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COURS: " Tassement et consolidation des sols "-PDF 

Tassement et consolidation des sols. Nous allons aujourd'hui vous offrir un excellent cours sur le tassement et de la consolidation des sols à télécharger gratuitement en format PDF, Le tassement et la consolidation sont deux notions importantes en génie civil et en géotechnique. Ces phénomènes peuvent en effet avoir des conséquences importantes sur la stabilité et la durée de vie des ouvrages construits sur des sols.

Avant de télécharger ce cours nous vous invitons à lire cet article pour mieux comprendre les deux phénomènes de tassement et de consolidation des sols.

Le tassement des sols

Le tassement correspond à la diminution de la hauteur d'un sol sous l'effet d'une charge appliquée. Ce phénomène est dû à la compression des grains de sol et à la réduction de leur volume initial. Le tassement peut être immédiat (lorsque la charge est appliquée) ou différé (lorsque la charge est appliquée progressivement).

Le tassement est généralement mesuré en pourcentage de la hauteur initiale du sol. Il peut être différentiel, c'est-à-dire que le tassement n'est pas le même en tous points du sol. Le tassement différentiel peut causer des désordres importants sur les ouvrages construits sur des sols.

 

La consolidation des sols

La consolidation est un phénomène qui intervient après le tassement. Elle correspond à la diminution progressive des déformations du sol sous l'effet de la charge appliquée. Ce phénomène est dû à la dissipation des pressions interstitielles entre les grains de sol.

La consolidation peut prendre du temps, parfois plusieurs années. La vitesse de consolidation dépend des caractéristiques du sol, de la charge appliquée et des conditions environnementales.

 

Les conséquences sur les ouvrages

Le tassement et la consolidation des sols peuvent avoir des conséquences importantes sur la stabilité et la durée de vie des ouvrages construits sur des sols. 

Un tassement différentiel important peut causer des fissures dans les murs, des déformations des planchers, des affaissements des fondations. La consolidation peut également causer des déformations, mais de manière plus progressive. 

Il est donc important de prendre en compte ces phénomènes lors de la conception et de la construction d'ouvrages. Des techniques de renforcement des sols peuvent être mises en œuvre pour limiter le tassement et la consolidation, ou pour réduire leurs conséquences sur les ouvrages.

Si vous souhaitez en savoir plus sur ces sujets, n'hésitez pas à lire ces questions réponses en géotechnique :

Quels sont les différents types de tassement ?

Il existe plusieurs types de tassement des sols, qui peuvent être classés en deux grandes catégories : Les tassements élastiques et les tassements plastiques.

1. Les tassements élastiques: Sont liés à la compression des grains du sol, sans modification de leur agencement. Ils se produisent rapidement et sont réversibles lorsque la charge est retirée. Ce type de tassement est généralement peu préoccupant pour les ouvrages de génie civil, car il est facilement prévisible et peut être compensé par la mise en place de remblais ou de fondations appropriées.
2. Les tassements plastiques: En revanche, sont liés à une déformation permanente des grains du sol, accompagnée d'une modification de leur agencement. Ils se produisent plus lentement que les tassements élastiques et sont irréversibles. Ce type de tassement est plus préoccupant pour les ouvrages de génie civil, car il est plus difficile à prévoir et peut entraîner des déformations importantes de l'ouvrage.

Les tassements plastiques peuvent être subdivisés en trois types :

1. Le tassement par consolidation : Il est lié à l'expulsion de l'eau des pores du sol sous l'effet de la charge appliquée. Ce type de tassement se produit dans les sols fins, tels que les argiles et les limons, et peut prendre plusieurs années pour atteindre son maximum. Il peut être prévenu ou limité par la mise en place de techniques de consolidation, telles que les pieux ou les colonnes ballastées. 
2. Le tassement par tassement différentiel : Il est lié à une répartition inégale de la charge sur le sol, due à la présence d'hétérogénéités dans sa structure ou à une mauvaise répartition de la charge appliquée par l'ouvrage. Ce type de tassement peut entraîner des déformations importantes de l'ouvrage, telles que des fissures ou des ruptures. Il peut être prévenu ou limité par une meilleure répartition de la charge sur le sol.
3. Le tassement par glissement : Il est lié à la perte de cohésion du sol, sous l'effet de l'eau ou de vibrations, par exemple. Ce type de tassement se produit généralement dans les sols meubles, tels que les sables et les graviers, et peut être prévenu ou limité par la mise en place de techniques de renforcement, telles que les géotextiles ou les géogrilles.

