1.3. - Phénomène de consolidation
La consolidation (consolidation primaire) d'un sol est le
phénomène conduisant à la dissipation des surpressions
interstitielles et à la diminution du volume du sol au cours du temps
sous les charges qui lui sont appliquées. Nous reprenons ici le principe
du phénomène de consolidation explicité par Jean-Pierre
Magnan (1988) :
? Le sol est chargé par l'intermédiaire d'une
plaque percée d'un orifice de faible diamètre,
muni d'un robinet.
? Le comportement mécanique du squelette solide du sol est
schématisé par un ressort.
? La phase liquide est représentée par de l'eau.
? La faible perméabilité du sol est simulée
en restreignant la section de l'orifice permettant
à l'eau de s'échapper à travers la plaque de
chargement.
Fig. 1.1.- Modèle rhéologique de
la consolidation (Magnan, 1988)
Mémoire de Master 3 Yamné
A.K. KOUAMA
UFR/SI
? À l'instant initial (a) t = 0 (robinet fermé), la
charge appliquée à la plaque est transmise
intégralement à l'eau, le ressort n'est pas
sollicité.
? Après ouverture du robinet (b), l'eau s'échappe
lentement au cours du temps, la charge est
reprise progressivement par le
ressort.
En fin de consolidation (c), la surpression dans l'eau est
dissipée, l'écoulement s'arrête et la charge est
entièrement transférée sur le ressort. Le Tableau 1.1 nous
donne l'évolution des différentes contraintes pendant la
consolidation.
Tableau 1.1- Evolution des contraintes au
cours de la consolidation (Magnan, 1988)
1.4. - Théorie de la consolidation
unidimensionnelle de Terzaghi
La théorie de la consolidation unidimensionnelle
développée par Terzaghi en 1923 traite de la consolidation d'une
couche de sol fin saturé dans laquelle les déformations et les
écoulements sont uniquement verticaux et où la charge uniforme et
semi-infinie est appliquée instantanément à l'instant
initial. Elle correspond aux conditions de l'essai oedométrique sous
chaque palier de chargement, et au schéma des couches de sols
compressibles sans déplacements horizontaux. Une représentation
de cette configuration est comme suit :
Fig. 1. 2.- Définition des couches de
sols et du chargement (Terzaghi, 1923) La théorie de Terzaghi repose sur
les hypothèses suivantes:
? La couche de sol compressible est homogène et
saturée complètement;
? L'eau et les grains de sol sont incompressibles;
? La loi de Darcy s'applique;
Mémoire de Master 4 Yamné
A.K. KOUAMA
UFR/SI
· La compression est unidimensionnelle ;
· L'écoulement de l'eau est unidimensionnel;
· Les déplacements sont faibles;
· Le coefficient de compression a, et le
coefficient de perméabilité k sont constants pendant la
consolidation ;
· La contrainte effective et l'indice de vide sont
linéairement proportionnels.
Avec ces hypothèses l'équation de la
consolidation unidimensionnelle de Terzaghi s'obtient en combinant les
équations de conservation de la masse de l'eau et de la masse des grains
solides, la loi de Darcy (hydraulique) et la loi de compressibilité du
squelette ( mécanique), écrit sous forme unidimensionnelle.
Avec :
k
Cv = : le coefficient de consolidation. Sa
valeur numérique est fonction de la
mv
Yv
x
perméabilité k, du coefficient de
compressibilité du sol m, et du poids volumique de l'eau
Yw. .Le coefficient de consolidation est toujours
supposé constant pour simplifier les calculs.
c, étant considéré constant,
l'équation de Terzaghi est une équation aux
dérivées partielles du second ordre à coefficient
constant.
| 
