Déterminer les caractéristiques des sols
Comprendre comment déterminer les caractéristiques des sols
Vous êtes un ingénieur géotechnique chargé d’analyser un échantillon de sol prélevé sur un site de construction. L’échantillon a été récupéré à une profondeur de 3 mètres et doit être analysé pour déterminer sa capacité à supporter une structure légère.
Pour comprendre l’Évaluer les propriétés mécaniques sols, cliquez sur le lien.
Données fournies :
- Masse de l’échantillon humide \((M_h)\) : 500 g
- Masse de l’échantillon sec \((M_s)\) : 425 g
- Volume total de l’échantillon \((V_t)\) : 300 cm³
- Masse volumique de l’eau \((ρ_eau)\) : 1 g/cm³
Questions :
1. Déterminer la teneur en eau du sol (w).
2. Calculer la densité sèche du sol \((ρ_d)\).
3. Estimer la porosité du sol (n).
4. Évaluer la convenance du sol pour la construction envisagée.
Correction : déterminer les caractéristiques des sols
1. Calcul de la teneur en eau du sol (\(w\))
La teneur en eau exprime la quantité d’eau présente dans le sol par rapport à la masse sèche. On la calcule par la différence entre la masse humide et la masse sèche, rapportée à la masse sèche.
Formule :
\[ w = \frac{M_h – M_s}{M_s} \]
Données :
- \(M_h = 500 \, \text{g}\)
- \(M_s = 425 \, \text{g}\)
Calcul :
\[ w = \frac{500 – 425}{425} \] \[ w = \frac{75}{425} \approx 0,1765 \] \(\text{(ou 17,65% si exprimé en pourcentage)}\)
2. Calcul de la densité sèche du sol (\(\rho_d\))
La densité sèche est la masse des particules solides du sol rapportée au volume total de l’échantillon.
Formule :
\[ \rho_d = \frac{M_s}{V_t} \]
Données :
- \(M_s = 425 \, \text{g}\)
- \(V_t = 300 \, \text{cm}^3\)
Calcul :
\[ \rho_d = \frac{425}{300} \approx 1,4167 \, \text{g/cm}^3 \]
3. Estimation de la porosité du sol (\(n\))
La porosité correspond à la fraction du volume total occupée par les vides (espaces interstitiels). Pour l’estimer, il faut déterminer le volume des solides et ensuite calculer le volume des vides.
Le volume des solides (\(V_s\)) se calcule à partir de la masse sèche et de la densité des particules solides (\(\rho_s\)). En géotechnique, une valeur typique de \(\rho_s\) pour les minéraux est d’environ \(2,65 \, \text{g/cm}^3\).
Formules :
- Volume des solides :
\[ V_s = \frac{M_s}{\rho_s} \]
- Porosité :
\[ n = \frac{V_t – V_s}{V_t} \]
Données :
- \(M_s = 425 \, \text{g}\)
- \(\rho_s = 2,65 \, \text{g/cm}^3\)
- \(V_t = 300 \, \text{cm}^3\)
Calcul :
1. Calcul du volume des solides :
\[ V_s = \frac{425}{2,65} \approx 160,38 \, \text{cm}^3 \]
2. Calcul de la porosité :
\[ n = \frac{300 – 160,38}{300} \] \[ n \approx \frac{139,62}{300} \] \[ n \approx 0,4654 \quad \text{(soit 46,54%)} \]
4. Évaluation de la convenance du sol pour la construction
Analyse :
- Teneur en eau (17,65%) : Une teneur en eau modérée indique que l’échantillon n’est pas excessivement saturé.
- Densité sèche (1,42 g/cm³) : Cette valeur donne une indication sur la compacité des particules solides dans l’échantillon.
- Porosité (46,5%) : Une porosité relativement élevée signifie que le sol possède une proportion importante d’espaces vides.
- Interprétation géotechnique :
- Pour la construction d’une structure légère, un sol présentant ces caractéristiques peut être acceptable, à condition que d’autres tests (comme ceux portant sur la résistance au cisaillement et la portance) confirment que le sol est suffisamment stable et compacté.
- Il serait recommandé d’effectuer des essais complémentaires pour vérifier la capacité portante réelle et éventuellement envisager un traitement ou une amélioration du sol si des doutes subsistent.
Conclusion :
Les résultats obtenus montrent que l’échantillon de sol présente une teneur en eau de 17,65 %, une densité sèche d’environ 1,42 g/cm³ et une porosité de 46,5 %. Ces caractéristiques, bien que typiques pour certains sols non consolidés, nécessitent une vérification complémentaire (essais de portance, essais triaxiaux, etc.) pour confirmer leur adéquation avec la construction d’une structure légère.
Déterminer les caractéristiques des sols
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