C'est quoi un sol tassé ?

Un sol tassé est un sol qui a subi un tassement important, c'est-à-dire une diminution de son volume due à une compression des grains du sol. Le tassement peut être causé par plusieurs facteurs, tels que le poids des bâtiments, des routes ou des véhicules, l'humidité, la décomposition des matières organiques, etc.

Comment vérifier le tassement ?

Le tassement peut être vérifié de plusieurs manières selon le type de sol et les caractéristiques du terrain.

Une méthode courante est l'utilisation d'un nivellement optique, qui permet de mesurer les différences de niveau entre différents points de la surface. En effectuant des mesures régulières sur une période donnée, on peut détecter les changements de niveau et donc le tassement.

Une autre méthode consiste à utiliser des capteurs de tassement placés à différents endroits du terrain. Ces capteurs mesurent les déformations du sol et permettent de détecter les zones où le tassement est le plus important.

Enfin, une observation visuelle régulière peut également permettre de détecter les signes de tassement, tels que des fissures dans les murs ou des déformations du sol.

 

C'est quoi un tassement différentiel ?

Le tassement différentiel est un phénomène qui se produit lorsque des parties d'un bâtiment ou d'une structure subissent des tassements inégaux, c'est-à-dire que certaines parties du sol sous-jacent s'affaissent plus que d'autres. Cela peut se produire en raison de variations dans les caractéristiques du sol, de la présence de cavités ou de fissures souterraines, ou d'autres facteurs géologiques.

C'est quoi la consolidation des sols ?

La consolidation des sols est un processus par lequel les sols se tassent et se stabilisent au fil du temps sous l'effet du poids des constructions ou des infrastructures qui sont construites dessus. Ce processus peut prendre des années, voire des décennies, et peut entraîner des mouvements de terrain, des affaissements, des fissures dans les fondations et d'autres problèmes structurels.

Comment consolider le sol ?

La consolidation des sols peut être nécessaire pour renforcer les sols affaissés ou instables et assurer la stabilité des bâtiments et des infrastructures construits dessus. Voici quelques techniques de consolidation des sols couramment utilisées : 

1. Injection de matériaux : Cette technique implique l'injection de matériaux de renforcement tels que des résines ou des coulis de ciment sous les fondations pour remplir les vides et consolider les sols.
2. Pieux de fondation : Les pieux sont des éléments verticaux en acier ou en béton qui sont enfoncés dans le sol pour renforcer les fondations des bâtiments et des infrastructures.
3. Colonnes ballastées : Cette technique consiste à insérer des colonnes en béton ou en acier dans le sol et à les remplir de matériaux granulaires tels que du sable ou du gravier pour renforcer les sols et réduire leur tassement.
4. Consolidation dynamique : Cette technique utilise des vibrations pour compacter les sols et les renforcer. Elle peut être utilisée pour consolider les sols sous les bâtiments ou les infrastructures existantes.

C'est quoi l'étude de sol ?

L'étude de sol est une analyse détaillée des caractéristiques et du comportement des sols sur un site de construction particulier. Cette étude est menée par des ingénieurs en géotechnique pour déterminer la nature et les propriétés des sols, et pour évaluer leur capacité à supporter les bâtiments et les infrastructures qui seront construits dessus.

C'est quoi le tassement des sols argileux ?

Les sols argileux sont connus pour leur susceptibilité au tassement, car leur capacité à supporter des charges est limitée par leur structure poreuse et leur composition chimique. Le tassement des sols argileux peut se produire pour plusieurs raisons, notamment :

1. La consolidation primaire : Lorsqu'une charge est appliquée sur le sol, l'eau contenue dans les pores du sol est expulsée, ce qui entraîne la compression des particules de sol. Cela peut entraîner un tassement initial du sol, connu sous le nom de consolidation primaire.
2. La consolidation secondaire : Après la consolidation primaire, les particules de sol se réorganisent pour atteindre un état plus stable, ce qui peut entraîner un tassement supplémentaire du sol, appelé consolidation secondaire.
3. Le retrait : Les sols argileux ont tendance à se contracter lorsqu'ils perdent de l'eau, ce qui peut se produire en raison de conditions environnementales sèches ou de la présence de fondations qui absorbent l'eau du sol.

C'est quoi le coefficient de consolidation ?

Le coefficient de consolidation est une mesure de la capacité d'un sol à se déformer sous une charge ou une pression donnée au fil du temps. Il est souvent utilisé en géotechnique pour prédire le tassement d'un sol à long terme.

