Soutenance mémoire
Modalité des travaux de terrassement
Etude géotechnique des sols d’assises de la conduite d’eaux traitées Province d’Al Hoceima
Définition d’une étude géotechnique
La géotechnique est une discipline qui étudie le comportement des terrains en relation ou non avec des ouvrages (pavillons, immeubles, barrages, voiries, ouvrages d’art…) Elle englobe l’étude des propriétés mécaniques et physico-chimiques des sols et de l’interaction entre les terrains et les ouvrages environnants d’une part, l’ouvrage objet de la prestation du fait de sa réalisation et/ou de son exploitation d’autre part.
La géotechnique s’appuie principalement sur deux sciences
• la géologie qui retrace l’histoire de la terre, précise la nature et la structure des matériaux et leur évolution dans le temps,
• la mécanique des sols et des roches qui modélise leur comportement en tant que déformabilité et résistance des matériaux.
Ainsi le déroulement de cette étude se fait en suivant plusieurs étapes
o Prise des informations avec le client (projet, site, particularités, attentes, etc.);
o Détermination de la stratégie à adopter;
o Reconnaissance du terrain (sondages, forages, puits d’exploration, etc.);
o Essais in situ (essai scissométriques, essai de pénétration dynamique, essai de percolation, etc.);
o Essais en laboratoire;
o Détermination de la nature et des propriétés physiques des sols;
o Analyses des données obtenues;
o Propositions et recommandations d’ordres géotechniques adaptées.
Programme des essais
Les sols échantillonnés ont été regroupés en unités stratigraphiques. Dans le but de déterminer leurs caractéristiques géotechniques, des échantillons représentatifs ont été soumis aux essais de laboratoire suivants
Les essais d’identification
Analyse granulométrique
Objectif
L’analyse granulométrique consiste à déterminer la distribution dimensionnelle des grains constituant un granulat dont les dimensions sont comprises entre 0,063 et 125 mm.
• REFUS sur un tamis la quantité de matériau qui est retenue sur le tamis. Le pourcentage de refus cumulés sur chaque tamis, exprimé en (%), par la formule suivante (Ri /Mi) ×100
Avec – Mi Masse sèche en gramme
– Ri Masse refus cumulés d’un tamis en gramme.
• TAMISAT (ou passant) la quantité de matériau qui passe à travers le tamis.
Le pourcentage tamisats cumulés, exprimé en (%), par la formule suivante (1-Ri/Mi) ×100
Ces masses des différents refus ou celles des différents tamisas sont rapportées à la masse initiale du matériau, les pourcentages ainsi obtenus sont exploités, soit sous leur forme numérique, soit sous une forme graphique (courbe granulométrique).
Mode opératoire
L’analyse granulométrique se déroule en trois phases
Prélever un échantillon de matériaux et le préparer pour l’analyse le quartage
Procéder à l’examen du matériau étuvage, tamisage, refus… Tracer la courbe granulométrique du matériau.
Quartage
consiste à séparer l’échantillon en 4 parties. L’échantillon étalé est partagé en 4 quarts sensiblement égaux. On élimine 2 fractions opposées et on réunie les 2 autres fractions. Si la quantité est encore trop importante, le quartage se poursuit selon le même processus jusqu’à l’obtention de la quantité désirée.
Examen du matériau
– On pèse l’échantillon humide pour déterminer le poids humide «M1 ». M1=1740g (La masse en l’état de la prise d’essai)
– On met l’échantillon dans l’étuve à 105° pendant 24 heures pour éliminer l’humidité.
– On pèse l’échantillon sec obtenu pour déterminer le poids sec « Mi ». Mi=1560g
– On calcule « W% » la teneur en eau du matériau – W%=100(M1-Mi)/Mi=11,3
– On lave l’échantillon à l’eau claire pour éliminer les particules fines (<0.063mm).
– On étuve l’échantillon à 105° pendant 24 heures pour éliminer l’humidité.
-Les échantillons sont tamisés à l’aide d’une série de tamis respecte la progression suivante en (mm) 0.063, 0.125, 0.25, 0.50, 1, 2, 4, 8, 16, 31.5, 63, 125.
Figure 2 les échantillons préparés pour l’essai d’analyse granulométrique
-On pèse le refus du tamis ayant la plus grande maille soit R1 la masse de ce refus.
