Étude du Fluage d'une Argile Molle sous Chargement Constant
Contexte : Le temps, un facteur clé dans le comportement des argiles.
Contrairement aux sables dont le tassement est quasi-instantané, les sols argileux, en raison de leur faible perméabilité, tassent lentement sous l'effet d'une charge. Ce phénomène, appelé consolidationProcessus de réduction de volume d'un sol fin saturé, dû à l'expulsion de l'eau interstitielle sous l'effet d'une charge., se décompose en deux phases. La **consolidation primaire** est due à l'expulsion de l'eau. Une fois cette phase terminée, le sol continue de tasser très lentement à contrainte effective constante : c'est la **consolidation secondaire**, ou **fluage**. Pour les ouvrages sensibles aux tassements (bâtiments, ponts) fondés sur des argiles molles, la prédiction de ces tassements différés est un enjeu majeur pour garantir leur durabilité.
Remarque Pédagogique : Cet exercice vous guidera à travers l'analyse complète d'un essai œdométrique, l'outil de laboratoire standard pour étudier la consolidation. Nous allons extraire des données brutes (tassement en fonction du temps) deux paramètres fondamentaux : le coefficient de consolidation \(c_{\text{v}}\), qui gouverne la *vitesse* du tassement primaire, et l'indice de fluage \(C_\alpha\), qui gouverne l'amplitude du tassement à long terme.
Objectifs Pédagogiques
- Comprendre la différence entre consolidation primaire et secondaire (fluage).
- Analyser une courbe de tassement en fonction du temps issue d'un essai œdométrique.
- Appliquer la méthode de Taylor (tracé en racine carrée du temps) pour déterminer le coefficient de consolidation \(c_{\text{v}}\).
- Appliquer la méthode de Casagrande (tracé en échelle semi-logarithmique) pour déterminer l'indice de fluage \(C_\alpha\).
- Calculer et interpréter un tassement de fluage à long terme pour un ouvrage réel.
Données de l'étude
Schéma de principe de l'œdomètre
| Temps \(t\) (\(\text{min}\)) | Tassement \(S(t)\) (\(\text{mm}\)) | Temps \(t\) (\(\text{min}\)) | Tassement \(S(t)\) (\(\text{mm}\)) |
|---|---|---|---|
| 0.1 | 0.15 | 100 | 1.45 |
| 0.25 | 0.24 | 200 | 1.53 |
| 1 | 0.47 | 400 | 1.58 |
| 4 | 0.80 | 800 | 1.62 |
| 16 | 1.18 | 1440 | 1.65 |
| 36 | 1.34 | 2880 | 1.69 |
Questions à traiter
- Calculer l'indice des vides final \(e_{\text{f}}\) à la fin de la consolidation primaire (à \(t=1440 \, \text{min}\)).
- À partir des données, déterminer le coefficient de consolidation \(c_{\text{v}}\) (en \(\text{m}^2/\text{an}\)) en utilisant la méthode de Taylor (racine carrée du temps).
- Déterminer l'indice de consolidation secondaire (ou indice de fluage) \(C_\alpha\).
- Pour une couche d'argile de 4 m d'épaisseur sur le terrain, ayant les mêmes propriétés et soumise au même chargement, quel sera le tassement dû au fluage entre 1 an et 50 ans après la fin de la consolidation primaire ?
Les bases de la Consolidation des Sols
Avant de plonger dans la correction, revoyons quelques concepts clés.
1. Consolidation Primaire vs. Secondaire :
La consolidation primaire est le tassement dû à l'expulsion de l'eau des pores du sol sous l'effet d'une augmentation de contrainte. Sa vitesse dépend de la perméabilité et de la compressibilité du sol, regroupées dans le coefficient \(c_{\text{v}}\). Une fois que la surpression interstitielle s'est dissipée (\(t_{\text{100}}\)), ce processus s'arrête. Le fluage (ou consolidation secondaire) est un réarrangement lent des particules solides du sol qui se produit ensuite, à contrainte effective constante. Il se manifeste par un tassement linéaire en fonction du logarithme du temps.
