieure de l’éprouvette, est mesuré par rapport à un repère fixe avec une incertitude de 0.05mm.

Figure 5:éléments constitutifs de la boite de Casagrande

13



Le déplacement horizontal des deux demi-boîtes l’une par rapport à l’autre est mesurée au moyen d’un capteur avec une incertitude de 0.05mm.

b) Matériels complémentaires Il comprend :

- Une balance de portée maximale et minimale compatible avec les masses à peser et telle que les pesées sont effectuées avec une incertitude de 1/1000 de la valeur mesurée

- Une enceinte thermique ou étuve de dessiccation à température réglable à 50°C et à 120°C

- Les outils nécessaires au découpage et à la préparation des éprouvettes (trousses coupantes, piston, spatule, …)

- Un chronomètre donnant la seconde.

La trousse coupante : Elle est fabriquée de façon à avoir un cylindre donc le contenu s’ajuste parfaitement dans les deux demi-boîtes de cisaillement. Les deux faces de la trousse sont planes et parallèles. Et sa hauteur est d’environ 2,5cm. Son diamètre est de 6 cm et sa surface latérale est parfaitement perpendiculaire aux deux surfaces horizontales.

c) Le Local d’essai au laboratoire Un thermomètre de contrôle est placé dans le local d’essai ou laboratoire. La température

de la salle d’essai est maintenue à 25°C avec une variation n’excédant pas 5°C pendant la durée de chaque essai. L’appareillage est en plus protégé du rayonnement solaire.

B. MATERIAUX ETUDIES

Introduction Pour avoir des résultats assez parlant nous avons effectué les mêmes types essais sur trois (3) types de sols cohérents de natures différentes tant sur les échantillons remaniés que sur les échantillons non remaniés. Comme indiqué plus haut (B.3.), sur ces différents sols nous avons effectués quatre (4) essais préliminaires qui ont permis l’identification des matériaux et une sorte de classifications de ces sols.

Les sols et leurs sites Les matériaux prélevés ont été faits sous la base des types d’essais désirés mais aussi du matériel disponible pour effectuer les prélèvements. Ainsi n’ayant pas de carottier propice disponible, nous avons extrait des sols assez mou offrant moins de résistance et nous permettant d’enfoncer des boîtes cylindriques de dimensions proches de celles d’un moule de compactage au Proctor normal.

a) Les sites de prélèvements Pour avoir des sols assez mous, nous avons effectué nos prélèvements sur des sites de bas fond ou la teneur en eau des matériaux est assez élevé.

- Bas fond de la zone de Saaba-congo (échantillon 1) - Barrages de Loumbila (échantillon 2)

14



- Barrage de Kamboinsé (échantillon 3)

L’extraction de chaque échantillon a été faite à des profondeurs différentes dépendant de la nature du sol retrouvé, de la végétation et de la qualité du sol.

C’est ainsi que nous avons les profondeurs de :

- 70 centimètres pour l’échantillon 1 du site de Saaba-Congo

- 55 centimètres pour l’échantillon 2 du site de Loumbila

- Et 115 centimètres pour l’échantillon du site de Kamboinsé.

b) Description physique des sols. Chaque échantillon est différent de l’autre sur l’aspect physique comme nous l’avons notifié ici.

- L’échantillon 1 :

Cet échantillon est un sol d’origine fluviatile car déposé dans le lit majeure d’un fleuve (aujourd’hui très asséché) pendant des décennies.

Cet échantillon a une couleur grise foncé et est très collant et même gonflant.


Le sol d’où provient cet échantillon est un sol cohérent altéré dû à l’altération des latérites sous l’influence du climat chaud et humide des environs.

Il est de couleur jaune-orangé avec une structure formée de grains pas très cohérents.


Comme l’échantillon 2, cet échantillon provient aussi de l’altération des latérites sous l’influence du climat chaud et humide des environs.

Ce sol présente des variations de couleurs donc la majeure partie est du jaune (plus de 95%) ensuite du gris clair (plus de 3%) et du rouge dit rouge rouille (environ 1%) probablement dû à la présence des ions ferriques (Fe3+)

Analyse granulométrique. Analyse Granulométrique par tamisage à sec

Cet essai permet de savoir la variation des grains de sol de ces matériaux. Elle s’effectue sur les grains d’échantillon sec. Cette détermination se fait par tamisage à travers des tamis à mailles carrées de dimensions variables de 0.08 mm à 100mm. La norme utilisée pour la réalisation de ces analyses granulométriques est la norme française NF P94-056. Dans le souci du respect des paramètres de sols donnés dans la norme française NF P94-071, les sols analysés doivent avoir

des grains de tailles inférieurs ou égales à 5mm (Φ≤5mm).

Pour s’assurer de ne pas avoir de perte, le matériau est initialement lavé au tamis de 0,08mm.

15



Les passants sont récupérés pour être analysés par Sédimentométrie tandis que les refus sont séchés et tamisés à sec.

Les différentes valeurs de l’analyse par tamisage à sec sont portées à l’annexe 1.

Résultats de l’analyse granulométrique par tamisage à sec. Les résultats donnés par la granulométrie montrent que la taille des grains de 3 sols est inférieure à 5mm avec :

- Echantillon 1 :0,08mm ≤ 17.07% < 5mm. 82,93% < 0.08mm D90 = 0,116mm

- Echantillon 2 : 0.08mm ≤ 21,16% < 5mm 78,84 % < 0,08mm D90 = 0,66mm

- Echantillon 3 : 0.08mm ≤ 20,69% < 5mm 79,31% < 0.08mm D90 = 0.35mm

Analyse granulométrique par Sédimentation Cette analyse est faite sur des échantillon dont la taille des grains inférieures à 0,08mm. La Sédimentométrie est nécessaire pour connaitre la taille des grains inférieurs à 0.08mm. Ainsi cette analyse a pour objet de déterminer la distribution pondérale de la taille des particules fines des sols. Par conséquent elle permet de compléter l’analyse granulométrique par tamisage à sec.

Ainsi, les analyses granulométrique et sédimentométrique faites sur les 3 échantillon nous ont permis d’avoir les figures 6, 7 et 8 ci-dessous correspondant respectivement aux échantillons 1, 2 et 3.

16



Figure 6: courbe granulométrique et sédimentométrique de l'échantillon 1


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,00010,0010,010,1110100

Po

uce

nta

ge t

amis

ats

cum

ulé

sE1

E1

Sable LimonGravier Argile

Ouverture des tamis Dimensions [mm] Equivalent sédimentométrie

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,00010,0010,010,1110100

Pou

cent

age

tam

isat

s cu

mul

és

E2

E2



17




Le tableau de granulométrique générale qui nous a permis de tracer ces différentes courbes est représenté dans l’annexe 8.

Essais Proctor normal

a) Définition Le compactage est l’ensemble des mesures prises pour augmenter la densité apparente

sèche��

�� du sol traité. Ce qui conduit à réduire son volume apparent (par diminution de

l’indice des vides). (J.M. TCHOUANI NANA, 1999, 2004)

La recherche de cette densité n’est pas le but final de cet essai. Elle est recherchée parce qu’elle entraîne d’autres conséquences :

- La première liée à la notion de compacité est la suppression ou du moins la limitation des tassements. Cet objectif qu’il soit spécialement recherché ou non est toujours atteint ou au moins partiellement par le compactage.

- La deuxième conséquence est la diminution de la perméabilité de la couche traitée afin de s’opposer à l’intrusion d’eau. (J.M. TCHOUANI NANA, 1999, 2004)

- Une troisième conséquence possible du compactage est l’amélioration des caractéristiques mécaniques qui en résultent généralement : portance et module de déformation, résistance à la compression et au poinçonnement, résistance au cisaillement qui est le but de notre recherche. Pour les sols fins comme ceux étudiés dans ce document, une réserve s’impose, une

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,00010,0010,010,1110100

Po

uce

nta

ge t

amis

ats

cum

ulé

s

E3

E3



18



augmentation de compacité pouvant à des teneurs en eau élevées, entraîner une diminution brusque de la portance et du module de déformation. En définitif, dans cet essai nous essayons de déterminer la densité optimale de chaque échantillon et la teneur en eau qui permet d’obtenir cette densité optimale. Encore appelé Optimum Proctor.

