Étude de consolidation d’un sol argileux

Comprendre l’Étude de consolidation d’un sol argileux

Un terrain argileux est envisagé pour la construction d’un nouveau centre commercial. Situé près d’une rivière, ce terrain est susceptible de subir des tassements significatifs sous les nouvelles charges imposées par les structures du bâtiment. Une étude de consolidation est nécessaire pour évaluer les impacts et planifier les mesures correctives.

Pour comprendre la Consolidation primaire et secondaire du sol, cliquez sur le lien.

Données:

• Épaisseur de la couche d’argile : 6 m
• Indice de compression (\(C_c\)) : 0.45
• Indice de gonflement (\(C_s\)) : 0.15
• Contrainte préconsolidation (\(σ’_p\)) : 200 kPa
• Contrainte effective initiale (\(σ’_0\)) : 150 kPa
• Augmentation prévue de la contrainte due au nouveau bâtiment (Δσ) : 50 kPa
• Coefficient de perméabilité de l’argile (k) : 1 x 10\(^{-9}\) m/s
• Coefficient de consolidation vertical (\(c_v\)) : 1 x 10\(^{-4}\) m²/s
• Indice des vides initial (e₀) : Supposons e₀ = 0.75 pour ce calcul. Ce paramètre doit être déterminé par des essais de laboratoire ou obtenu à partir des données de sol disponibles.

Questions:

1. Calculer le tassement primaire prévu dû à la consolidation.

2. Estimer le temps nécessaire pour atteindre 90% de consolidation.

3. Discuter des méthodes pour accélérer la consolidation si le calendrier du projet est serré.

Correction : Étude de consolidation d’un sol argileux

1. Calcul du tassement primaire prévu dû à la consolidation

Le tassement primaire correspond à la réduction de volume du sol due à l’expulsion de l’eau interstitielle sous l’effet de l’augmentation de contrainte effective. On l’évalue avec la loi de consolidation de Terzaghi pour un sol normalement consolidé (\(\sigma’_f \leq \sigma’_p\)).

Formule

\[ \Delta S_p = \frac{C_c}{1 + e_0} \times H \times \log_{10}\!\left(\frac{\sigma’_0 + \Delta\sigma}{\sigma’_0}\right) \]

Données

Calcul détaillé

1. Calcul du coefficient compressibilité normalisé :

\[ \frac{C_c}{1 + e_0} = \frac{0,45}{1 + 0,75} = 0,25714 \]

2. Calcul du facteur de charge :

\[ \log_{10}\!\left(\frac{150 + 50}{150}\right) = \log_{10}(1,3333) = 0,12494 \]

3. Calcul du tassement primaire :

\[ \Delta S_p = 0,25714 \times 6,00 \times 0,12494 \] \[ \Delta S_p = 0,1929\,\text{m} \]

Résultat

\[ \Delta S_p \approx 0,193\,\text{m} \quad (193\,\text{mm}) \]

2. Temps pour atteindre 90% de consolidation (\(t_{90}\))

Le temps de consolidation s’obtient à partir du coefficient de consolidation vertical (\(c_v\)) et du facteur adimensionnel \(T_v\) correspondant au degré de consolidation recherché (\(T_{v,90\%} = 0,848\)). En supposant double drainage (drainage par le haut et par le bas), la demi‑épaisseur de drainage est \(H/2\).

Formule

\[ t_{90} = \frac{T_v \times (H/2)^2}{c_v} \]

Données

Calcul détaillé

\[ t_{90} = \frac{0,848 \times (3,00)^2}{1\times10^{-4}}
\] \[ t_{90} = \frac{0,848 \times 9,00}{1\times10^{-4}}
\] \[ t_{90} = 76\,320\,\text{s} \]

Conversion en jours :

\[ 76\,320\,\text{s} \div 86\,400\,\frac{\text{s}}{\text{jour}} = 0,883\,\text{jour} \]

Résultat

\[ t_{90} \approx 0,88\,\text{jour} \;(\approx 21,2\,\text{heures}) \]

3. Méthodes pour accélérer la consolidation

Recommandation
Pour un projet à calendrier serré, combiner surcharge préliminaire + drains verticaux offre le meilleur rapport coût‑efficacité en argile profonde.

Étude de consolidation d’un sol argileux

D’autres exercices de géotechnique:

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• Calcul de la Pression de Fondation sur argile
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