Le coefficient de consolidation est calculé à partir des résultats de tests de consolidation effectués sur des échantillons de sol prélevés sur un site. Ces tests impliquent l'application d'une pression sur l'échantillon de sol et la mesure de la déformation du sol sous cette pression au fil du temps.

Le coefficient de consolidation est utilisé pour déterminer le taux de tassement d'un sol à long terme et pour prédire le temps nécessaire pour que le tassement se produise. Il est souvent utilisé dans la conception de structures et de fondations pour s'assurer que les structures seront stables et ne subiront pas de déformation excessive à long terme.

C'est quoi un sol compressible ?

Un sol compressible est un sol qui peut subir une compression importante sous une charge donnée. Les sols compressibles sont souvent constitués de matériaux fins et meubles tels que des argiles, des limons ou des sédiments marins, qui ont une structure poreuse et une faible densité.

Les sols compressibles peuvent poser des problèmes dans la construction, car ils ont tendance à se tasser ou à se déformer sous le poids des structures construites sur eux. Cela peut entraîner des dommages importants aux bâtiments et aux infrastructures, tels que des fissures dans les murs, des affaissements du sol et des problèmes de drainage.

Pour éviter les problèmes de sol compressible dans la construction, il est important de mener une analyse géotechnique appropriée pour évaluer les propriétés du sol. Des techniques de consolidation peuvent être utilisées pour renforcer les sols compressibles et réduire leur tendance à se tasser sous une charge. Ces techniques peuvent inclure l'ajout de matériaux de remplissage, le compactage du sol ou l'injection de ciment ou de résine pour renforcer le sol.

Pourquoi le sol se tasse ?

Il peut y avoir plusieurs raisons pour lesquelles le sol se tasse, notamment :

1. La consolidation du sol : Lorsque le sol est initialement déposé, il contient souvent une grande quantité d'eau et d'air piégés dans ses pores. Au fil du temps, l'eau s'écoule lentement hors du sol et les pores se remplissent d'air. Cette consolidation du sol peut prendre des années et entraîner un tassement important.
2. La surcharge : Lorsqu'une charge importante est appliquée sur le sol, telle qu'une structure de construction, le sol peut se comprimer sous le poids de la charge. Si la charge est trop importante, cela peut entraîner un tassement excessif.
3. Les variations de l'humidité du sol : Les changements de l'humidité du sol peuvent également affecter le tassement. Par exemple, un sol qui a été initialement compacté lorsqu'il était sec peut se tasser davantage lorsqu'il est mouillé.

Pourquoi et comment se dégrade le sol ?

Le sol se dégrade pour plusieurs raisons, notamment :

L'érosion : L'érosion est l'une des principales causes de la dégradation du sol. Elle se produit lorsque le sol est emporté par l'eau ou le vent. L'érosion peut être causée par des activités humaines telles que la déforestation, l'agriculture intensive ou l'aménagement du territoire.

La compaction  : La compaction du sol se produit lorsque le sol est compressé, ce qui peut se produire en raison de la circulation de véhicules lourds, de la construction de bâtiments ou d'autres activités. La compaction du sol peut réduire la porosité du sol et affecter la capacité du sol à retenir l'eau.

La salinisation : La salinisation se produit lorsque la teneur en sel du sol augmente. Elle peut être causée par une irrigation excessive, une mauvaise gestion des sols ou d'autres facteurs. La salinisation peut rendre le sol impropre à la croissance des plantes.

La pollution : La pollution peut également affecter la qualité du sol. Les produits chimiques, les métaux lourds et les autres polluants peuvent s'accumuler dans le sol et affecter la santé des plantes, des animaux et des humains.

 

Comment lutter contre le tassement ?

Le tassement des sols peut être évité ou réduit en prenant certaines mesures, notamment :

1. Éviter les charges lourdes  : Éviter de faire circuler des véhicules lourds sur le sol peut réduire la pression exercée sur le sol et ainsi éviter son tassement.
2. Utiliser des techniques de construction adaptées  : Il est important de choisir des techniques de construction qui minimisent l'impact sur le sol. L'utilisation de fondations appropriées, de structures légères et de techniques de construction adaptées peut aider à réduire le tassement des sols.
3. Maintenir une bonne teneur en eau : La teneur en eau du sol est un facteur important pour éviter le tassement. Un sol sec a tendance à se tasser plus facilement qu'un sol humide. Il est donc important de maintenir une bonne teneur en eau dans le sol pour éviter le tassement.
4. Éviter les activités qui fragilisent le sol : Éviter les activités qui fragilisent le sol, comme la déforestation, la surexploitation agricole ou l'urbanisation excessive, peut aider à préserver la qualité du sol.
5. Surveiller et mesurer le tassement : Il est important de surveiller régulièrement le tassement du sol pour détecter tout problème éventuel et prendre des mesures pour le corriger.