La norme utilisé pour réaliser les essais Proctor ici est la norme française NF P94-093.

b) Echantillon 1 La courbe de compactage est donnée à la figure 9 ci-dessous :

Figure 9 : courbe Proctor normale échantillon 1

La courbe de compactage au Proctor normal est donnée ci-dessous :

Sur cette l’optimum Proctor est donné comme un point de coordonnée (13,6 ; 1,88)

C’est-à-dire à l’optimum Proctor la densité sèche est de 1,88 pour une teneur en eau de 13,6%.

c) Echantillon 2 La courbe de compactage est donnée à la figure 10 ci-dessous :

1,68

1,72

1,76

1,8

1,84

1,88

1,92

10 10,5 11 11,5 12 12,5 13 13,5 14 14,5 15 15,5 16 16,5 17 17,5

densité-teneur en eau

19



Figure 10 : courbe Proctor normale échantillon 2

Sur cette courbe l’optimum Proctor est donné comme un point de coordonnée (17,2 ; 1.77)


d) Echantillon 3 La courbe de compactage (densité sèche-teneur en eau) est donnée à la figure 11 ci-dessous :

1,5

1,53

1,56

1,59

1,62

1,65

1,68

1,71

1,74

1,77

1,8

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Densité sèche-teneur en eau

20



Sur cette courbe l’optimum Proctor est donné comme un point de coordonnée (14,5 ; 1,9)


Les limites d’Atterberg (LA.)

a) Définition

Les limites d’Atterberg sont les paramètres géotechniques destinés à identifier un sol et de caractériser son état au moyen de son indice de consistance (NF P94-051)

La norme que nous avons utilisé pour la réalisation ces analyses sur les L.A. la norme française NF P94-051. Pour respecter cette norme, on sets assuré que la taille des grains de sols analysés soit inférieure à 400µm.

Figure 11 : Courbe Proctor normal de l'échantillon 3

1,62

1,66

1,7

1,74

1,78

1,82

1,86

1,9

1,94

9,5 10,5 11,5 12,5 13,5 14,5 15,5 16,5 17,5 18,5

Densité sèche-teneur en eau

21



b) Echantillon 1

Tableau 2: Détermination des limites d'Atterberg Echantillon 1

Echantillon 1

Limite de liquidité à la coupelle de Casagrande - WL Limite de plasticité au rouleau -

WP

Mesure N° 1 2 3 4 1 2

Nombre de coups - N 15 21 27 33 11 12

Numéro de tare 34 36 15 28

Masse totale humide(g) 45,6 43,23 47,89 43,41 24,95 23,25

Masse totale sèche (g) 39,76 38,18 42,32 38,58 24,38 22,63

Masse de la tare (g) 17,3 18,01 19,11 17,8 19,37 17,75

Masse d'eau (g 5,84 5,05 5,57 4,83 0,57 0,62

Masse du sol sec (g) 22,46 20,17 23,21 20,78 5,01 4,88

teneur en eau (%) 26,00 25,04 24,00 23,24 11,38 12,70

teneur en eau moyenne (%) 12,04

La figure 12 ci-dessous représente la courbe de détermination de la limite de liquidité de l’échantillon 1

Figure 12: Limite de Liquidité Échantillon 1

Le tableau ci-dessus permet de tracer la courbe de limite de liquidité et d’en déduire la limite de liquidité de l’échantillon. Et il nous permet aussi d’avoir la limite de plasticité.

Ainsi nous avons limite le liquidité WL1 = 24,45% et Limite de plasticité WP1 = 12,04%

Par conséquent l’indice de plasticité IP1 = WL1 – WP1 = 12,41

22



c) Echantillon 2

Tableau 3 : Détermination des limites d’Atterberg Echantillon 2

Echantillon 2

Limite de liquidité à la coupelle de Casagrande – WL2 Limite de plasticité au rouleau –

WP2 Mesure N° 1 2 3 4 1 2

Nombre de coups - N 16 22 28 34 19 37

Numéro de tare 34 36 15 28

Masse totale humide(g)

49,77 50,6 47,74 49,13 25,6 24,9


Masse de la tare (g) 38,1 38 37,1 37,5 18,7 18,4

Masse d'eau (g 3,57 3,8 3,15 3,44 0,9 0,8

Masse du sol sec (g) 8,1 8,8 7,49 8,19 6 5,7

teneur en eau (%) 44,07 43,18 42,06 42,00 15,00 14,04

teneur en eau moyenne (%) 14,52%


Figure 13 : Limite de liquidité Echantillon 2

Nous avons donc comme limite le liquidité WL2 = 42,9% et comme Limite de plasticité WP2 = 14,52%


23



d) Echantillon 3

Tableau 4 : Détermination des limites d’Atterberg Echantillon 3

Echantillon 3

Limite de liquidité à la coupelle de Casagrande – WL3 Limite de plasticité au rouleau –

WP3 Mesure N° 1 2 3 4 1 2

Nombre de coups - N 16 22 28 34 14 12

Numéro de tare 25 28 27 15 Masse totale humide(g)

48,75 49,27 48,77 50,13 26,24 25,79


Masse de la tare (g) 38,1 37,5 37,1 37,1 19,21 18,77

Masse d'eau (g) 2,64 2,86 2,79 3,04 0,85 0,83 Masse du sol sec (g) 8,01 8,91 8,88 9,99 6,18 6,19

teneur en eau (%) 32,96 32,10 31,42 30,43 13,75 13,41

teneur en eau moyenne (%) 13,58


Nous avons donc comme limite le liquidité WL2 = 31,65% et comme Limite de plasticité WP2 = 13,58%


Figure 14 : courbe de détermination de a limite de liquidité WL3 de l'échantillon 3

24



Synthèse des caractéristiques du sol Nous avons ainsi fait une synthèse des différents paramètres qui caractérisent nos trois échantillons dans le tableau ci-dessous :

Tableau 5: paramètres caractéristiques des 3 sols étudiés

Paramètres et caractéristiques

des sols

granulométrie Proctor Limites d’Atterberg

Sable (%)

Limons (%)

Argile (%)

densité sèche

γ

teneur en eau

optimale W(%)

Limites de

liquidité WL(%)

limites de

plasticité WP(%)

indice de

plasticité IP(%)

Echantillon 1 36 44 20 1,88 13,6 24,45 12,04 12,41

Echantillon 2 42,5 30 27,5 1,77 17,2 42,9 14,52 28,38

Echantillon 3 38,5 51,5 10 1,9 14,5 31,5 13,58 18,07

Pour effectuer le classement du sol (gravier, sable, limon, argile) nous avons utilisé les seuils granulométriques selon A.A.S.H.T.O.

C. METHODE ET EXECUTION DES ESSAIS

Introduction Dans l’étude de la résistance au cisaillement d’un sol, trois types d’essais sont définis selon qu’il y ait drainage ou non et consolidation ou non.

- Le type Non consolidé - Non drainé (UU)

- Le type Consolidé non - Drainé (CU) - Et le type consolidé - Drainé (CD)

La consolidation consiste à charger l’échantillon en le drainant jusqu’à ce que la pression interstitielle de l’eau présent dans l’échantillon soit totalement dissipée (u = 0).

a) Type Non consolidé - Non drainé (essai UU) Ici l’éprouvette (échantillon) ne subit aucun drainage ni aucune consolidation préalable sous

contrainte normale à l’essai. L’essai doit être assez rapide pour ne permettre aucun drainage (u ≠ 0).

Ce type d’essai est beaucoup plus utilisé pour l’étude des fondations.

b) Type Consolidé - Non drainé (essai CU)

Ici chaque éprouvette de sol est consolidée avant l’expérience, à une contrainte normale même que celle qu’elle subira pendant l’essai. La contrainte de cisaillement est assez rapide pour que le drainage n’ait pas le temps de s’effectuer. Donc pour que la pression interstitielle de l’eau dans le sol n’ait pas le temps de se dissiper (u ≠ 0).

c) Type Consolidé - Drainé (essai CD) C’est essai suit le même principe que celui de l’essai Consolidé - Non drainé. La seule

différence à ce niveau est que l’essai doit être assez lent pour permettre un drainage à fin que

25



la pression interstitielle de l’eau dans le sol soit nul (u = 0). (Laboratoire centrale de pont et chaussée, 1987)

Les Prélèvements

a) Exécution des prélèvements

Une fois sur le site de prélèvement, après avoir déterminé la surface sous laquelle l’échantillon sera prélevé, on effectue un décapage de la croute de terrain jusqu’à la profondeur désirée. On oint les parois internes de la boite cylindrique métallique. On place la boite verticalement sur le sol ; on la fait descendre dans les sol en s’assurant qu’elle descend de façon la plus verticale. Si le sol oppose une certaine résistance empêchant la pénétration de la boîte cylindrique dans le sol, grâce à un maillet en bois, on effectue des petits battages sur les parois du tube cylindrique. Dès que l’échantillon déborde la boîte, on l’extrait prudemment de la boite et on paraffine toutes les surfaces de l’échantillon en identifiant le haut et le bas. On les entrepose dans le sac étanche. Une fois ces extractions faites, avec une pelle on extrait les sortes de cônes laissés sur place par les boîtes jusqu’à la base et on conserve ceux-ci dans un sac étanches comme échantillons remaniés.