-On poursuit la même opération avec tous les tamis de la colonne pour obtenir les masses des différents refus cumulés.
-Les masses des différents refus cumulés Ri sont rapportées à la masse totale de l’échantillon.
la courbe granulométrique du matériau
Pour tracer le diagramme de fréquences cumulées (courbes granulométriques) Il suffit de porter les divers pourcentages des tamisats cumulés sur une feuille semi-logarithmique
• en abscisse les dimensions des mailles, échelle logarithmique
• en ordonnée les pourcentages sur une échelle arithmétique.
• La courbe doit être tracée de manière continue
Les diagrammes de fréquence cumulés (courbes granulométriques) nous a permit de classer notre sol selon le diamètre des grains
N.B il existe 3 types de courbes granulométriques
Courbe étalée presque toutes les particules existent donc toutes les dimensions des grains existent.
Courbe discontinue le matériau ne contient pas certain dimension des grains.
Courbe serrée absence d’une grande partie du matériau
La courbe granulométrique pour cet essai est présentée dans le graphe suivant
Figure 3 courbe granulométrique
Interprétation de la courbe
Pour l’échantillon 1737/1 l’analyse granulométrique de l’échantillon montre que la courbe a une allure continue dont le diamètre maximal retenu est de l’ordre de 10 mm
D’autre part, la majorité des éléments granuleux se regroupent dans l’intervalle de 1 mm à 10 mm, donc la plupart des grains constituant ce matériau sont des graves.
IL s’agie d’une courbe discontinue car le matériau ne contient pas certaines dimensions des grains.
Pour l’échantillon 1737/2 l ’analyse granulométrique de l’échantillon montre que la courbe a une allure continue dont le diamètre maximal retenu est de l’ordre de 30 mm. D’autre part, la majorité des éléments granuleux se regroupent dans l’intervalle de 20 mm à 30 mm donc la plupart des grains constituant ce matériau sont des cailloux .
Il s’agie d’une courbe discontinue car le matériau ne contient pas certaines dimensions des grains.
La teneur en eau
La teneur en eau d’un matériau est le rapport du poids d’eau contenu dans ce matériau au poids du même matériau sec. On peut aussi définir la teneur en eau comme le poids d’eau W contenu par unité de poids de matériau sec.
Pour notre échantillon 1737/1
La masse en l’état de la prise d’essai Ph=1740g
La masse sèche après le étuvage Ps=1563g
La teneur en eau est donc W%=100(1740-1563)/1563=11,32%
Limites d’Atterberg (NM 13.1.007)
Définition et but de l’essai
On détermine par cet essai la limite de liquidité et la limite de plasticité d’un sol.
Cet essai permet de prévoir le comportement des sols pendant les opérations de terrassement, en particulier sous l’action de la teneur en eau, il se fait uniquement sur les éléments fins du sol (caractériser les sols fins passant au tamis de 400 μm).
o La limite de plasticité se détermine par la « Méthode du rouleau (figure4)
caractérisant le passage du sol de l’état solide à l’état plastique.
Figure 4 la méthode du rouleau
On forme une boulette à partit de la pâte, puis on roule la boulette sur une plaque lisse, à la main de façon à obtenir un rouleau qui est aminci progressivement jusqu’à ce qu’il atteigne 3mm de diamètre.
Le rouleau au moment où il atteint 3mm doit avoir une longueur de 10cm et ne doit pas être creux.
La limite de plasticité est la teneur en eau du cylindre qui se fissure lorsque son diamètre atteint 3mm
o La limite de liquidité se détermine par la « Méthode de la Coupelle de Casagrande(figure 5) » Caractérisant le passage du sol de l’état plastique à l’état liquide
Figure 5 la Méthode de la Coupelle de Casagrande
Par définition, la limite de liquidité est la teneur en eau (exprimée en %) qui correspond à une fermeture en 25 chocs.
