PRESENTATION DU MODULE
Ce module est conçu autour du processus de la construction de bâtiments. Les thèmes développés recouvrent à la fois des méthodes des essais des sols in situ, des méthodes des essais des sols en laboratoire et la manière d’interprétation des résultats pour les travaux sur chantier.
L’importance des grandes étapes de déroulement des activités d’apprentissage des «Réalisation des essais des sols in situ et en laboratoire», est de connaître le but et les objectifs suivantes :
• Savoir les types des roches et des sols ;
• Identifier les types des sols d’après leurs caractéristiques ;
• Comprendre l’importance des essais des sols pour les bâtiments ;
• Maîtriser les règles d’exécution des essais des sols ;
• Etre conscient des effets des charges d’un ouvrage sur le sol ;
• Gérer et organiser les essais des sols sur un chantier.
Durée : 64heures
• Théorie = 22 heures,
• Pratique = 40 heures,
• Evaluation = 2 heures.
MODULE N° 13 :
REALISATION DES ESSAIS EN LABORATOIRE
ET IN SITU DES SOLS
I. RESUME THEORIQUE
I. 1. TYPES DES ROCHES ET SOLS
1. A. Généralités :
Définitions : La géotechnique est l’étude des propriétés physiques, hydrauliques et mécaniques des sols et des méthodes de calcul permettant de prévoir leur comportement sous l’action de l’eau et des charges, en vue de leur application à la construction.
La mécanique des sols étudie les déformations sous charge et la résistance à la rupture des matériaux naturels, sur échantillons, mais surtout en place et en masse. Cette discipline est du ressort du géotechnicien, qui doit répondre aux demandés de l’ingénieur civil.
Les désordres, même mineurs, touchant les fondations d’une construction
sont toujours graves car ils mettent en cause la pérennité de l’ouvrage. Les confortations rendues nécessaires ultérieurement, notamment les reprises en sous-œuvre, sont des travaux compliqués, délicats et onéreux. Si le constructeur contemporain est totalement conscient de l’importance de la connaissance du sol de fondation, alors la géotechnique devient un outil nécessaire toujours dans son activité.
• Historique de la géotechnique :
en 1773, Charles Augustin Coulomb a énoncé pour la première fois la loi définissant la résistance au cisèlement des sols,
en 1832, Moreau a fondé des bâtiments dans les sols vaseux du port du Bayonne sur des puits de sable qui réduisaient fortement les tassements,
en 1846, Alexandre Collin invente un appareil de cisaillement avec lequel il expérimente activement les argiles et il met en évidence à la fois la notion de cohésion et l’influence déterminante de la tenure en eau,
au Venise, dans les terrains limoneux de la lagune on battait des longs pieux jointifs en bois pour constituer un caisson monolithique sur le toit duquel on pouvait asseoir les bâtiments plus lourds,
en 1925, l’ingénieur viennois Terzaghi a engagé la mécanique des sols sur une voie réaliste et efficace. Confronté aux difficiles problèmes de fondation dans les limons du Danube, il comprit que seule l’expérimentation, même imparfaite, permettrait d’expliquer le comportement sous charge des matériaux naturels et que toute loi devait prendre appui sur des résultats d’essais, en même temps que sur l’observation des ouvrages construits,
- aujourd’hui les règles de la construction sont devenues strictes et contraignantes. Avant le début des travaux toutes les données du projet doivent être définies, tout doit être expliquer par le détaille, parce que chaque différence avec le devis ou le calendrier entraîne des protestations et souvent l’intervention des juristes.
De lors, il est devenu impossible, sous peine de prendre des risques graves, de s’en remettre au hasard, à l’improvisation ou à l’approximation, notamment en ce qui concerne les difficultés à attendre du terrain d’assise de la future construction.