Après l’extraction de la première boite, on prélève la teneur en eau au cœur du sol et la profondeur à laquelle elle a été prélevé, afin de savoir la teneur en eau exacte sur le terrain.

Méthode et principe de l’essai de cisaillement Après avoir ramené au laboratoire les échantillons prélevés on exécute sur une partie de

l’échantillon remanié, les essais d’identification ; à savoir :

- L’essai granulométrique

- L’essai sédimentométrique

- Les essais Proctor normal et modifié

- Et les limites d’Atterberg.

Ces essais permettront de savoir le nom du matériau, la taille des éléments les plus grossiers et les limites de plasticité et d’élasticité de ce matériau.

Pour respecter la norme NF P94-071-1, la taille des grains du matériau utilisé doit être inférieure à 5mm.

Principe d’exécution de l’essai Le mode opératoire d’exécution complète d’un essai dépend non seulement de la nature de

l’échantillon (remanié ou non), mais aussi du type d’essai à effectuer (UU, CU ou CD). Néanmoins le principe de l’exécution reste le même pour tous les essais.

Principe : l’échantillon de sol a étudié est placé entre les deux demi-boîtes de telle sorte qu’il y ait capacité de déplacement horizontale des demi-boîtes l’une par rapport à l’autre. Un

piston va permettre d’exécuter sur le sol une contrainte normale verticale . Ce principe est représenté par la figure 14 ci-dessous.

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La demi-boîte inférieure est entrainée horizontalement à vitesse constante (dépendant du type d’essai). La force totale de cisaillement F est mesurée à l’aide d’un anneau dynamométrique fixé à la demi-boîte supérieure. Un comparateur mesure la déformation verticale de l’échantillon sous la contrainte normale.

L’échantillon subit donc un cisaillement direct rectiligne suivant un plan imposé sur lequel on exerce une contrainte normale déterminée.

Le déplacement horizontal entre les deux demi-boîtes peut se faire sur une distance maximale de 80mm ; sachant que le diamètre de l’échantillon placé entre les deux demi-boîtes est de 6cm, le cisaillement de sol peut être total si la résistance de celui-ci est assez faible.

Description des étapes de chaque essai Comme précisé plus haut, la réalisation de chaque essai dépend de la nature de chaque échantillon d’une part et du type d’essai d’autre part.

a) Les différents échantillons

(1) Les échantillons intacts Une fois au laboratoire, on repère le bas et le haut de l’échantillon. On extrait très

prudemment la paraffine de l’échantillon. Le sol étant sorti, on extrait grâce à la trousse coupante 1 ou 2 éprouvettes selon le nombre d’essais désirés et de la taille de l’échantillon récupéré. On essais de garder les surfaces supérieures et inférieures de l’éprouvette (trousse coupante) de façon les plus planes possible en évitant le plus possible les irrégularités.

(2) Les échantillons remaniés Les échantillons remaniés, une fois ramenés au laboratoire dans un sac, sont sortis, et on

effectue les essais d’identification du matériau.

Une fois ces essais effectués, on compacte l’échantillon remanié au Proctor normale avec une teneur en eau proche (si non égale) de celle du matériau sur le terrain.

Figure 15: Principe d'exécution de l'essai de cisaillement

27



b) Exécution des différents types d’essais Les essais de chaque type sont réalisés de la même manière sur les échantillons intacts que sur les échantillons remaniés. Ceci dans le but d’avoir des résultats comparables sur les mêmes bases et dans les conditions presque semblables.

(1) Essais non consolidés Pour Les essais non consolidé non drainé (UU), on essaie de mettre l’échantillon de sol

dans l’état de contrainte voisin à celui où il était en place. On applique sur respectivement sur 3 éprouvettes les contraintes effectives suivantes 50KPa, 100KPa et 200KPa. Il s’agit ici d’une “remise en état” et non pas d’une consolidation.

(2) Essais consolidés Pour les essais consolidés drainés ou non (CU, CD), on consolide 3 éprouvettes d’échantillon sous 3 pression différentes : 50KPa, 100KPa et 200KPa. On consolide l’échantillon sous ces pressions de sorte à dissiper toute la pression interstitielle. On laisse l’éprouvette sous cette charge de consolidation pendant 24 heures minimum. Mais dans le cas des argiles très imperméables, on laisse consolider pendant plus de 24 heures jusqu’à obtention d’une consolidation mécanique juste sous l’effet des charges mises.

c) L’essai proprement dit Après avoir terminé les opérations de consolidations ou non, on passe rapidement à l’exécution des essais. Mais avant l’exécution de l’essai on prend en parallèle les teneurs en eau de chaque échantillon avant essai.

Montage de l’échantillon dans la boite :

La disposition des différents éléments de la boite dépend du type d’essai à réaliser.

Pour les essais non drainés les éléments sont disposés du bas vers le haut comme suit : le bouchon de fermeture inférieur, une plaque opaque avec rayures, l’échantillon, une autre plaque avec rayures et le bouchon de fermeture ou piston de la boite.

Pour les essais drainés, les éléments sont disposés comme suivent : le bouchon de fermeture inférieur, une plaque drainante, une pierre poreuse, un papier filtre, l’échantillon, une autre pierre poreuse, une plaque drainante et le bouchon de fermeture ou piston de la boite.

Pour insérer l’échantillon dans la boite, on place la trousse coupante muni de l’éprouvette de l’échantillon sur la boite et on fait descendre soigneusement l’éprouvette grâce à un piston prévu pour cela.

Montage de la boite sur la machine :

On place la boite dans le chariot et place l’étrier de charge sur le piston de la boite. On plie le comparateur vertical. On relie l’anneau dynamométrique à la boite on s’assure que la boite est immobilisée, on le compense les jeux en mettant l’anneau légèrement en traction et on ramène tous les comparateurs à zéro. On s’assure que le plateau d’essai est horizontal grâce au niveau prévu pour cela et on bloque le plateau ; on applique sur l’éprouvette la charge normale désirée en plaçant doucement et sans choc les poids convenables sur le plateau de la machine.

On met à zéro le comparateur du dispositif de compensation et on s’assure que tous les comparateurs sont à zéro, on débloque le plateau pour laisser les charges se stabiliser enfin on

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insère la vitesse désirée, on désolidarise les deux demi-boîtes en enlevant les goupilles et on lance l’essai.

La vitesse d’essai

La vitesse de l’essais dépend du type d’essais et de la nature l’échantillon.

Pour les essais non drainés (UU et CU) la vitesse donnée par la norme NF P 94-071 est de 1,5mm / min.

Pour les CD la vitesse de chaque essai est calculée par la formule :

� = ��

�� (Jean-Pierre Magnan, 1985)

�� est déterminé à partir de la courbe de consolidation tassement-temps (voir annexe 6).

Il existe deux méthode de construction des Coubes tassement-temps. La méthode de la racine carrée dite méthode de Taylor et la méthode du Logarithme. Ces deux méthodes ont des spécificités différentes. La méthode de Taylor permet plus facilement de déterminer t90 alors que la méthode du logarithme permet de déterminer t100. Dans notre cas la méthode du logarithme est plus favorable c’est pourquoi c’est celle utilisé dans nos essais CD.

Description de la méthode du logarithme :

On trace pour chaque charge donnée la courbe des lectures au comparateur en fonction du logarithme du temps. Ensuite on trace des tangentes aux deux portions sensiblement droites de la courbe. Le point de rencontre de ces deux tangentes a pour coordonnées (t100 ; d100) comme indiqué sur la figure 15 ci-après. (Jean-Pierre Magnan, 1985)

Figure 16: courbe tassement-temps méthode du logarithme

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Lectures

La lecture se fait sur trois comparateurs (vertical, anneau dynamométrique et dispositif de compensation). Le comparateur vertical donne la déformation verticale ou tassement de l’éprouvette. Le comparateur de l’anneau donne la déformation horizontale ou cisaillement effectué sur l’échantillon et le comparateur de compensation donne les différentes valeurs d’évolution.

Les valeurs d’essai sont portées sur une feuille d’essai (voir annexe 2).

Fin de l’essai

Une fois l’essai terminé, on lance le processus de déchargement sur la machine. Lorsque le processus de déchargement est fini et que la machine est stable, on décharge les poids du plateau de la machine, on dessert l’anneau dynamométrique et la boite de cisaillement. On retire prudemment la demi-boîte supérieure, et on extrait l’échantillon déjà cisaillé.