En prenant ces mesures, il est possible de limiter le tassement des sols et de préserver leur qualité et leur capacité à soutenir les activités humaines.

C'est quoi le calcul de tassement par la méthode pressiométrique ?

La méthode pressiométrique est une méthode couramment utilisée pour calculer le tassement d'un sol. Elle consiste à mesurer la déformation d'un sol sous l'effet d'une pression exercée par une sonde pressiométrique.

Pour calculer le tassement d'un sol à l'aide de cette méthode, il est nécessaire de suivre les étapes suivantes :

1. Effectuer un essai pressiométrique  : Cet essai consiste à enfoncer une sonde pressiométrique dans le sol en appliquant une pression croissante. La pression appliquée est enregistrée en temps réel et permet de mesurer la déformation du sol.
2. Analyser les données : Les données obtenues lors de l'essai pressiométrique sont analysées pour déterminer les paramètres géotechniques du sol, tels que la résistance et la compressibilité. 
3. Calculer le tassement : Une fois les paramètres géotechniques déterminés, il est possible de calculer le tassement du sol à l'aide de formules mathématiques spécifiques.

Il est important de noter que le calcul du tassement à l'aide de la méthode pressiométrique est influencé par plusieurs facteurs, tels que la profondeur de la sonde pressiométrique, la forme et la taille de la sonde, ainsi que les caractéristiques du sol lui-même. Il est donc important de bien choisir les paramètres pour garantir la précision des résultats.

C'est quoi le calcul de tassement par la méthode œdométrique ?

La méthode œdométrique est une méthode couramment utilisée pour calculer le tassement d'un sol. Elle consiste à placer un échantillon de sol dans une cellule œdométrique, puis à appliquer une charge verticale sur l'échantillon.

Pour calculer le tassement d'un sol à l'aide de cette méthode, il est nécessaire de suivre les étapes suivantes :

1. Préparer l'échantillon de sol : Un échantillon de sol est prélevé sur le terrain et préparé pour l'essai en retirant les particules grossières et en le compactant.
2. Placer l'échantillon dans la cellule œdométrique : L'échantillon de sol est placé dans une cellule œdométrique qui est remplie d'eau. La cellule est équipée d'un capteur de déformation qui mesure la déformation de l'échantillon.
3. Appliquer la charge verticale : Une charge verticale est appliquée sur l'échantillon à l'aide d'un piston. La charge est appliquée de manière progressive et enregistrée à chaque étape.
4. Mesurer la déformation : La déformation de l'échantillon est mesurée à chaque étape de l'application de la charge. Cette déformation est enregistrée à l'aide du capteur de déformation. 
5. Analyser les données  : Les données obtenues lors de l'essai œdométrique sont analysées pour déterminer les paramètres géotechniques du sol, tels que la résistance et la compressibilité.
6. Calculer le tassement  : Une fois les paramètres géotechniques déterminés, il est possible de calculer le tassement du sol à l'aide de formules mathématiques spécifiques.

C'est quoi un tassement absolu ?

Le tassement absolu, également appelé tassement total, correspond à la diminution de la hauteur d'un sol ou d'une structure due à une compression progressive des couches de sol sous l'effet d'une charge. Ce tassement est permanent et irréversible.

Le tassement absolu est généralement mesuré en comparant la hauteur initiale de la structure ou du sol avec sa hauteur après la compression. Cette différence de hauteur correspond au tassement absolu.

Le tassement absolu peut être causé par plusieurs facteurs, tels que la charge exercée sur le sol ou la structure, la composition et les caractéristiques du sol, ainsi que les conditions environnementales. Un tassement excessif peut causer des dommages aux structures et nécessiter des travaux de réparation coûteux.

Lien de téléchargement

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Conclusion

Le tassement et la consolidation des sols sont des phénomènes inévitables en génie civil et en géotechnique. Il est important de les comprendre et de les prendre en compte lors de la conception et de la construction d'ouvrages pour limiter leurs conséquences sur la stabilité et la durée de vie des ouvrages.