Estimation du Temps de Consolidation
Comprendre le Temps de Consolidation
Si l'amplitude du tassement dépend des caractéristiques de compressibilité du sol (\(C_c\), \(C_s\)), la vitesse à laquelle ce tassement se produit dépend de sa perméabilité et des conditions de drainage. La théorie de la consolidation de Terzaghi permet d'estimer le temps nécessaire pour atteindre un certain pourcentage du tassement final. Ce calcul est crucial pour la planification des chantiers, car il permet de savoir combien de temps il faut attendre après la construction d'un remblai avant de pouvoir construire l'ouvrage final sans risque de déformations futures excessives.
Données de l'étude
- Coefficient de consolidation verticale : \(c_v = 5 \times 10^{-8} \, \text{m}^2/\text{s}\).
- On souhaite déterminer le temps nécessaire pour atteindre 90% du tassement de consolidation primaire final.
- Pour un degré de consolidation de 90% (\(U=90\%\)), le facteur temps correspondant est \(T_v = 0.848\).
Schéma : Profil de la Couche d'Argile
Couche d'argile doublement drainée, prise en sandwich entre deux couches de sable.
Questions à traiter
- Déterminer la longueur du chemin de drainage le plus long (\(H_{dr}\)).
- Calculer le temps (\(t_{90}\)) nécessaire pour atteindre 90% de la consolidation primaire. Exprimez le résultat en jours.
Correction : Estimation du Temps de Consolidation
Question 1 : Longueur du chemin de drainage (\(H_{dr}\))
Principe :
La longueur du chemin de drainage est la distance maximale qu'une particule d'eau doit parcourir pour sortir de la couche compressible. Dans notre cas, la couche d'argile est comprise entre deux couches de sable très perméables. L'eau peut donc s'évacuer à la fois vers le haut et vers le bas. On parle de "double drainage". La distance la plus longue est donc la moitié de l'épaisseur de la couche d'argile.
Calcul :
Question 2 : Temps pour 90% de consolidation (\(t_{90}\))
Principe :
La théorie de la consolidation de Terzaghi relie le temps physique (\(t\)), les propriétés du sol (\(c_v\)) et la géométrie du problème (\(H_{dr}\)) à travers un paramètre adimensionnel appelé facteur temps (\(T_v\)). En connaissant le facteur temps pour un certain degré de consolidation, on peut en déduire le temps réel correspondant.
Formule(s) utilisée(s) :
Calcul :
Conversion du temps en jours :
Quiz Rapide : Testez vos connaissances
1. Si la couche d'argile reposait sur un substratum imperméable (drainage simple), que deviendrait le chemin de drainage \(H_{dr}\) ?
2. Un coefficient de consolidation (\(c_v\)) plus élevé signifie que :
3. Si le chemin de drainage double, le temps de consolidation pour un même pourcentage U est :
Glossaire
- Consolidation Primaire
- Processus de réduction de volume d'un sol fin saturé dû à l'expulsion de l'eau des pores suite à une augmentation de charge. Le tassement s'arrête lorsque les surpressions interstitielles sont dissipées.
- Coefficient de Consolidation (\(c_v\))
- Paramètre du sol qui caractérise la vitesse à laquelle le processus de consolidation se produit. Il dépend de la perméabilité et de la compressibilité du sol, et s'exprime en \(\text{m}^2/\text{s}\).
- Chemin de Drainage (\(H_{dr}\))
- Distance maximale que doit parcourir une particule d'eau pour atteindre une couche drainante. Pour un drainage des deux côtés (double drainage), \(H_{dr}\) est la moitié de l'épaisseur de la couche. Pour un drainage d'un seul côté, \(H_{dr}\) est l'épaisseur totale.
- Facteur Temps (\(T_v\))
- Paramètre adimensionnel qui relie le temps réel, le chemin de drainage et le coefficient de consolidation. Il est fonction du degré de consolidation (\(U\)).
- Degré de Consolidation (\(U\))
- Rapport, à un temps t donné, entre le tassement produit et le tassement final de consolidation primaire. Il s'exprime en pourcentage.
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