Pour déterminer la limite de liquidité WL on étend sur une coupelle une couche du matériau dans lequel on trace une rainure au moyen d’un instrument en forme de V. on imprime à la coupelle des chocs semblable en comptant le nombre de chocs nécessaires N(N doit être compris entre 15 et 35) pour fermer la rainure sur 1cm, on mesure alors la teneur en eau W de la pâte, et à partir de ces deux valeurs on déduit Wl par l a relation suivante
o indice de plasticité
L’indice de plasticité Ip est la différence entre la limite de plasticité et la limite de liquidité, il mesure l’étendue du domaine de plasticité du sol. Il s’exprime donc par la relation Ip = WL – Wp
Paramètre à retenir
La masse mobile Q vaut 80g, on obtient les limites de liquidité et de plasticité en reportant les points de mesures sur l’abaque et en les joignant par une droite.
On calcule ensuite l’indice de plasticité. La limite de liquidité et l’indice de plasticité permettent de classer la fraction fine du sol (voir classification LCPC). Seuils retenus
– 12 limite supérieur des sols faiblement argileux,
– 25 limite supérieur des sols moyennement argileux,
– 40 limites supérieur des sols argileux et très argileux.
Les résultats de l’essai
Les résultats obtenus sont illustrés dans le tableau suivant
Tableau 3 résultats des limites d’Atterberg
Interprétation du tableau
Les quatre essais réalisés pour déterminer la limite de liquidité avec les résultats ci- dessus mentionnés, donne quatre valeurs différentes de la teneur en eau ; alors
– la valeur de la teneur en eau obtenue au premier essai en 17 coups est 54,4% qui est inférieure à la limite de liquidité correspondant à 25 coups on constate donc que le matériau est plus humide.
– lorsque nous avions diminuer la teneur en eau au deuxième essai à 53,4%, le constat est que la rainure s’est formée sur 10 mm après 22 coups qui est presque égale à la limite de liquidité correspondant à 25 coups.
– Toujours en continuant l’opération qui est la diminution de la teneur en eau pour le troisième et le quatrième essai qui sont respectivement 52,2 % et 51,0 %, nous pouvons constater que la rainure s’est refermée lentement que prévu qui sont respectivement de 28 et 34 coups. Cette fois ci on constate que l’échantillon est plus ou moins sec.
– Concernant la limite de plasticité, nous l’avions obtenu en diminuant la teneur en eau jusque à avoir 25 % avec séchage de l’échantillon ce qui la rendue plus plastique.
Conclusion
Nous pouvons dire que pour tout projet de construction, que se soit une route, un pont ou un bâtiment, l’étude complète s’avère nécessaire d’où une bonne connaissance de ce sol. La reconnaissance du terrain en place est donc un des préliminaires indispensables ; l’un des moyens les plus sûres est de prélever des échantillons autant que possible intacts.Il faut dans tout les cas compléter cette indication par une analyse granulométrique et une détermination de la limite d’Atterberg. Ces renseignements permettant à l’ingénieur d’identifier les sols et par conséquent se faire une idée de leur comportement.Nous pouvons conclure que les sols cohérents (sols fins) passent d’un état de consistance à un autre de manière progressive en jouant sur la teneur en eau. Plus la teneur en eau est grande, plus le nombre de coups (chocs) est petit. Les limites d’Atteberg permettent de classer les sols fins. C’est ainsi pour l’échantillon 1737/1 d’après le graphe de la limite de liquidité est 53% et la limite de plasticité est 25%. Ce qui nous donne un indice de plasticité égale à 28 % donc comme conclusion le sol est de nature argileuse.
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Table des matières
Introduction
Chapitre 1 Présentation du projet
I. Objectif de l’étude
II. Situation du tracé de la conduite
III. Description du site
1. Aperçu géologique de la région
2. De point de vue tectonique
3. Aperçu climatologique
4. Hydrogéologie du site
IV. reconnaissance géotechnique
Chapitre 2 Etude géotechnique
I. Définition d’une étude géotechnique
II. Programme des essais réalisés
1. Essai d’identification
a) Analyse granulométrique
b) Teneur en eau
c) Limite d’Atterberg
d) Classification des sols
e) Masse volumique et poids spécifique
f) Essai Proctor modifié
g) Conclusion générale sur l’identification des sols
2. Essais mécanique
a) Essai de cisaillement rectiligne à la boîte
b) Essai de compressibilité à l’oedomètre
Chapitre 3 Modalité des travaux de terrassement
I- Traverse des points particuliers
1. Récapitulatif des différentes contraintes
2. Protection contre les traversés dans des points particuliers
Conclusion
Annexes
Références bibliographiques
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