• Buts visés :
Avant d’entreprendre l’étude d’un projet de construction et afin de pouvoir décider du mode de fondation approprié qui assurera la stabilité de l’ouvrage, tout en étant le plus économique, il est indispensable pour le Maître d’œuvre de connaître les suivantes aspects :
a) La nature les caractéristiques physiques et mécaniques des couches de terrains en présence, c’est-à-dire leur constitution et leur consistance ; cela permettra de déterminer leur force portante et le constructeur sera éclairé sur le tenue des terres au cours des fouilles.
b) Leur superposition et leur inclinaison éventuelle (pendage), la présence des couches plus ou moins imperméables pouvant entraîner des risques de glissement, il s’agit donc de dresser la coupe géologique plus exacte possible du sol intéressé.
c) Leur épaisseur et la régularité des couches afin que la transmission et la résorption des efforts soient assurées dans les meilleures conditions ; cela permettra d’évaluer le degré de tassement à craindre éventuellement.
d) Les nappes d’eau éventuelles qu’il faudra traverser pour atteindre le bon sol et en particulier la détermination de leur niveau de stabilisation, leur régime, leur chimique, afin de prévoir le mode d’étanchéité des parties enterrées de l’ouvrage, et pour le constructeur l’importance des épuisements. De plus, le taux de résistance du sol varie avec son degré d’humidité.
Il ne faut pas oublier que Maître d’œuvre et Entrepreneur ont leur responsabilité engagée pendant 10 ans, en ce qui concerne tout dommage survenant à l’ouvrage qui serait imputable à un vice du sol d’assise de la construction concernée.
1. B. Roches – âge et origine :
Définitions: dans le langage géotechnique, la roche est une formation géologique dure, ayant des éléments fortement soudés entre eux. De ce point de vue, les roches et les massifs rocheux constitués sont pour le constructeur, des terrains des choix pour la fondation des ouvrages.
Par opposition, les sols sont des formations meubles, de consolidation faible, voire nulle et dont les caractéristiques mécaniques sont médiocres.
• Au niveau génétique, un sol peut être envisage de deux manières :
comme produit d’altération physique et/ou chimique, d’une roche consolidée préexistante ;
comme un sédiment, c’est-à-dire comme une formation non encore consolidée, par exemple un sable ou une vase ;
• On divise l’histoire géologique en ères, elles-mêmes divisées en systèmes :
L’ère précambrienne – a un âge de plus 4.55 millions d’années ;
L’ère primaire (ou paléozoïque) – a les systèmes : - carbonifère,
- dévonien,
- silurien,
- cabrien,
et un âge de 350 millions d’années ;
L’ère secondaire (ou mésozoïque) – a les systèmes : - crétacique,
- jurassique,
- triasique,
et un âge à tour de 140 millions d’années ;
L’ère tertiaire (ou cénozoïque) - qui a les systèmes : - néogène,
- exogène,
et un âge de 65 millions d’années ;
L’ère quaternaire – qui a les systèmes : - holocène,
- pléistocène,
- villafranchien,
et un âge de 2.5 millions d’années ;
Avec l’aide des isotopes on peut évaluer l’âge d’une roche comme ça :
jusqu’à 50.000 ans avec la proportion de carbone 14 ;
jusqu’à 250.000 ans avec uranium ;
jusqu’à 400.000 ans avec le potassium ;
au-delà avec l’argon .
• On reconnaît classiquement trois origines possibles aux roches de l’écorce
terrestre :
Les roches magmatiques – qui proviennent de la cristallisation d’un magma de haute température, dont le facteur déterminant est la vitesse de cristallisation ; ce sont des roches d’origine profonde ;
Les roches métamorphiques – qui la conséquence de la transformation des roches sédimentaires ou magmatiques sous l’effet de température élevées, de fortes pressions et/ou d’apports chimiques d’origine profonde ;
Les roches sédimentaires – sont le résultat du dépôt dans des milieux aqueux (mer, laque, lagune, etc.) de sédiments varient ; ce sont des roches d’origine superficielle.
I. 1. C. Les roches magmatiques
Définition : les roches magmatiques sont des roches issues de la cristallisation complète ou partielle d’un magma profond et pour cette raison, on les appelle : roches endogènes, cristallines, plutonique, ignées, éruptives, etc.
• Le magma – est un mélange hétérogène de substances minérales fondues et de gaz, contenant potentiellement tous les minéraux de la roche à laquelle il pourra donner naissance.
La destinée normale d’un magma est de cristalliser en donnant naissance à des roches magmatiques. Donc pour se refroidir, un magma d’origine profond doit montrer vers la surface, au travers de la lithosphère et c’est au cours de cette ascension que l’abaissement graduel de sa température va provoquer la cristallisation progressive des divers minéraux, dans l’ordre inverse de leur température de fusion.
Le nom qui est attribué à une roche magmatique est fonction de deux paramètres principaux :
sa composition minéralogique,
sa structure.
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