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étude géotechnique des sols
La Géotechnique
étudie les
caractéristiques des terrains
(sols et
roches) en
vue de
leur utilisation comme
matériau ou support de construction. C'est une discipline que l'on peut
intégrer dans le Génie Civil
au sens large.
Le Génie
Civil est une discipline plus large, que nous définirons comme l'ensemble des
disciplines de construction. Le Génie Civil dans cette définition très large englobe, outre la
Géotechnique, le calcul des
structures (qui fait appel
à la Résistance des Matériaux), l'étude des matériaux de construction, les problèmes
de bâtiment
et d'énergie, les problèmes d'eau,
d'assainissement et d'irrigation, la conception et l'aménagement.
Certains
y intègrent même l'environnement.
étude géotechnique
Remarque : "Génie Civil" est un terme qui peut avoir différentes significations. Certaines
entreprises de construction
n'appliquent cette appellation
qu'à la
construction de grands
ouvrages d'art du type
pont ou barrage.
La mécanique des
terrains s'appuie sur :
- la
Mécanique des Milieux
Continus : MMC
(élasticité, plasticité…) ;
- les
propriétés physiques et mécaniques des sols et des roches ;
- la géologie,
la composition chimique et minéralogique des constituants du sol (ces derniers
ayant une influence sur les
caractéristiques physiques et
mécaniques).
etude géotechnique du sol
La mécanique
des terrains fait donc appel à des aspects
théoriques liés à la MMC, mais aussi à
une approche plus naturaliste et expérimentale. Les aspects "théoriques" sont basés sur des
notions déjà étudiées dans des
cours antérieurs tels que :
- la
théorie
de
l'élasticité
(les
conditions
initiales
et
aux
limites
étudiées
pourront
être
spécifiques des problèmes de
géotechnique) ;
- l'équilibre plastique
(le critère de plasticité couramment employé sera le critère de Mohr- Coulomb) ;
- l'écoulement en milieux poreux qui sera ici appliqué aux écoulements de l'eau dans le sol.
Ces
écoulements dans le sol conduiront à exposer la
théorie de la
consolidation.
La géotechnique fera aussi appel à toutes les techniques
statistiques utiles pour caractériser la variation des
propriétés inhérente à un matériau
naturel.
Souvent nous serons amené à différencier les terrains qualifiés de "sols" de ceux qualifiés de
"roches"
Les assemblages de grains minéraux non liés par des forces de cohésion
fortes et permanentes
seront dénommés sol ( roche).
Les sols (par opposition aux roches) sont des matériaux
susceptibles d'être soit séparés en grains (sols pulvérulents i.e. les "sables"), soit déformés à la
main (sols cohérents
i.e
"argiles") ou par
la mise
en oeuvre
d'une énergie
mécanique relativement faible.
sol-roche
Les éléments conduisant à la distinction sol-roche sont résumés ci-dessous. On
est conduit à
utiliser
les termes
de roche
"molle" ou de
sol dur
pour qualifier
un comportement intermédiaire.
Sol
- Liaisons entre grains minéraux faibles.
- Continuité de la matrice
Roche
- Liaisons fortes et permanentes
- Importance des discontinuités (on ne passe pas facilement des propriétés de la matrice aux propriétés du massif)
Les terrains sont à la fois
- un support de construction (les fondations transmettent la charge de la construction au sol).
- un élément de construction (digue, barrage en terre, remblai).
La Géotechnique s'intéresse à ces deux aspects.
Nous serons conduits à étudier
la résistance du sol de fondation, le tassement sous des bâtiments… mais aussi la stabilité de talus naturels
ou
artificiels. Dans le
premier
cas, le géotechnicien ne pourra généralement que subir les
propriétés du terrain support (bien qu'il
existe comme nous le verrons
plus loin un certain
nombre de techniques
d'amélioration du terrain
en place),
dans le
second cas,
il sera
éventuellement possible
d’opérer une sélection sur le terrain
mis en place artificiellement.
Dans la première
partie de ce cours, nous nous intéresserons aux propriétés physiques et
géométriques des sols et des roches puis nous étudierons
le comportement mécanique des
terrains à l’état naturel et l'effet
de sollicitations
extérieures.
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| Quelques problèmes géotechniques |