2. La méthode de Taylor (\(\sqrt{t}\)) :
Cette méthode graphique permet de déterminer \(c_{\text{v}}\). On trace le tassement en fonction de la racine carrée du temps. La première partie de la courbe est quasi-linéaire. On trace la tangente à l'origine et une droite passant par l'origine avec une pente 15% plus faible. L'intersection de cette seconde droite avec la courbe de tassement donne le point correspondant à 90% de consolidation (\(S_{\text{90}}\)), et donc le temps \(t_{\text{90}}\). On calcule alors \(c_{\text{v}}\) avec la formule :
\[ c_{\text{v}} = \frac{T_{\text{90}} \cdot H_{\text{dr}}^2}{t_{\text{90}}} \quad (\text{avec } T_{\text{90}} = 0.848) \]
\(H_{\text{dr}}\) est le chemin de drainage le plus long.
3. L'indice de fluage (\(C_\alpha\)) :
Ce paramètre quantifie l'amplitude du fluage. On le détermine à partir de la courbe de tassement tracée en fonction du logarithme du temps. La partie finale de cette courbe, après la fin de la consolidation primaire, est une droite. \(C_\alpha\) est la pente de cette droite, calculée en termes de variation d'indice des vides par cycle logarithmique de temps :
\[ C_\alpha = \frac{\Delta e}{\Delta(\log t)} = \frac{e_{\text{1}} - e_{\text{2}}}{\log(t_{\text{2}}) - \log(t_{\text{1}})} \]
Correction : Étude du Fluage d'une Argile Molle sous Chargement Constant
Question 1 : Calculer l'indice des vides final \(e_{\text{f}}\)
Principe (le concept physique)
L'indice des vides \(e\) est le rapport du volume des vides sur le volume des grains solides. Lors de la consolidation, l'eau est expulsée, le volume des vides diminue, mais le volume des solides reste constant. Le tassement mesuré (\(\Delta H\)) correspond donc à une réduction du volume des vides. On peut relier la variation de hauteur de l'échantillon à la variation de l'indice des vides.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
La relation fondamentale est \(\frac{\Delta H}{H_{\text{0}}} = \frac{\Delta e}{1+e_{\text{0}}}\). Elle vient du fait que le tassement relatif est égal à la variation du volume des vides divisée par le volume total initial. En effet, \(V_{\text{0}} = V_{\text{s}}(1+e_{\text{0}})\) et \(\Delta V = \Delta V_{\text{v}} = V_{\text{s}} \Delta e\). Pour un essai œdométrique où l'aire \(A\) est constante, \(H_{\text{0}}=V_{\text{0}}/A\) et \(\Delta H=\Delta V/A\), ce qui mène à la formule.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Attention, l'indice des vides final que nous calculons ici est celui à la fin de la consolidation primaire (\(e_{\text{p}}\) ou \(e_{\text{100}}\)), car nous utilisons le tassement \(S_{\text{100}}\). Le fluage continuera de réduire (très lentement) l'indice des vides par la suite.
Normes (la référence réglementaire)
La norme NF P94-090-1 régit la conduite de l'essai de compressibilité à l'œdomètre et la détermination des paramètres comme l'indice des vides et les coefficients de consolidation.
Formule(s) (l'outil mathématique)
On isole la variation d'indice des vides \(\Delta e\), puis on calcule l'indice des vides final \(e_{\text{f}}\).
Hypothèses (le cadre du calcul)
On suppose que l'échantillon est entièrement saturé et que les grains de sol sont incompressibles. Le tassement est uniquement dû à la variation du volume des vides.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- Hauteur initiale, \(H_{\text{0}} = 20 \, \text{mm}\)
- Indice des vides initial, \(e_{\text{0}} = 1.20\)
- Tassement primaire final, \(S_{\text{100}} = 1.60 \, \text{mm}\)
Astuces(Pour aller plus vite)
Le terme \(1+e_{\text{0}}\) est un facteur de conversion entre la déformation géométrique (\(\Delta H / H_{\text{0}}\)) et la variation de l'indice des vides. Pour les argiles molles, \(e_{\text{0}}\) est souvent supérieur à 1, ce qui rend ce facteur significatif.
Schéma (Avant les calculs)
Représentation de l'indice des vides
Calcul(s) (l'application numérique)
1. Calculer la variation de l'indice des vides :
2. Calculer l'indice des vides final :
Schéma (Après les calculs)
Évolution de l'indice des vides
Réflexions (l'interprétation du résultat)
L'indice des vides a diminué de 0.176, passant de 1.20 à 1.024. C'est une variation significative qui correspond à une réduction de volume de l'échantillon de 8%. Cette compressibilité élevée est caractéristique des argiles molles.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
L'erreur la plus commune est d'oublier le terme \((1+e_{\text{0}})\) et de penser que la déformation est directement égale à \(\Delta e\). Cela n'est vrai que si le volume de référence est le volume des solides, ce qui n'est pas le cas pour la hauteur de l'échantillon.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Le tassement d'un sol correspond à une réduction de son indice des vides.
