Chapitre 1.- Revue bibliographique : La consolidation,
un comportement
hydromécanique
1.1. - Introduction
Les sols sont des milieux poreux constitués d'un
squelette déformable, d'un fluide (ou plusieurs) éventuellement
compressible qui de plus peut s'écouler au travers de la
porosité. Les sols sont hétérogènes et leur
comportement mécanique complexe peut être affecté de
manière très significative en présence d'eau : c'est le
cas des sols fins. Pour Yves Berthaud et al (2008) il est donc
essentiel de ne pas dissocier comportement hydraulique et comportement
mécanique du sol afin de bien mettre en évidence les couplages
forts qui existent entre ces deux phénomènes : on parle de
couplage hydromécanique dans les sols.
La consolidation met en jeu clairement la question du couplage
hydromécanique. Pour mieux comprendre ce fait, il est impératif
de le situer dans le phénomène plus global qu'est le tassement.
Par la suite nous allons nous appesantir sur la consolidation proprement dite,
puis sur la théorie de la consolidation unidimensionnelle de Terzaghi
pour terminer sur le principe de la méthode des éléments
finis.
1.2. - Le tassement
Le sol, comme tous les autres matériaux, se
déforme lorsqu'on lui applique une charge. Un sol soumis à une
sollicitation externe se comprimera. Si les dimensions de la zone
chargée sont grandes par rapport à l'épaisseur de la
couche, on peut admettre que les déformations au milieu de la zone
chargée sont uniquement verticales, ces déformations sont
appelées « tassement ».
Il se subdivise en trois composantes à savoir le
tassement instantané, le tassement de consolidation primaire et le
tassement de compression secondaire.
? Tassement instantané
Ce tassement est appelé aussi tassement initial ou
compression élastique. Le tassement instantané correspondant
à un premier réarrangement des grains du sol et la disparition
des vides remplis d'air, jusqu'à saturation du sol. La modification de
la structure du sol est identique à celle induite par le compactage.
C'est pour éviter ces déformations que l'on soumet le sol au
compactage. Ce tassement est le plus important dans les sols
pulvérulents et souvent négligeables dans les sols fins.
? Tassement de consolidation primaire
Le tassement de consolidation est le déplacement
vertical de la surface du sol correspondant à un changement de volume
à n'importe quel stade du processus de consolidation. La consolidation
primaire est la réduction graduelle du volume d'un sol
complètement saturé, à faible perméabilité
due au drainage de quelques quantités d'eau dans les pores. Cette action
se poursuit jusqu'à ce que l'excès de pression interstitielle (u)
dans les pores dû à une augmentation des
Mémoire de Master 2 Yamné
A.K. KOUAMA
UFR/SI
contraintes totales (?Q), ait été
complètement dissipé jusqu'au rétablissement de
l'équilibre hydrostatique. Le tassement de consolidation est un
phénomène qui dépend du temps ; il se produit dans les
sols à grains fins qui présentent un faible coefficient de
perméabilité. La vitesse de tassement dépend du taux de
drainage de l'eau interstitielle. La consolidation primaire est donc un
phénomène hydromécanique.
? Tassement de compression secondaire ou fluage
L'expérience montre que le sol continu à tasser
une fois la consolidation primaire achevée. Elle est principalement due
à l'arrangement graduel des particules. Elle est la composante la plus
importante pour des sols comme les tourbes et ceux fortement organiques.
Dans le tassement nous allons nous intéresser à
la consolidation primaire. De la connaissance de ce phénomène va
dépendre la stabilité des ouvrages édifiés sur les
sols fins vis-à-vis du tassement. Elle est la composante
prépondérante dans les sols fins. Elle s'étale dans le
temps et sa modélisation est complexe en raison des
phénomènes couplés qu'elle implique. Le calcul et
l'évolution du tassement pour les sols fins se fait
généralement à partir de la théorie de
consolidation unidimensionnelle de Terzaghi.
| 