On mesure le poids spécifique final. On examine le plan de cisaillement ou de rupture en notant les particularités. Et on prend la teneur en eau de l’échantillon (au cœur de celui-ci) après essai.

Différentes formules utilisées pour interpréter les lectures.

Diamètre corrigé : (�� )= � (�� )��.� (�� )

��

Section corrigée : �(�� )= �

�� × �

Contrainte normale : �(�� )=� (�� )× �

��× �(�� )

Effort de cisaillement : E (donné e par la machine en mm puis convertie en effort avec l’abaque d’étalonnage).

Contrainte de cisaillement : �� = �

��(� �)

Volume de l’échantillon : �(�� )= � (�� )× �(�� )

Masse volumique : � = � (�� )

�(�� )

Teneur en eau : � = � �

� � ; � � (�� ) � �(�� é� �� è�)

Vitesse de cisaillement : �� =

��(�� )

��(��)

Le coefficient d’uniformité de Hazen, Cu est défini comme suit : �� = � ��

� ��

Le coefficient de courbure, �� = (� ��)�

(� ��)(� ��)

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CHAPITRE 3 : RESULTATS EXPERIMENTAUX-ANALYSES ET INTERPRETATIONS

INTRODUCTION : Les différents essais ont été réalisés selon des paramètres dépendants spécialement des conditions dans lesquelles ils ont été exécutés.

A. PRESENTATION DES PARAMETRES D’ESSAI

Comme décrits dans les deux chapitres précédents, les essais ont été faits en respectant le plus de critères possible donnés dans la norme NF P94-071.

Les teneurs en eau et densités apparentes des échantillons Les teneurs en eau moyennes et les densités moyennes des essais sont classées dans les tableaux ci-dessous.

Tableau 6: valeurs des teneurs en eau et densités apparentes échantillon 1

ECHANTILLON 1 Type d'essai UUI UUR CUI CUR CDI CDR

Densité apparente de essai 1,846 1,84 1,847 1,86 1,878 1,88 Teneur en eau avant. essai(%) 16,164 16,352 16,992 16,906 16,997 17 Teneur en eau après. essai(%) 15,431 16,05 15,534 15,682 15,526 15,307

Tableau 7: Tableau 4: valeurs des teneurs en eau et densités apparentes échantillon 2

ECHANTILLON 2

Type d'essai UUI UUR CUI CUR CDI CDR Densité moyenne de l'essai 1,733 1,785 1,773 1,813 1,781 1,778

Teneur en eau avant essai(%) 27,213 25,2 25,21 25,024 25,339 25,057 Teneur en eau après essai(%) 24,738 22,229 22,779 22,238 22,175 21,627

Tableau 8: Tableau 4: valeurs des teneurs en eau et densités apparentes échantillon 3

ECHANTILLON 3

Type d'essai UUI UUR CUI CUR CDI CDR Densité moyenne de l'essai 1,885 1,885 1,886 1,885 1,886 1,885

Teneur en eau avant l'essai(%) 18,381 18,381 18,163 18,381 18,082 18,381

Teneur en eau après l'essai(%) 17,537 17,537 17,1 17,537 16,874 17,537

A chaque essai fait sur un échantillon remanié, la quantité d’eau est mise de telle sorte qu’elle se rapproche le plus possible de la teneur en eau de l’échantillon non remanié du même essai.

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Vitesses et températures - Les vitesses d’exécution utilisées pour chaque essai ont été prises dans la norme NF

P94-07. Ainsi pour les essais non drainés (UU et CU) nous avons pris comme vitesse

V = 1,5mm/minute. Pour les essais drainés, (CD) nous avons déterminé la vitesse en fonction de t100 donné par les courbes de consolidations tassement-log.temps (en minute) avec la formule

V =125/t100.

- Durant l’exécution de l’essai la température de la salle a été régularisé avec un climatiseur réglé à 25°C. ainsi nos estimations ont permis d’avoir comme variation de la température de la salle comprise entre 24°C et 29°C.

B. PRESENTATION DES RESULTATS

Les résultats expérimentaux obtenus dans la réalisation de nos essais sont présentés de deux façons :

- Les valeurs des résistances au cisaillement

- Les paramètres de stabilités (cohésion et angles de frottements interne)

Résistances des essais. Les résistances au cisaillement prises en compte dans ce rapport sont celles obtenues à la

rupture. C’est-à-dire les résistances maximales (τmax) pouvant être supporté par l’échantillon

avant la rupture.

Ces valeurs sont présentées dans le tableau ci-dessous :

Tableau 9: Résistances au cisaillement Echantillon 1

Résistances aux cisaillement Echantillon 1 (KPa) Essais 50KPa 100KPa 200KPa UUI 69,064 92,646 130,547 UUR 42,954 56,851 83,382 CUI 68,221 84,224 122,125 CUR 45,481 58,957 89,277 CDI 70,748 91,804 132,653 CDR 42,954 66,537 90,962

32



Tableau 10: Résistance au cisaillement échantillon 2

Résistances au cisaillement Echantillon 2 (KPa)

Essais 50KPa 100KPa 200KPa

UUI 53,903 71,590 92,646

UUR 32,847 40,849 56,851

CUI 57,272 64,852 92,646

CUR 32,847 40,270 57,272

CDI 54,745 75,801 96,857

CDR 35,795 42,112 63,168

Tableau 11: Résistance au cisaillement échantillon 3

Résistances au cisaillement Echantillon 3 (KPa) Essais 50KPa 100KPa 200KPa

UUI 70,327 104,438 144,865

UUR 44,639 61,483 90,541

CUI 72,432 101,069 142,759

CUR 45,481 58,957 89,277

CDI 74,117 101,069 144,865

CDR 42,954 66,537 90,962

L’angle de frottement interne et la cohésion. Une fois les valeurs des différentes résistances aux cisaillement obtenues, nous traçons les courbes contraintes-déformations (horizontale) des différents essais, les courbes intrinsèques et les courbes tassements-déformations(horizontale)

Ainsi, pour chaque essai nous avons chacune de ces trois courbes.

Nous avons porté en annexe l’exemple des courbes de l’essai CD non remanié de l’échantillon 2 (voir annexe 3, 4 et 5).

Les équations de coulombs données par les différentes courbes intrinsèque (fichier Excel joint) s ont permis d’avoir les différents angles de frottement et cohésion découlant de chaque essai. Ces valeurs sont représentées dans les tableaux ci-dessous.

Tableau 12: angle de frottement interne et cohésion échantillon 1

Echantillon 1

Essai cohésion angle de

frottement UUI 50 18 UUR 30 12 CUI 49 16 CUR 30 13 CDI 50 18 CDR 31 14

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Tableau 13: angle de frottement interne et cohésion échantillon 2

Echantillon 2



Tableau 14:angle de frottement interne et cohésion échantillon 3

Les tableaux détaillants tous les résultats trouvés à chaque niveau d’étude, les courbes

déformations-contraintes de cisaillement, les courbes de tassement-déformations horizontale et les courbes de contraintes normale-contraintes de cisaillement sont présentées en annexes (voir annexe 3 ; 4 et 5)

C. ANALYSE ET DISCUSSION DES RESULTATS

EXPERIMENTAUX

Analyse et discussion des résultats des essais Les résultats obtenus et représenté dans les paragraphes précédents sont tous différents. Pour nous assurer que ces valeurs ont un sens logique, nous avons effectué quelques études statistiques à chaque niveau.

a) Analyse des Résultats brutes portée sur la feuille d’essai Pour nous assurer que ces résultats bruts ont suivi une logique acceptable, nous avons effectué l’étude de la dispersion de ces valeurs.

Pour cette étude on doit déterminer le coefficient de variation Cv des valeurs.

�� = �

��

Echantillon 3



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�� est la moyenne de la série

� est l’écart type de cette série

Pour un souci d’espace, nous avons le tableau de relevé des lectures et de détermination des contraintes représentée en annexe 7 et pour une bonne lecture les résultats des analyses statistiques le sont aussi.

Comme nous le voyons sur cet annexe 7 les différents coefficients de variations CV1 des tassements et CV2 des efforts de cisaillement sont inférieurs à 15%. Ce qui respecte la bonne dispersion des valeurs. (MONINO, 2015)

b) Les résistances aux cisaillement Les résistances au cisaillement ont été représenté dans les tableaux en fonction des contraintes normales à base desquelles les essais ont été faits.