- La relation clé est \(\Delta H / H_{\text{0}} = \Delta e / (1+e_{\text{0}})\).
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Certaines argiles marines, comme celles de Mexico ou de Scandinavie, peuvent avoir des indices des vides initiaux extrêmes, parfois supérieurs à 5 ou même 10 ! Ces sols sont extraordinairement compressibles et posent des défis considérables pour la construction.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Si le tassement primaire final \(S_{\text{100}}\) avait été de 2.0 mm, quel aurait été l'indice des vides final \(e_{\text{f}}\) ?
Question 2 : Déterminer le coefficient de consolidation \(c_{\text{v}}\)
Principe (le concept physique)
Le coefficient de consolidation \(c_{\text{v}}\) mesure la vitesse à laquelle un sol se consolide. Il combine sa perméabilité (facilité de l'eau à s'échapper) et sa compressibilité (combien il tasse pour une charge donnée). Un \(c_{\text{v}}\) élevé signifie une consolidation rapide. La méthode de Taylor utilise le fait que, au début de la consolidation, le tassement est proportionnel à la racine carrée du temps.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
La théorie de la consolidation de Terzaghi est basée sur une équation aux dérivées partielles qui est analogue à l'équation de la chaleur. Le "facteur temps" \(T_{\text{v}} = c_{\text{v}} t / H_{\text{dr}}^2\) est un nombre sans dimension qui gouverne le degré de consolidation. Pour chaque valeur de \(T_{\text{v}}\), il y a un degré de consolidation unique. La méthode de Taylor est une astuce graphique pour identifier le point où \(T_{\text{v}}=T_{\text{90}}=0.848\).
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Le tracé en \(\sqrt{t}\) est particulièrement utile pour analyser le début du processus. C'est souvent plus précis que la méthode de Casagrande (\(\log t\)) pour trouver la fin de la consolidation primaire, surtout si le fluage démarre tôt. La construction graphique peut sembler compliquée, mais elle est très codifiée.
Normes (la référence réglementaire)
L'Eurocode 7 et les normes nationales associées fournissent des tableaux de valeurs typiques pour \(c_{\text{v}}\) pour différents types d'argiles, mais soulignent que la détermination en laboratoire est toujours préférable pour des projets importants en raison de la grande variabilité de ce paramètre.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Avec \(H_{\text{dr}}\) le chemin de drainage maximal. Pour un échantillon de hauteur H drainé des deux côtés, \(H_{\text{dr}} = H/2\).
Hypothèses (le cadre du calcul)
On suppose que la théorie de Terzaghi est applicable (sol saturé, homogène, \(c_{\text{v}}\) constant durant le processus). On utilise la hauteur moyenne de l'échantillon pendant le palier de charge pour calculer le chemin de drainage.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- Données de tassement \(S(t)\) en fonction du temps \(t\).
- Hauteur initiale, \(H_{\text{0}} = 20 \, \text{mm}\).
- Tassement final primaire, \(S_{\text{100}} = 1.60 \, \text{mm}\).
Astuces(Pour aller plus vite)
Pour le chemin de drainage, on devrait prendre la hauteur moyenne pendant le palier. \(H_{\text{moy}} = (H_{\text{0}} + H_{\text{f}})/2 = (20 + (20-1.65))/2 \approx 19.18\) mm. Le chemin de drainage est donc \(H_{\text{dr}} \approx 19.18 / 2 \approx 9.59\) mm. Utiliser \(H_{\text{0}}/2 = 10\) mm est une simplification courante mais moins précise.
Schéma (Avant les calculs)
Méthode de Taylor (Construction graphique)
Calcul(s) (l'application numérique)
1. Tracer S(t) en fonction de \(\sqrt{t}\). En examinant les données, la partie initiale (jusqu'à t=16 min, \(\sqrt{t}=4\)) est quasi-linéaire. La droite passant par (0,0) et (\(\sqrt{1}=1\), 0.47) a une pente de 0.47.
2. On trace une seconde droite de pente 1.15 fois la pente initiale (pente = 0.47 / 1.15 \(\approx\) 0.408). On cherche où cette droite coupe la courbe. Par interpolation, on trouve que \(\sqrt{t_{\text{90}}} \approx 4.5 \, \text{min}^{0.5}\).
