MÉCANIQUE
DES SOLS - (DTU 11.1 SONDAGES DES SOLS DE FON DATIONS)
<= Notes sur
les pratiques techniques
Contraintes
liées à la
nature des sols: on
étudie :
- Nature des sols
=> campagne confiée à un
géologue
- Leurs
caractéristiques => campagne confiée
à un
géotechnicien
Campagne
de
reconnaissance :
- Site
vierge : campagne de reconnaissance préalable
confiée à un géologue
- Site
connu : campagne de reconnaissance confiée
à un
géotechnicien
Buts:
- Définir
la nature, position, épaisseur des différentes
couches dans la zone d’influence
présumée des fondations
- Préciser
les caractéristiques de la nappe
aquifère :
- nature :
nappe, poche localisée, courants souterrains ?
- caractéristiques :
niveaux piézomètriques, sens de
l’écoulement, débit,
caractéristiques chimiques
- Etudier les
caractéristiques physiques et mécaniques des
différentes couches afin de prévoir les
tassements de la construction, d’où
suit le choix rationnel de la structure portante
Une
chose
évidente e.g. est de
vérifier qu’il n’y a pas
d’anciennes mines ou carrières sous le terrain
à
construire
nota
général : les sondages
coûtent d’autant plus cher
qu’on ne les a pas effectué !
zone
à reconnaître:
- En
plan : à
peu prés assise au sol de la construction
et de ses abords immédiats ; la maille initiale de
20 à 30m peut être
resserrée.
- En
profondeur : cela
dépend de :
- la nature du sol
- charges :
- leur importance
- leur
nature : appuis ponctuels très chargés
ou
surfaciques répartissant mieux les charges au sol
- forme du
bâtiment : ponctuel (circulaire, carré)
ou
linéaire (barres)
on
peut estimer
qu’en profondeur
la zone d’influence est de 2 à 6 fois la dimension
principale du bâtiment
(diamètre, coté du carré, petit
coté de la barre)
Types de
sols:
- Meubles
cohérents (argiles)
- Meubles
pulvérulents (sables, graviers)
- Compacts
- Rocheux
Sols
impropres
à être mis en
remblai et compactés : parties
argileuses, tourbes, vases, i.e. sols
susceptibles de contenir un % élevé
d’eau, ce qui entraîne une instabilité
des
terrains et donc des ouvrages. On obtient en effet des mouvements
horizontaux
et verticaux dus à :
- Glissement des
particules de sol les une sur les autres
- Variation du
volume des sols
La
terre
végétale quant à elle est
stockée pour être réemployée
dans l’aménagement des espaces verts.
A
l’inverse on peut avoir des sols
ayant un bon taux de travail admissible, mais présentant des
hétérogénéités
génératrices de tassements
différentiels, e.g. argiles meunières de la brie,
ci.
2 à 3 bars, mais les blocs meuniers sont des points durs et
les argiles de
décomposition de la meulière sont des points
compressibles.
Résistance
des terrains de
fondations: leurs
caractéristiques de stabilité et
d’aptitude à
résister aux pressions sont très
variables ; elles dépendent de:
- Nature,
épaisseur et position relatives des différentes
couches du terrain
- Teneur en eau
- Niveau de la
nappe phréatique
- Affouillements
possibles
- Résistance
du terrain à la compression
- Nature des
fondations
Pour
la
pérennités des
ouvrages:
- Les
matériaux ne doivent subir aucune altération
(oxydation,
érosion, décomposition chimique)
- Le terrain
d’assise doit rester stable, donc attention
à:
- Erosion
naturelle
- Ruissellement
des eaux de pluies
- Glissements de
terrains
Reconnaissances
préalables: elles
s’appuient sur :
- Cartes
géologiques déjà établies
- Sondages
déjà effectués
- Résistivité
des sols (méthode électrique)
- Réfraction
des ondes par les différentes couches
- Ces deux
dernières méthodes donnent une vue
générale
approximative mais très valables du sous sol
On
détermine ainsi avant tout
forage ou sondage:
- Différentes
couches de sols
- Nature et
épaisseur de ces couches
- Interruptions
de celles-ci
Ce
qui permet
d’effectuer les
essais in-situ à meilleur escient ; toutefois il
est souhaitable de
réaliser des sondages complémentaires aux
emplacements suivants :
- Angles des
ouvrages
- Centre de
chaque construction
- Au droit des
points caractéristiques:
- Cages
d’escaliers
- Zones
à fortes surcharges
- Etc.
BRGM :
Bureau de Recherches Géologiques et
Minières ; il détient la liste et les
résultats des opérations de
reconnaissance déjà effectués sur tous
les sites
Moyens
d’investigations:
essais
‘in-situ’:
- Ouvertures de
puits, tranchées, galeries => on observe de
visu la couche à tester ; ce
procédé est valable pour :
- Construction
individuelles: petites tranchées peu
onéreuses
- Ouvrages
d’arts: le montant global des travaux
justifie ce mode onéreux de reconnaissance.
- Essais au
pressiomètre et
pénétromètre (appareils
légers,
mobiles et économiques) ; mais attention, ces
essais, dits aveugles,
doivent toujours être complétés par
quelques sondages afin de les étalonner et
d’éviter de grossières erreurs
d’interprétation.
Essais
en
laboratoire: on
prélève des échantillons pour les
tester.
Essais
en
laboratoire: des sondeuses
équipées de têtes de forages
coulissantes le long d’un mat et permettant la percussion et
la rotation,
réalisent des forages de faible diamètres et
prélèvent des carottes de chacune
des couches rencontrées et qui sont ensuite
envoyées au laboratoire.
On
estime les
contraintes et
déformations de différentes couches
intéressées par la fondation en
mesurant:
- Densité
sèche et humide
- Teneur en eau
- Limites
d’Atterberg (argiles)
- Essais de
cisaillement (boite de cassandre)
- Mesure de
compressibilité simple
- Essai
œdométrique (consolidation dans le temps)
- Essais
tri-axiaux
Essais in
‘situ’:
Essais
pratiqués sur la couche retenue a priori comme
couche d’assise:
- Mesure de la
densité
- Essai de
chargement direct en fond de fouille à la plaque
=> cela donne la contrainte de poinçonnement en fond
de fouille
- Essai de
cisaillement sous contrainte normale, pratiqué au
vérin sur la roche en place
- ‘standard
penetration test’: on enfonce un carottier
par chocs et on compte le nombre de coups nécessaires pour
l’enfoncer de 30 centimètres
dans le sol.
Essais
pratiqués à la surface du
sol en investigations continues:
- Pressiomètre
Ménard : mesure de l’augmentation de
volume d’une tranche de forage isolée par des
cellules de gardes sous l’effet
de pressions => mesure du fluage, donc de la rupture du
sol ; cet essai
est valable en terrain cohérents
- Pénétromètre
statiques et dynamiques : mesure de la
résistance opposée au sol à
l’enfoncement d’un train de tiges munie de pointes
débordante.
Ces
essais,
matérialisés sous
forme de carnets de sondages, donnent les courbes
enfoncement/contrainte pour:
- L’effet
de pointe seul
- L’effet
de frottement latéral seul
- La
résistance globale (due aux deux autres effets)
Ils
permettent
ensuite de
concevoir rationnellement le système de fondation.