Tableau 15 : récapitulatif des résistances au cisaillement

Essais Echantillon 1 Echantillon 2 Echantillon 3 50KPa 100KPa 200KPa 50KPa 100KPa 200KPa 50KPa 100KPa 200KPa

UUI 69,064 92,646 130,547 53,903 71,590 92,646 70,327 104,438 144,865

UUR 42,954 56,851 83,382 32,847 40,849 56,851 44,639 61,483 90,541

CUI 68,221 84,224 122,125 57,272 64,852 92,646 72,432 101,069 142,759

CUR 45,481 58,957 89,277 32,847 40,270 57,272 45,481 58,957 89,277

CDI 70,748 91,804 132,653 54,745 75,801 96,857 74,117 101,069 144,865

CDR 42,954 66,537 90,962 35,795 42,112 63,168 42,954 66,537 90,962

Dans les lignes les plus sombres nous avons les valeurs des résistances au cisaillement des échantillons remaniés et dans les lignes clair nous avons celles échantillons non remaniés (intacts).

A chaque niveau nous avons comme remarque le fait que les résistances au cisaillement sur les échantillons intacts sont plus élevées que celles des échantillons remaniés.

Cette information vient correspondre avec celle données par l’article de recherche 2001 An Earth Odyssey, intitulé ‘‘caractéristiques géotechniques et analyse du potentiel de

liquéfaction des sédiments récents et post-glaciaires du fjord du Saguenay, Québec (Canada)’’.

c) Les paramètres C et �

Dans le tableau ci-dessous sont représentées l’ensemble des valeurs de la cohésion et de l’angle de frottement interne des sols.

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Tableau 16: récapitulatif des paramètres C et �

Essai

Echantillon 1 Echantillon 2 Echantillon 3

cohésion angle de

frottement cohésion

angle de frottement

cohésion angle de

frottement

UUI 50 18 44 11 50 21

UUR 30 12 24 7 30 14

CUI 49 16 43 11 52 20

CUR 30 13 25 7 30 13

CDI 50 18 44 12 52 20

CDR 31 14 25 8 31 14

Comme dans le tableau précédent ici nous avons, dans les lignes les plus sombres les valeurs des résistances au cisaillement des échantillons remaniés et dans les lignes clair nous avons celles échantillons non remaniés (intacts).

A chaque niveau nous avons aussi les mêmes remarques à savoir les angles de frottement internes et les cohésions sur les échantillons intacts sont plus élevés que ceux des échantillons remaniés.

Puisque notre première hypothèse est vérifiée, et que les analyses statiques montre une bonne dispersion des valeurs nous avons essayé de vérifier la seconde hypothèse.

Détermination d’une corrélation entre les résistances au cisaillement

Nous avons essayé de chercher une corrélation toujours en nous basant sur des analyses statistiques entre les résultats obtenus sur des échantillons remaniés et ceux obtenus des échantillons non remaniés.

Pour ce fait, pour chaque essai, nous avons déterminé la moyenne des résistances, leurs variances, leurs écarts types, leurs covariances et les différents coefficients de corrélations qui en résultent.

Les formules utilisées sont :

- Les moyennes : �̅ = �

�∑ ��

�� ; �� étant une résistance quelconque

- La variance : �(�)= �

�∑ (�� ̅)²�

�

- L’écart type : �� = �(�)

- La covariance : ��(�,�)=�

�∑ (�� ̅)(�� )�

� ; �� l’un étant la résistance au

cisaillement de l’échantillon remanié et l’autre la résistance au cisaillement de l’échantillon intact du même essai.

- Le coefficient de corrélation linéaire : �(�,�)=��(�,�)

�� ; avec 1 ≤ (�,�) ≤ 1

- La droite de régression : pour écrire cette l’équation de cette droite nous allons utiliser

la méthode des moindres carrés. Ainsi nous avons � = ��(�;�)

�(�)� + ��

��(�;�)

�(�)�̅

36



Pour qu’il existe une corrélation linéaire entre les résistances, les valeurs de �(�,�) doivent

être différentes de 0(�é��) et plus les valeurs de �(�,�) sont proches de 1(≥ 0.8) plus les corrélations linéaires entre les deux sont bonne. (MONINO, 2015)

a) Echantillon 1

Tableau 17: Coefficient de corrélation Echantillon 1


corrélation entre les résistances

par essai UU CU CD

Essais 50KPa 100KPa 200KPa moyenne intact 97,419 91,523 98,402

UUI 69,064 92,646 130,547 remanié 61,062 64,572 66,818

UUR 42,954 56,851 83,382 variance intact 641,42 510,90 660,46

CUI 68,221 84,224 122,125 remanié 281,26 335,45 384,16

CUR 45,481 58,957 89,277 écart type intact 25,326 22,603 25,699

CDI 70,748 91,804 132,653 remanié 16,771 18,315 19,600

CDR 42,954 66,537 90,962 covariance 424,32 413,95 496,24

coefficient de corrélation linéaire 0,9990 0,9999 0,9852

Les coefficients de corrélation linéaire sont tous supérieurs à 0,8 donc il existe une bonne corrélation linéaire entre les résistances aux cisaillement des remaniés et celles des non remaniés sur cet échantillon.

b) Echantillon 2

Tableau 18: Coefficient de corrélation Echantillon 2



par essai UU CU CD

50KPa 100KPa 200KPa moyenne intact 72,713 71,590 75,801

UUI 53,903 71,590 92,646 remanié 43,516 43,463 47,025


CUI 57,272 64,852 92,646 remanié 99,588 104,53 136,95

CUR 32,847 40,270 57,272 écart type

intact 15,837 15,207 17,192

CDI 54,745 75,801 96,857 remanié 9,9794 10,224 11,703

CDR 35,795 42,112 63,168 covariance 156,49 154,76 192,12


Les coefficients de corrélation linéaire sont aussi tous supérieurs à 0,8 donc il existe une bonne corrélation linéaire entre les résistances aux cisaillement des remaniés et celles des non remaniés sur cet échantillon.

c) Echantillon 3

37



Tableau 19 : Coefficient de corrélation Echantillon 3

Résistances cisaillement Echantillon 3 (KPa)


par essai UU CU CD

Essais 50KPa 100KPa 200KPa moyenne intact 106,54 105,42 106,68

UUI 70,327 104,438 144,865 remanié 65,554 64,572 66,82


CUI 72,432 101,069 142,759 remanié 359,45 335,45 384,16

CUR 45,481 58,957 89,277 écart type

intact 30,466 28,875 29,154

CDI 74,117 101,069 144,865 remanié 18,959 18,315 19,600

CDR 42,954 66,537 90,962 covariance 574,53 525,56 566,86


Comme pour les deux premiers échantillon Les coefficients de corrélation linéaire de cet échantillon sont aussi tous supérieurs à 0,8 donc il existe une bonne corrélation linéaire entre les résistances aux cisaillement des remaniés et celles des non remaniés sur cet échantillon.

Par conclusion il existe bel et bien une bonne corrélation linéaire entre les résistances aux cisaillent de cet 3 échantillon. Alors nous avons déterminer la corrélation globale qui existe en nous basant sur les trois échantillons et nous avons comme résultats :

Sur le tableau ci-dessous nous avons les différentes valeurs des coefficients de corrélation linéaire. Ces coefficients sont tous supérieurs à 0,8.

38



Tableau 20 : Coefficient de corrélation sur les trois Echantillons

Pour les UU :

Figure 17: Courbe intrinsèque de corrélation linéaire UU

L’équation de la droite de régression : � = �,�� + �,��

y = 1,5442x + 4,654

50

70

90

110

130

150

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

Rés

itan

ces

UU

I (K

Pa)

Résistance UUR (KPa)

UU

Résistances au cisaillement Corrélation entre les résistances

Essais Echantillon 1 Echantillon 2 Echantillon 3 par essai UU CU CD

50KPa 100KPa 200KPa 50KPa 100KPa 200KPa 50KPa 100KPa 200KPa Moyenne

intact 92,225 89,511 93,629 UUI 69,064 92,646 130,547 53,903 71,590 92,646 70,327 104,438 144,865 remanié 56,711 57,535 60,220 UUR 42,954 56,851 83,382 32,847 40,849 56,851 44,639 61,483 90,541 Variance

intact 2433,123 2154,247 2317,040

CUI 68,221 84,224 122,125 57,272 64,852 92,646 72,432 101,069 142,759 remanié 1011,555 1072,478 1166,434 CUR 45,481 58,957 89,277 32,847 40,270 57,272 45,481 58,957 89,277 Écart type

intact 49,327 46,414 48,136

CDI 70,748 91,804 132,653 54,745 75,801 96,857 74,117 101,069 144,865 remanié 31,805 32,749 34,153 CDR 42,954 66,537 90,962 35,795 42,112 63,168 42,954 66,537 90,962 covariance 574,53 1562,023 1472,564 1608,079 coefficient de corrélation linéaire 0,9957 0.9688 0,9782

39



- Pour les CU :

L’équation de la droite de régression : � = �,�� + ��,��

- Pour les CD :

droites de régressions : � = �,�� + ��,��

Dans la pratique, une fois l’ensemble des valeurs des résistances déterminées en fonction des contraintes normales on suit le processus donné en b)

Ce qui devrait permettre de déduire une sorte de corrélation entre les paramètres C et F.

