Séance 3/3

Report
Cours CTN 504
Mécanique des sols
L i L i , ing., Ph.D
Professeur en géotechnique
Département de génie de la construction
Bureau: A-1484
Courriel: [email protected]
Éteindre votre cellulaire, SVP!
Résistance au cisaillement
des sables et des argiles
Séance 3/3
Comportement des argiles
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Essai de compression simple pour mesurer la résistance UU
Sensibilité de l'argile
Paramètres de pression interstitielle
Coefficient des terres au repos pour les argiles
Comportement des argiles
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Essai de compression simple pour mesurer la résistance UU
Sensibilité de l'argile
Paramètres de pression interstitielle
Coefficient des terres au repos pour les argiles
Cet essai est une variante particulière de l'essai UU où la pression de confinement est nulle.
Pour obtenir la même résistance dans l'essai de compression simple et dans l'essai UU, il faut:
1. L'échantillon doit être 100% saturé;
2. L'échantillon ne doit présenter aucune
discontinuité, telle que des fissures, des
lits, des varves;
3. Le sol doit être à grains très fins pour
avoir suffisamment de contrainte
capillaire résiduelle pour maintenir
l'intégrité de l'échantillon pendant l'essai
de compression. Cela signifie que seuls
les sols argileux peuvent subir l'essai de
compression simple.
4. L'échantillon doit être déformé
rapidement à la rupture. La rupture
devrait être déterminée en 5 à 15
minutes.
5. Le résultat obtenu avec tel essai est la
résistance en compression simple en
contrainte totale non drainée, UCSu
(souvent notée en qu).
Il faut remarquer que la contrainte de cisaillement réelle à la rupture ff sur le
plan de rupture est inférieure à la résistance au cisaillement non drainé f = cu
parce que ff se développe sur un plan de rupture dont l'inclinaison est régie
par les contraintes effectives.
Comportement des argiles
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Essai de compression simple pour mesurer la résistance UU
Sensibilité de l'argile
Paramètres de pression interstitielle
Coefficient des terres au repos pour les argiles
St 
UCS
UCS
u intact
u remanié

c u intact

c u remanié
 f intact
 u remanié
Remarque: la détermination de résistance remaniée doit se faire à la même teneur en eau
– la teneur en eau naturelle, wn, que celle de l'échantillon intact.
Échelle des valeur de sensibilité utilisées aux
É-U. et en Suède
Échelle des valeur de sensibilité utilisées au
Canada (CGS 1994).
Comportement des argiles
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Essai de compression simple pour mesurer la résistance UU
Sensibilité de l'argile
Paramètres de pression interstitielle
Coefficient des terres au repos pour les argiles
Quand on traite le problème de tassement, on estime l'augmentation de la
pression interstitielle égale à l'augmentation de la charge externe.
Dans la pratique, il est souvent nécessaire d'évaluer les pressions interstitielles
excessives (u) lors d'un chargement non drainé par un ensemble de variations
des contraintes externes (1, 2 et 3). Ces variations exprimées en termes
de contraintes totales peuvent être isotropes ou anisotropes.
Lors d'un essai de compression triaxiale UU dans la phase de consolidation, si l'échantillon
est 100% saturé (Sr = 100%), on obtient une augmentation de la pression interstitielle égale
à l'augmentation de la charge externe, soit:
u = c ou u/c = 1
Si l'échantillon n'est pas complètement saturé (Sr < 100%), u < c et u/c < 1.
Skempton (1954) a défini ce rapport comme paramètre B de pression interstitielle:
B 
u
 3

1
1
nC v
C sq
où
n = porosité
Cv = compressibilité des pores
Csq = compressibilité du squelette du sol
Si sol complètement saturé, Cv = Cw  0, B  1;
Si sol sec, Cv/Csq  , B 0.
Si sols partiellement saturés, 1  B  0.
Le paramètre B permet d'établir si le sol est complètement saturé lors d'essais triaxiaux:
• Si B ~ 1, échantillon d'argile molle est saturé.
• Si la structure du sol est relativement rigide, B peut être inférieur à 1 même si Sr = 100%.
Lors d'un essai de compression triaxiale UU dans la phase de cisaillement, une
augmentation de la pression interstitielle u est engendrée par l'application du déviateur
de contraintes  = 1 - 3 = 1 - 3. Si le sol est élastique, on aurait:
u  B
1
3
  1    3 
Comme le sol n'est généralement pas élastique,
Skempton a désigné un coefficient A, au lieu de
1/3. L'augmentation de la pression interstitielle
dans la phase de cisaillement est alors:
 u  B A   1    3 
ou
 u  A   1    3 
où A  B A
En synthèse, l'augmentation totale de la pression interstitielle lors d'un essais
triaxiaux UU est:
 u tot   u cons   u cisa
 B   3  A    1    3 
 B   3  A   1    3 
Les coefficients de pression interstitielle de Skempton sont très utiles dans la
pratique, parce que les pressions interstitielles peuvent être prédites en
connaissant les variations de contraintes totales.
Sur le terrain, on doit absolument être en mesure de prédire la pression
interstitielle excessive afin d'établir si les sollicitations sont sur le point de
déterminer la rupture. Le cas échéant, on peut prévoir une construction en
plusieurs phases; le comportement de l'ouvrage doit alors être suivi à l'aide
d'un programme d'instrumentation sur le terrain.
Les paramètres de Skempton sont utilisés dans la conception et le contrôle de
la construction de barrages en terre, de la mise en place d'un remblai routier,
d'une halde à stérile sur une fondation d'argiles très molle.
Exercice 1
On effectue un essai triaxial UU sur une argile saturé à Sr = 100%. On applique une
pression de confinement de 50 kPa avant d'appliquer une charge supplémentaire de
40 kPa dans la direction axiale pour cisailler l'échantillon.
1. Quelle est l'augmentation de la pression interstitielle dans la phase de
consolidation?
2. Quelle est l'augmentation de la pression interstitielle dans la phase de
cisaillement?
3. Quelle est la pression interstitielle excessive finale?
Exercice 2
On fait une construction routière d'une hauteur de 3 m sur une dépôt argile. Quel est
la pression interstitielle excessive à court terme?
Comportement des argiles
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