Analyse de la Compacité du Sol

Analyse de la Compacité du Sol

Comprendre l’Analyse de la Compacité du Sol

Vous êtes un ingénieur géotechnique travaillant sur la conception d’une nouvelle infrastructure dans une zone périurbaine. Le projet nécessite la construction d’une route qui doit traverser un terrain récemment remblayé.

Avant de commencer la conception des fondations de la route, vous devez évaluer la compacité du sol du site pour s’assurer qu’il peut supporter les charges attendues sans tassement excessif.

Données Fournies:

  • Granulométrie du sol : 60% de sable, 30% de limon, 10% d’argile.
  • Poids volumique naturel du sol (\(\gamma\)): 17 kN/m\(^3\).
  • Poids volumique sec du sol (\(\gamma_d\)): 15.3 kN/m\(^3\).
  • Humidité du sol : 12%.
  • Limite de liquidité (LL) : 25%.
  • Limite de plasticité (LP) : 15%.
  • Poids volumique des particules solides (\(\gamma_s\)) : 27 kN/m\(^3\).
  • Indice des vides maximal \( e_{\text{max}} \) : 0.95.
  • Indice des vides minimal \( e_{\text{min}} \) : 0.50.

Questions:

1. Calcul de l’Indice des Vides:

Calculez l’indice des vides initial (\(e_0\)) du sol.

2. Calcul de la Teneur en Eau Optimale et du Poids Volumique Sec Maximum :

En vous basant sur les données de granulométrie et les limites d’Atterberg, estimez la teneur en eau optimale et le poids volumique sec maximum que vous pourriez attendre pour ce type de sol. Utilisez des valeurs typiques pour un sol de composition similaire.

3. Analyse de la Compacité du Sol :

Avec les valeurs estimées pour la teneur en eau optimale et le poids volumique sec maximum, évaluez si le remblai est suffisamment compacté pour supporter la route. Calculez le degré de compacité \((D_c)\) en utilisant l’indice des vides actuel et l’indice des vides correspondant au poids volumique sec maximum.

4. Recommandations :

En fonction des résultats obtenus, donnez vos recommandations pour d’éventuelles améliorations ou ajustements nécessaires sur le terrain avant le début des travaux.

Correction : Analyse de la Compacité du Sol

1. Calcul de l’Indice des Vides \(e_0\)

L’indice des vides initial \(e_0\) est donné par la formule:

\[ e_0 = \frac{\gamma_s}{\gamma_d} – 1 \]

Substitution des valeurs:

\[ e_0 = \frac{27}{15.3} – 1 \] \[ e_0 = 1.7647 – 1 \] \[ e_0 = 0.7647 \]

2. Estimation de la Teneur en Eau Optimale et du Poids Volumique Sec Maximum

Teneur en eau optimale:

La teneur en eau optimale \(W_{\text{opt}}\) pour un sol est généralement atteinte lorsqu’un sol est suffisamment humide pour être compacté à son poids volumique sec maximum lors d’un essai Proctor.

Pour les sols contenant des mélanges de sable, limon et argile avec de faibles limites d’Atterberg, la teneur en eau optimale peut être approximativement évaluée à quelques pourcentages au-dessus de la limite de plasticité.

Pour ce sol, une estimation raisonnable de la teneur en eau optimale pourrait être calculée comme :

\[ W_{\text{opt}} \approx LP + 4\% \] \[ W_{\text{opt}} = 15\% + 4\% \] \[ W_{\text{opt}} = 19\% \]

Cette valeur est une estimation basique basée sur les propriétés plastiques du sol. En pratique, elle peut légèrement varier selon des facteurs tels que la méthode de compactage utilisée et les caractéristiques précises du sol.

Poids volumique sec maximum:

Le poids volumique sec maximum \(\gamma_{d,\text{max}}\) est obtenu lorsqu’un sol est compacté à sa teneur en eau optimale.

Pour un sol limono-sableux avec un petit pourcentage d’argile, on peut estimer que le poids volumique sec maximum se trouve généralement dans une fourchette de 17 à 19 kN/m\(^3\).

Vu la composition et les limites d’Atterberg fournies, une estimation prudente serait au milieu de cette fourchette :

\[ \gamma_{d,\text{max}} \approx 18 \, \text{kN/m}^3 \]

Pour ce sol spécifique, on estime que la teneur en eau optimale pour la compaction est d’environ 19%, et le poids volumique sec maximum atteignable est d’environ 18 kN/m\(^3\).

Ces valeurs serviront de référence pour les recommandations de compaction sur le terrain et devraient être ajustées si des essais de laboratoire spécifiques, comme le Proctor, fournissent des données différentes.

3. Analyse de la Compacité du Sol

Les indices des vides pour les conditions les plus lâches (\(e_{max}\)) et les plus denses (\(e_{min}\)) sont souvent obtenus par essais, mais pour cet exercice, nous avons:

  • \( e_{max} = 0.95 \)
  • \( e_{min} = 0.50 \)

Le degré de compacité \(D_c\) est calculé comme suit:

\[ D_c = \frac{e_{max} – e_0}{e_{max} – e_{min}} \] \[ D_c = \frac{0.95 – 0.7647}{0.95 – 0.50} \] \[ D_c = \frac{0.1853}{0.45} \] \[ D_c \approx 0.412 \]

4. Recommandations

Étant donné que le degré de compacité de 0.412 est assez bas, il indique que le sol est sous-compacté pour supporter des charges lourdes comme celles anticipées pour une route. Pour améliorer cette situation, on recommande :

  • Compactage supplémentaire : Utiliser un compactage mécanique à la teneur en eau optimale estimée à 19%.
  • Contrôle de qualité : Réaliser des essais de densité sur place après compactage pour vérifier que le \(D_c\) cible est atteint, idéalement proche de 1.

Conclusion

Ces résultats démontrent que le sol actuel n’est pas suffisamment compacté pour les exigences du projet.

Les recommandations fournies visent à optimiser la compacité pour garantir la durabilité et la stabilité de la route prévue.

Les calculs et les évaluations basés sur les données typiques et les formules standard sont utilisés pour guider les améliorations nécessaires sur le terrain.

Analyse de la Compacité du Sol

D’autres exercices de géotechnique:

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Cordialement, EGC – Génie Civil

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