3. Calculer \(t_{\text{90}}\) :
4. Calculer le chemin de drainage moyen \(H_{\text{dr}}\). La hauteur finale de l'échantillon (à la fin de tout l'essai) est \(20 - 1.69 = 18.31\) mm. La hauteur moyenne est \((20+18.31)/2 = 19.155\) mm. Le chemin de drainage est la moitié :
5. Calculer \(c_{\text{v}}\) en \(\text{m}^2/\text{an}\) :
Schéma (Après les calculs)
Résultat de l'analyse de Taylor
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Une valeur de \(c_{\text{v}}\) de 2 \(\text{m}^2/\text{an}\) est typique pour une argile de compressibilité moyenne à élevée. Cette valeur permettra de calculer la durée de la consolidation primaire pour une couche d'argile de n'importe quelle épaisseur sur un site réel.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Le carré sur le chemin de drainage (\(H_{\text{dr}}^2\)) est une source d'erreur majeure. N'oubliez pas de diviser la hauteur de l'échantillon par 2 si le drainage est double, et d'utiliser des unités cohérentes (tout en mètres et en années, par exemple) avant le calcul final.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- \(c_{\text{v}}\) régit la VITESSE du tassement primaire.
- La méthode de Taylor permet de trouver \(t_{\text{90}}\) à partir d'un tracé en \(\sqrt{t}\).
- Le chemin de drainage \(H_{\text{dr}}\) est crucial et dépend des conditions de drainage (simple ou double).
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Pour accélérer la consolidation de remblais sur sols argileux mous, les ingénieurs utilisent des "drains verticaux". Ce sont des colonnes perméables installées dans le sol qui réduisent considérablement le chemin de drainage (de plusieurs mètres à quelques dizaines de centimètres), ce qui peut réduire le temps de consolidation de plusieurs années à quelques mois.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Si l'essai avait été mené avec un drainage simple (uniquement par le haut), quelle aurait été la valeur de \(c_{\text{v}}\) (en \(\text{m}^2/\text{an}\)) ?
Question 3 : Déterminer l'indice de fluage \(C_\alpha\)
Principe (le concept physique)
L'indice de fluage, ou coefficient de consolidation secondaire, caractérise le tassement qui se produit après la dissipation des surpressions interstitielles, à contrainte effective constante. Ce phénomène est dû à un réarrangement progressif de la structure du sol. Sur un graphique où le tassement est tracé en fonction du logarithme du temps, le fluage apparaît comme une droite. L'indice \(C_\alpha\) est simplement la pente de cette droite.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
Le fluage est souvent modélisé comme un processus visqueux au sein de la structure du sol. Le paramètre \(C_\alpha\) est défini par la variation de l'indice des vides par cycle logarithmique de temps : \(C_\alpha = \Delta e / \Delta (\log t)\). Il est généralement considéré comme une propriété intrinsèque du matériau, bien qu'il puisse dépendre légèrement du niveau de contrainte. Il est particulièrement important pour les argiles organiques et les tourbes.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Pour identifier la partie "fluage" de la courbe, il faut s'assurer que la consolidation primaire est bien terminée. On identifie graphiquement la fin de la courbe en S caractéristique de la consolidation primaire sur le diagramme semi-log. La droite de fluage est ensuite tracée sur les points de mesure pris bien après ce point.
Normes (la référence réglementaire)
La détermination de \(C_\alpha\) fait également partie des procédures décrites dans la norme NF P94-090-1. La durée du palier de chargement doit être suffisamment longue pour que la phase de fluage soit clairement identifiable.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Où \(\Delta e\) est la variation d'indice des vides entre les temps \(t_{\text{1}}\) et \(t_{\text{2}}\), choisis sur la droite de fluage.
Hypothèses (le cadre du calcul)
On suppose que la consolidation primaire est terminée à \(t=1440\) min. Les points de mesure suivants sont donc sur la droite de fluage.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- Tassement à \(t_{\text{1}}=1440 \, \text{min}\), \(S_{\text{1}} = 1.65 \, \text{mm}\).
- Tassement à \(t_{\text{2}}=2880 \, \text{min}\), \(S_{\text{2}} = 1.69 \, \text{mm}\).
- Hauteur initiale, \(H_{\text{0}} = 20 \, \text{mm}\).
- Indice des vides initial, \(e_{\text{0}} = 1.20\).