Néanmoins ayant nous avons étudié une possible corrélation existant entre ces paramètres sur les mêmes échantillons.

y = 1,3731x + 10,512

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

Rés

ista

nces

CU

I (K

Pa)

Résistances des CUR (KPa)

CU

y = 1,3786x + 10,608

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

Rés

ista

nces

CD

I (K

Pa)

Résistances CDR (KPa)

CD

Figure 18 : Courbe intrinsèque de corrélation linéaire CU

Figure 19 : Courbe intrinsèque de corrélation linéaire CD

40



Détermination d’une corrélation entre les différents paramètres C et F

Le tableau récapitulatif des valeurs entre les paramètre C et F donnée en Les paramètres C et

� est le suivant :

Essai

Echantillon 1 Echantillon 2 Echantillon 3

Cohésion Angle de

frottement Cohésion

Angle de frottement

Cohésion Angle de

frottement

UUI 50 18 44 11 50 21

UUR 30 12 24 7 30 14

CUI 49 16 43 11 52 20

CUR 30 13 25 7 30 13

CDI 50 18 44 12 52 20

CDR 31 14 25 8 31 14

a) Corrélation entre les cohésions L’analyse statistiques des cohésions des 3 échantillons entre les remaniés et les non remaniés ou intacts nous donne le tableau suivant

Tableau 21: Corrélation entre les cohésions

Cohésions corrélation entre les cohésions

par essai UU CU CD

Essais E1 E2 E3 moyenne

Intact 48,00 48,00 48,67

UUI 50 44 50 Remanié 28 28,33 29

UUR 30 24 30 variance

Intact 8 14,00 11,56

CUI 49 43 52 Remanié 8 5,56 8

CUR 30 25 30 écart type

Intact 2,828 3,742 3,399

CDI 50 44 52 remanié 2,828 2,357 2,828

CDR 31 25 31 covariance 8,00 8,33 9,33


Les coefficients de corrélation linéaire sont tous supérieurs à 0,8 donc il existe une bonne corrélation linéaire entre les cohésions des échantillons remaniés et celles des non remaniés.

41



b) Corrélation entre les angles de frottement internes L’analyse statistiques des angles de frottements internes des 3 échantillons entre les remaniés et les non remaniés ou intacts nous donne le tableau suivant

Tableau 22:Corrélation entre les angles de frottements internes

Angles de frottements internes

Corrélation entre les angles de frottements internes

par essai UU CU CD

Essais E1 E2 E3 moyenne

Intact 16,67 15,67 16,67

UUI 18 11 21 Remanié 11,00 11,00 12,00

UUR 12 7 14 variance

Intact 17,56 13,56 11,56

CUI 16 11 20 Remanié 8,67 8,00 8,00

CUR 13 7 13 écart type

Intact 4,190 3,682 3,399

CDI 18 12 20 remanié 2,944 2,828 2,828

CDR 14 8 14 covariance 12,33 9,33 9,33


Les coefficients de corrélation linéaire sont tous supérieurs à 0,8 donc il existe une bonne corrélation linéaire entre les angles de frottements internes des échantillons remaniés et ceux des non remaniés.

D. INTERPRETATION DES RESULTATS EXPERIMENTAUX

Remarques et Observations Les résultats obtenus dans nos essais ont tous été différent que ce soit suivant la nature du sol ou la nature de l’essai :

Selon La nature du sol : - Les valeurs des résistances au cisaillement sur le premier échantillon varient de 68,221

KPa à 132,653 KPa pour les prélèvements non remaniés et de 42,954 KPa à 90,962 KPa pour les prélèvements remaniés

- Sur le second échantillon elles varient de 53,903 KPa à 74,117 KPa pour les prélèvements non remaniés et de 32,847 KPa à 56,851 KPa

- Sur le troisième et dernier échantillon elles varient de 70,327 KPa à 144,865 KPa pour les prélèvements intacts et de 42,954 KPa à 90,962 KPa

Selon la nature des essais : - Les valeurs des résistances au cisaillement varient de 53,903KPa à 144,865 KPa pour

les essais UU non remaniés et de 32,847 KPa à 90,541 KPa pour les UU remaniés

- Elles varient de 57,272 KPa à 142,759 KPa pour les essais CU non remaniés et de 32,847 KPa à 89,277 KPa pour les essais CU remanié

42



- Elles varient de de 54,745 KPa à 144,865 KPa pour les essais CD non remaniés et de 35,795 KPa à 90,962 KPa pour les CD remaniés.

Tous ces résultats expérimentaux obtenus ont plus ou moins été influencés par plusieurs paramètres dépendant de la nature de chaque type de sol mais aussi (à une influence beaucoup plus réduite) par les conditions d’exécution. Dans ces paragraphes suivants nous avons montré l’influence de chacun de ces paramètres sur les résultats principalement sur les résistances de chaque sol.

Analyse et interprétations des résultats en fonction des paramètres

De façon générale, les valeurs des résistances au cisaillement des échantillon 1 et 3 sont assez proches. Alors que les valeurs des résistances au cisaillement de l’échantillon 2 sont complètement inférieures à celles des deux autres échantillons.

Regardons une fois de plus les paramètres caractéristiques des échantillons.

Les seuls paramètres qui se varient dans le même sens que les résistances au cisaillement sont les densités sèches.

En effet la densité sèche γ de l’échantillon 3 est légèrement supérieure à celle de l’échantillon

1 (1,90>1,88) alors que la densité sèche de l’échantillon 2 (γ=1,77) est très inférieure celle des

deux autres.

En plus de cela la répartition granulométrique des chaque échantillon de sol nous montre que les sol(échantillon) 1 et 3 ont une répartition assez proche surtout leur taux de limons qui est assez proche et de plus grandes proportion par rapport à celle sable et de l’argile

L’échantillon 2 par contre contient plus de sable que de limon et d’argile.

Selon Bassels Seif El Dine [2010] l’étalement granulométrique diminue la résistance du sol. Ce qui explique encore mieux cette variation entre ces sols. (Dine, 2010)

Mais cette remarque n’est pas la seule en prendre en compte parce que s’il est bien vrai que les valeurs des résistances de l’échantillon 3 sont supérieures à celles de l’échantillon 2, on se rend compte aussi que certaines valeurs de cet échantillon 3 sont égales à celles de l’échantillon 2. Il s’agit des valeurs des résistances au cisaillement des 2 essais consolidés (CU, CD) remanié.

paramètres et caractéristiques

des sols

granulométrie Optimum Proctor Limites d'Atterberg

Sable (%)

Limon (%)

Argile(%) densité sèche

γ

teneur en eau

optimale W(%)

Limites de

liquidité WL(%)

limites de

plasticité WP(%)

indice de

plasticité IP(%)

Echantillon 1 36 44 20 1,88 13,6 24,45 12,04 12,41

Echantillon 2 42,5 30 27,5 1,77 17,2 42,9 14,52 28,38

Echantillon 3 38,5 51,5 10 1,9 14,5 31,65 13,58 18,07

43



Ces résultats peuvent être dus à plusieurs facteurs : comme la teneur en eau, le degré de compacité de ces échantillons remanié. Selon J.P Magnan (MAGANAN, 1993), il existe une corrélation entre la limite de liquidité et le degré de compacité d’un sol or la résistance au cisaillement d’un sol cohérents est influencé par son degré de compacité. De même toujours selon lui, il existe une bonne corrélation linéaire entre la limite de liquidité et le degré de consolidation. Or au vu de nos essais plus la consolidation est grande plus la résistance au cisaillement sur l’échantillon 2 est grand. On peut donc dire que ces résultats sont influencés par leurs différentes teneur en eau.

Ces résultats peuvent aussi être tout simplement dus au fait que l’appareil de cisaillement rectiligne à la boite de Casagrande ne soit pas le meilleur dans l’étude des résistances au cisaillement sur des échantillons fins. (Manoa, 2010).

Au regard des 3 hypothèses fixées au début de notre étude, celles qui ont été vérifiées sont celles qui admettent que la résistance au cisaillement des échantillons remanié est bel et bien inférieure à celle des échantillons intacts. Et il existe une bonne corrélation entre les résistances des 2 types de prélèvement d’un même sol.

Mais ne pouvons pas grâce à cette étude prouver que l’utilisation des résultats donnés par les essais au cisaillement sur des échantillons remaniés mettraient plus en sécurité les ouvrages.