Astuces(Pour aller plus vite)
On peut calculer \(C_\alpha\) directement à partir des tassements (\(C_{\alpha\epsilon} = \Delta S / (H_{\text{p}} \Delta \log t)\)) puis le convertir en \(C_\alpha\) (\(C_\alpha = C_{\alpha\epsilon}(1+e_{\text{p}})\)). Mais il est souvent plus direct de passer par l'indice des vides.
Schéma (Avant les calculs)
Courbe de consolidation semi-logarithmique
Calcul(s) (l'application numérique)
1. Calculer la variation de tassement \(\Delta S\) sur la droite de fluage :
2. Convertir cette variation de tassement en variation d'indice des vides \(\Delta e\) :
3. Calculer \(C_\alpha\) :
Schéma (Après les calculs)
Détermination de l'indice de fluage
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Un indice de fluage de 0.015 est relativement élevé, indiquant que cette argile est sujette à des tassements différés non négligeables. Pour les argiles inorganiques, \(C_\alpha\) est souvent inférieur à 0.01, tandis que pour les argiles très organiques ou les tourbes, il peut dépasser 0.05.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Assurez-vous d'utiliser le logarithme en base 10 (\(\log\)), et non le logarithme népérien (\(\ln\)). De plus, la variation d'indice des vides \(\Delta e\) utilisée ici est celle qui se produit PENDANT la phase de fluage, et non le \(\Delta e\) total de la consolidation primaire.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Le fluage se manifeste par un tassement linéaire en fonction de log(t).
- L'indice de fluage \(C_\alpha\) est la pente de cette droite (\(\Delta e / \Delta \log t\)).
- Un \(C_\alpha\) élevé est synonyme de tassements différés importants.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
L'aéroport international de Kansai au Japon a été construit sur une île artificielle reposant sur une épaisse couche d'argile marine très compressible. Les ingénieurs avaient anticipé d'importants tassements de consolidation et de fluage. Le terminal est monté sur des vérins hydrauliques ajustables pour compenser les tassements différentiels et maintenir le bâtiment à niveau au fil des décennies.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Si le tassement à 2880 min avait été de 1.70 mm, quel aurait été \(C_\alpha\) ?
Question 4 : Calculer le tassement de fluage à long terme
Principe (le concept physique)
L'indice de fluage \(C_\alpha\) étant adimensionnel et constant (par hypothèse), on peut l'utiliser pour extrapoler le tassement à n'importe quelle durée future. La formule du tassement de fluage relie le tassement à \(C_\alpha\), à l'épaisseur de la couche d'argile à la fin de la consolidation primaire, et au rapport des temps considérés.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
La formule du tassement de fluage est : \(S_{\text{f}} = \frac{H_{\text{p}}}{1+e_{\text{p}}} C_\alpha \log\left(\frac{t_{\text{final}}}{t_{\text{p}}}\right)\). \(H_{\text{p}}\) est l'épaisseur de la couche à la fin de la consolidation primaire, \(e_{\text{p}}\) est l'indice des vides au même moment, et \(t_{\text{p}}\) est le temps de fin de la consolidation primaire. Cette formule est une intégration directe de la définition de \(C_\alpha\).
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Cette étape est l'application directe de nos résultats de laboratoire à un cas d'ingénierie réel. Nous passons d'un échantillon de 20 mm à une couche de 4 m. C'est l'essence même de la mécanique des sols : utiliser des essais à petite échelle pour prédire le comportement des structures à grande échelle.
Normes (la référence réglementaire)
L'Eurocode 7 exige que les tassements totaux (immédiats + primaires + secondaires) soient calculés et vérifiés par rapport à des limites admissibles, qui dépendent du type de structure et de sa sensibilité aux tassements différentiels.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Hypothèses (le cadre du calcul)
On suppose que la couche d'argile de 4 m sur le terrain a exactement les mêmes propriétés et est soumise au même incrément de contrainte que l'échantillon de laboratoire. On suppose également que les conditions de drainage sont les mêmes (double drainage).
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- Épaisseur initiale de la couche, \(H_{\text{couche}} = 4 \, \text{m} = 4000 \, \text{mm}\)
- Indice de fluage, \(C_\alpha = 0.0146\) (calcul Q3)
- Indice des vides au début du fluage, \(e_{\text{p}} = 1.024\) (calcul Q1)
- Temps initial, \(t_{\text{initial}} = 1 \, \text{an}\)
- Temps final, \(t_{\text{final}} = 50 \, \text{ans}\)
Astuces(Pour aller plus vite)
Le tassement primaire de la couche de 4 m sera proportionnel à celui de l'échantillon : \(S_{\text{p,couche}} = S_{\text{100,ech}} \times (4000/20) = 1.60 \times 200 = 320\) mm. L'épaisseur au début du fluage est donc \(H_{\text{p}} = 4000 - 320 = 3680\) mm.