44



CONCLUSION ET PERSPECTIVES

Tout au long de ce travail, nous avons essayé de montrer que dans l’étude de la résistance au cisaillement des sols, on pourrait utiliser les résultats donnés par les prélèvement d’échantillons remanié en lieu et place de celle des données par les non remaniés ou au moins déterminer les valeurs des résistances des échantillons non remaniés en fonction des résistances des remaniés. Cette étude a pour but de faciliter les essais de cisaillement en laboratoire et ou in-situ, ou au moins de réduire les coûts d’exécution des essais de cisaillement.

Un assemblage bibliographique a été fait pour permettre de comprendre la notion de cisaillement, de résistance au cisaillement mais aussi de montrer comment étudier cette résistance au cisaillement. Ainsi nous avons pu comprendre l’importance de la résistance au cisaillement mais aussi la complexité et la sensibilité de la réalisation de ces essais.

Pour atteindre nos objectifs, nous avons effectué des essais d’identification de nos matériaux qui sont : des analyses granulométriques par tamisage et par Sédimentométrie ; le Portor normal, et les limites d’Atterberg. Ensuite nous avons réalisé notre essai de cisaillement direct proprement dit.

Ces essais nous ont permis de tirer les conclusions suivantes :

- Sur les sols fins (limoneux sableux et limoneux argileux), les résistances au cisaillement des échantillons intacts sont toujours supérieures aux résistances au cisaillement des échantillons remaniés.

- Il existe une bonne corrélation linéaire entre les résistances au cisaillement des échantillons intacts et les résistances au cisaillement remaniés. Avec un coefficient de Corrélation linéaire supérieur à 0,9.

- Par conséquent il existe une bonne corrélation entre les paramètres de stabilité (angles de frottements internes et cohésions) des échantillons remaniés et ceux des échantillons intacts. Avec des coefficients de Corrélation linéaire supérieurs à 0,8.

Le domaine de cisaillement est un domaine assez vaste et peu maitrisé. Pour améliorer notre compréhension de cette notion et permettre une bonne exploitation des résistances au cisaillement, plusieurs études peuvent être menées :

- Les études pour déterminer l’impact direct ou non de l’utilisation des résultats des essais de cisaillement sur les échantillons remaniés dans la réalisation des ouvrages en lieu et place de ceux donné par des échantillons non remaniés

- Les études sur le même thème mais sur un grand nombre de sols, et exécuté sur un appareil triaxial, recommandé dans l’étude des résistances de cisaillement des sols fins.

- Les études pour déterminer l’influence des paramètres tels que la densité sèche, la teneur en eau, les limites d’Atterberg, … sur la résistance au cisaillement de sols.

45



Bibliographie

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46



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[18] université de liège. (2015). ESSAIS DE CISAILLEMENT SOL

47



ANNEXES Annexe 1 : Tableaux granulométriques des différents échantillons

Echantillon 1

Ouverture des tamis

(mm)

Masse des refus cumulé

R(g)

Pourcentage (%) des refus

cumulé

Pourcentage (%) des tamisas

Cumulés 5 0 0,00 100,00

4 41 0,92 99,08

3,15 51 1,14 98,86

2,5 60 1,34 98,66

2 67 1,5 98,5

1,6 75 1,68 98,32

1,25 81 1,81 98,19

1 89 1,99 98,01

0,8 97 2,17 97,83

0,63 110 2,46 97,54

0,5 123 2,75 97,25

0,4 139 3,11 96,89

0,315 164 3,67 96,33

0,25 200 4,48 95,52

0,2 248 5,55 94,45

0,16 330 7,38 92,62

0,125 423 9,47 90,53

0,1 522 11,68 88,32

0,08 763 17,07 82,93

48



Echantillon 2

Ouverture des tamis

(mm)

Masse des refus

cumulé R(g)

Pourcentage (%) des refus

cumulé


Cumulés

5 0 0,00 100,00

4 20 0,44 99,56

3,15 50 1,1 98,9

2,5 125 2,74 97,26

2 195 4,28 95,72

1,6 260 5,70 94,30

1,25 300 6,58 93,42

1 320 7,02 92,98

0,8 365 8 92

0,63 470 10,3 89,7

0,5 525 11,51 88,49

0,4 600 13,16 86,84

0,315 665 14,58 85,42

0,25 720 15,79 84,21

0,2 795 17,43 82,57

0,16 865 18,97 81,03

0,125 915 20,06 79,94

0,1 945 20,72 79,28

0,08 965 21,16 78,84

49



Echantillon 3

Ouverture des tamis

(mm)

Masse des refus cumulé R(g)

Pourcentage (%) des refus cumulé


Cumulés

2 0 0,00 100,00

1,6 45 1,59 98,41

1,25 70 2,48 97,52

1 95 3,36 96,64

0,8 130 4,60 95

0,63 180 6,37 93,6

0,5 225 7,96 92,04

0,4 265 9,37 90,63

0,315 305 10,79 89,21

0,25 355 12,56 87,44

0,2 400 14,15 85,85

0,16 460 16,27 83,73

0,125 515 18,22 81,78

0,1 555 19,63 80,37

0,08 585 20,69 79,31

50



ANNEXE 2 : Feuille d’essai de cisaillement

51



Annexe 3 : Courbes Contraintes de cisaillement-déformation horizontale

Exemple de l’essai CD non remanié de l’échantillon 2

Annexe 4 : Courbes intrinsèque Contraintes de cisaillement contrainte normale (C & Φ)

Exemple de l’essai CD non remanié de l’échantillon 2

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3 4 5 6

Déformation horizontale ΔΦ

Courbe σ/ΔΦ

Con

trai

nte

de

52



Annexe 5 : Courbes tassement-déformation horizontale Exemple de l’essai CD non remanié de l’échantillon 2

Annexe 6 : Tableau et Courbes de consolidations (tassement-temps)

Exemple de l’essai CD non remanié échantillon 1

y = 0,2143x + 44,218

50

60

70

80

90

100

0,000 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000

cont

rain

te t

ange

ntie

lle

contrainte normale

courbe intrinsèque C & Φ

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 2 4 6

Tas

sem

ent Δ

H(m

m)

Déplacement horizontale ΔΦ

Courbe ΔH/ΔΦ

53



Table de consolidation

T(min) σ =50KPa σ =100KPa σ =200KPa

0 32 74 104,2 0,1 45,6 78 110 0,25 48,2 82 114

0,5 50,5 86,4 119,2

1 54,1 93 127

2 59,1 103,2 139,8

4 69,6 115,5 151,9

8 75,6 130,2 167

15 83 142,9 177,8

30 88,5 152,9 183,1

45 90 155,5 184,3

60 91,6 156,9 185

120 91,7 160 186,3

1440 - 163 188

2160 - 164 -

2400 - - 188,9

2880 94,2 - -

30

40

50

60

70

80

90

100

0,1 1 10 100 1000 10000

σ =50KPa

54



100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

0,1 1 10 100 1000 10000

σ =200KPa

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

0,1 1 10 100 1000 10000

σ =100KPa

55



Annexe 7 : Tableau de relevé des lecture d’essai et de détermination des contraintes réelles et tableau d’analyse statistique des résultats

Exemple de l’essai CD non remanié échantillon 1

Tableau des résultats bruts

Tass./

gonf.Depl.H(mm)

D.

corrigéeDef.H section corrigée

Contrainte

normale (Kpa)

Effort de

cisaill.(KN)

Contr.de

cisaill.(Kpa)

Tass.

gonf

section

corrigée

Effort de

cisaill.

Contrainte

normale

(Kpa)

Contr.de

cisaill.

Tass.

gonf

section

corrigée

Effort de

cisaill.

Contrain

te

normale

(Kpa)

Contr.de

cisaill.

0,945 0 6 28,270 0,000 0 0,000 1,632 0 0,000 0 1,898 0 0,000 0

0,975 0,2 5,98 28,072 53,434 0,07 24,936 1,72 0,1 106,868 35,62279366 1,96 0,14 213,737 49,872

0,982 0,4 5,96 27,884 53,793 0,136 48,773 1,765 0,18 107,587 64,55209311 1,985 0,26 215,174 93,242

0,984 0,6 5,94 27,698 54,156 0,142 51,268 1,795 0,194 108,313 70,04210397 2 0,268 216,625 96,759

0,984 0,8 5,92 27,511 54,523 0,143 51,978 1,815 0,198 109,046 71,97010231 2,015 0,272 218,091 98,868

0,983 1 5,9 27,326 54,893 0,145 53,063 1,835 0,2 109,786 73,19076991 2,03 0,274 219,572 100,271

0,97 1,2 5,88 27,141 55,267 0,147 54,162 1,848 0,204 110,534 75,16330333 2,042 0,276 221,069 101,692

0,96 1,4 5,86 26,957 55,645 0,148 54,903 1,862 0,208 111,290 77,16110638 2,052 0,278 222,580 103,129

0,945 1,6 5,84 26,773 56,027 0,15 56,027 1,888 0,21 112,054 78,43753623 2,063 0,28 224,107 104,583

0,935 1,8 5,82 26,590 56,413 0,152 57,165 1,893 0,21 112,825 78,9775521 2,075 0,28 225,650 105,303

0,925 2 5,8 26,407 56,802 0,152 57,560 1,902 0,21 113,605 79,52316396 2,084 0,282 227,209 106,788

0,892 2,5 5,75 25,954 57,794 0,156 60,106 1,928 0,214 115,589 82,45337315 2,11 0,284 231,178 109,424

0,88 3 5,7 25,505 58,813 0,158 61,949 1,95 0,216 117,626 84,6904388 2,132 0,286 235,251 112,136

0,871 3,5 5,65 25,059 59,858 0,158 63,051 1,973 0,218 119,717 86,9941284 2,154 0,288 239,433 114,928

0,869 4 5,6 24,618 60,932 0,16 64,994 1,993 0,218 121,864 88,55453009 2,182 0,29 243,728 117,802

0,869 4,5 5,55 24,180 62,035 0,162 66,998 2,012 0,218 124,070 90,1572945 2,198 0,29 248,139 119,934

0,869 5 5,5 23,746 63,168 0,168 70,748 2,032 0,218 126,336 91,80396905 2,22 0,315 252,671 132,653

σ3 = 200 KPaσ1 = 50 Kpa σ2 = 100 KPa

56



Table d’analyse statistique des résultats bruts

Moyenne tassement

50KPa

Variance tassement

50KPa

Ecart type tass50KPa

Moyenne tassement 100 KPa

Variance tassement 100 KPa

Ecart type Tassement

100KPa

Moyenne tassement 200 KPa

Variance tassement 200 KPa

Ecart type tassement 200KPa

0,931647059

0,00205364 0,04531710

6 1,87311764

7 0,01083610

4 0,10409660

8 2,07058823

5 0,00727847

8 0,08531399

4

Moyenne effort de

Cisaillement 50 KPa

Variance E. Cisaillemen

t 50 KPa

Ecart type effort de

Cisaillement 50KPa

Moyenne effort de

Cisaillement. 100 KPa

Variance E. Cisaillement

100 KPa


Cisaillement 100KPa

Moyenne effort de

Cisaillement 200 KPa

Variance E. Cisaillement

200 KPa


Cisaillement 200KPa

0,1466875 0,00045696 0,02137674 0,201 0,0007845 0,02800893 0,2726875 0,00130959 0,03618826

Contraintes normales 50KPa 100KPa 200KPa

Coefficient de variation des valeurs tassement Cv1

4,86419251 5,55739829 4,1202781

Coefficient de variation des valeurs des efforts de cisaillement Cv2

14,5729773 13,9347896 13,2709624

57



ANNEXE 8 : Tableaux et courbes granulométrique des 3 sols

Table d’analyse sédimentométrique échantillons 1

ECHANTILLON 1 (E1 ; Bas fond de Saaba Congo; profondeur 70cm)

DESCRIPTION SOMMAIRE

% < 250mm % < 5 mm % < 80 µm % < 15 µm % < 2 µm Classification

AASHTO

Limon argileux de moyenne à haute plasticité

100% 100% 82,93% 35% 15 % A-6a

Temps (mn)

Densimètre R Température θ

(°C) A (cm²) Ht (cm) D (μm) ρt P (%) P' (%)

0,5 1,0190 32 47,7594 12,3420 0,00060715 1016,8303 0,7860 65,1825

1 1,0161 32 47,7594 13,1366 0,00062639 1013,9390 0,6714 55,6787

2 1,0122 32 47,7594 13,6817 0,00063925 1010,0507 0,5173 42,8979

5 1,0110 32 47,7594 13,7528 0,00064091 1008,8543 0,4699 38,9653

10 1,0098 32 47,7594 14,0816 0,00064853 1007,6579 0,4224 35,0327

20 1,0086 32 47,7594 14,4104 0,00065605 1006,4615 0,3750 31,1001

40 1,0074 32 47,7594 14,7392 0,0006635 1005,2651 0,3276 27,1675

80 1,0063 32 47,7594 15,0406 0,00067025 1004,1684 0,2841 23,5627

240 1,0048 32 47,7594 15,4516 0,00067934 1002,6729 0,2249 18,6470

1440 1,0015 31 47,7594 16,3305 0,00070957 999,3828 0,0944 7,8324

58




ECHANTILLON 2 ( E2, Barrage de Loumbila, Profondeur 55cm)

DESCRIPTION SOMMAIRE

% < 250 mm % < 5mm % < 80µm % < 15µm % < 2 µm Classification

AASHTO


100% 100% 78,84% 41,50% 28,00% A-7-6

Temps (mn) Densimètre

R Température θ


0,5 1,018 32 47,7594 12,616 0,00061385 1015,83333 0,7464767 74,647666

1 1,014 32 47,7594 13,712 0,00063996 1011,84533 0,5884085 58,840855

2 1,012 32 47,7594 13,736543 0,00064053 1009,85133 0,5093745 50,937449

5 1,0107 32 47,7594 13,83495 0,00064282 1008,55523 0,4580024 45,800236

10 1,0096 32 47,7594 14,13635 0,00064979 1007,45853 0,4145336 41,453363

20 1,0087 32 47,7594 14,38295 0,00065543 1006,56123 0,3789683 37,89683

40 1,0082 32 47,7594 14,51995 0,00065854 1006,06273 0,3592098 35,920979

80 1,0075 32 47,7594 14,71175 0,00066288 1005,36483 0,3315479 33,154787

240 1,0071 32 47,7594 14,82135 0,00066534 1004,96603 0,3157411 31,574106

1440 1,005 31 47,7594 15,371548 0,00068842 1002,87233 0,2327553 23,27553

59




ECHANTILLON 3 (E3 ; Barrage de Kamboinsé ; Profondeur 115cm)

DESCRIPTION SOMMAIRE % < 250 mm % < 5mm % < 80µm % < 15µm % < 2 µm Classification

AASHTO


100% 100% 79,31% 35,00% 6,00% A-6b

Temps (mn) Densimètre R Température θ


0,5 1,0191 30 47,7594 12,3146 0,00062636 1016,93003 0,7899454 78,994539

1 1,0174 30 47,7594 12,7804 0,0006381 1015,23513 0,7227664 72,276645

2 1,0142 30 47,7594 12,823867 0,00063918 1012,04473 0,596312 59,631196

5 1,011 30 47,7594 13,700667 0,00066067 1008,85433 0,4698575 46,985746

10 1,0081 30 47,7594 14,495267 0,00067956 1005,96303 0,3552581 35,525808

20 1,0062 30 47,7594 15,015867 0,00069166 1004,06873 0,2801757 28,017573

40 1,0034 31 47,7594 15,809948 0,00069817 1001,27713 0,1695281 16,952805

80 1,0015 31 47,7594 16,330548 0,00070957 999,38283 0,0944457 9,4445697

240 1,001 30 47,7594 16,440667 0,00072373 998,88433 0,0746872 7,4687183

1440 1 30 47,7594 16,714667 0,00072974 997,88733 0,0351702 3,5170155

60



Granulométrie générale des 3 échantillons

AVEC DEFLOCULANT

Modules f [mm] Echantillon

1 Echantillon

2 Echantillon

3

38 5 100,00 100,00 100,00

36 3,15 98,86 98,90 100,00

34 2 98,50 95,72 100,00

28 0,5 97,25 88,49 92,04

27 0,4 96,89 86,84 90,63

25 0,25 95,52 84,21 87,44

23 0,16 92,62 81,03 83,73

21 0,1 88,32 79,28 80,37

20 0,08 82,93 78,84 79,31

0,062 65,18 58,85 62,65

0,044 55,68 46,39 57,32

0,032 42,90 40,16 47,29

0,02 38,97 36,11 37,26

0,014 35,03 32,68 28,18

0,01 31,10 29,88 22,22

0,007 27,17 28,32 13,45

0,005 23,56 26,14 7,49

0,003 18,65 24,89 5,92

0,001 7,83 18,35 2,79

61



Courbes granulométriques/sédimentométriques des 3 échantillon

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,00010,0010,010,1110100

Po

ucen

tage

tam

isat

s cu

mul

és


E1

E2

E3


etude d'une correlation entre les resistances au

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