Schéma (Avant les calculs)
Extrapolation du Tassement de Fluage
Calcul(s) (l'application numérique)
1. Calculer l'épaisseur de la couche au début du fluage, \(H_{\text{p}}\):
2. Calculer le tassement de fluage :
Schéma (Après les calculs)
Tassements à Long Terme
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Le tassement de fluage sur 50 ans est de 45 mm. Ce n'est pas négligeable par rapport au tassement de consolidation primaire (320 mm). Il représente plus de 10% du tassement total et doit absolument être pris en compte dans la conception de l'ouvrage pour éviter des désordres à long terme.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Utilisez bien l'épaisseur \(H_{\text{p}}\) et l'indice des vides \(e_{\text{p}}\) à la FIN de la consolidation primaire comme valeurs de référence pour le calcul du fluage. Utiliser les valeurs initiales (\(H_{\text{0}}, e_{\text{0}}\)) est une erreur courante qui surestime légèrement le tassement.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Le fluage est un phénomène à long terme qui s'ajoute au tassement de consolidation primaire.
- Son calcul dépend de l'épaisseur de la couche, de \(e_{\text{p}}\) et de \(C_\alpha\).
- Le fluage est particulièrement important pour les argiles organiques et très compressibles.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
La théorie de la consolidation de Terzaghi a été publiée en 1923. Cependant, la prise en compte du fluage a été développée plus tard, notamment par les travaux de Taylor et Merchant dans les années 1940, puis formalisée dans des modèles plus complexes (rhéologiques) qui décrivent le comportement visqueux du squelette du sol.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Quel serait le tassement de fluage (en mm) sur une période de 100 ans (entre 1 an et 100 ans) ?
Outil Interactif : Courbe de Tassement
Explorez l'influence des paramètres du sol sur le tassement total d'une couche d'argile de 4m.
Paramètres d'Entrée
Tassements Calculés (mm)
Le Saviez-Vous ?
La ville de Venise s'enfonce de plusieurs millimètres par an, non seulement à cause de la montée des eaux, mais aussi à cause du tassement des couches d'argile et de sable sur lesquelles elle est construite. Ce phénomène combine la consolidation due au poids de la ville elle-même et un tassement plus général (subsidence) lié au pompage des eaux souterraines dans la région pendant le 20ème siècle.
Foire Aux Questions (FAQ)
Comment sait-on quand la consolidation primaire est terminée ?
Graphiquement, sur la courbe de tassement en fonction du log du temps (méthode de Casagrande), la fin de la consolidation primaire correspond au point d'intersection entre la tangente à la fin de la partie courbe (en "S") et la tangente à la droite de fluage. C'est le point \(S_{\text{100}}\).
Est-ce que le fluage est toujours mauvais ?
Pas nécessairement. C'est un phénomène naturel. Le problème pour les ingénieurs n'est pas le tassement lui-même, mais le tassement différentiel (quand une partie d'un bâtiment tasse plus qu'une autre), qui peut induire des fissures et des dommages à la structure. Si le tassement de fluage est uniforme sur tout le site, il est beaucoup moins problématique.
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Un coefficient de consolidation \(c_{\text{v}}\) élevé signifie que le tassement primaire sera...
2. Le fluage (consolidation secondaire) se produit à...
- Consolidation
- Processus de réduction de volume d'un sol fin saturé, dû à l'expulsion de l'eau interstitielle sous l'effet d'une charge. On distingue la consolidation primaire (dissipation de pression) et secondaire (fluage).
- Coefficient de Consolidation (\(c_{\text{v}}\))
- Paramètre du sol qui caractérise la vitesse de la consolidation primaire. Il dépend de la perméabilité et de la compressibilité. Unité: \(\text{m}^2/\text{s}\) ou \(\text{m}^2/\text{an}\).
- Indice de Fluage (\(C_\alpha\))
- Paramètre adimensionnel qui caractérise l'amplitude de la consolidation secondaire (fluage). Il est défini comme la variation de l'indice des vides par cycle logarithmique de temps.
- Essai Œdométrique
- Essai de laboratoire qui mesure les propriétés de compressibilité et de consolidation d'un sol en appliquant une charge verticale tout en empêchant toute déformation latérale.
D’autres exercices de mécanique des sols:
0 commentaires