appelé «rapport dégel-consolidation»,
où a = le coefficient de Vt dans l'équation de Berggren modifiée de pénétration du dégel (Éq. 2-52).
et cv = k/rn, = coefficient de consolidation du sol.
On constate que, si R < 1,0, plus que 70 % du tassement sera terminé lors du dégel.
En pratique a varie entre 0,2 et 1,0 mm/s -112 , tandis que cv peut varier de 10 (sables silteux) jusqu'à 0,01 mm 2/s (argiles).
2.2.2 Calcul du tassement final dû au dégel
Tandis que le taux de tassement d'un sol gelé dû au dégel dépend des propriétés thermiques et de consolidation du sol, son tassement final ne dépend que de sa densité ini-tiale à l'état gelé et de sa densité finale après de dégel total sous charge.
La prévision du tassement dû au dégel peut être basée soit sur le diagramme de tassement obtenu par un essai oedométrique de dégel en laboratoire (Fig. 2-28), soit sur la variation de la densité du sol au dégel. Les deux métho-des sont décrites plus loin.
(1) À partir du diagramme de tassement au dégel. Vu que la majeure partie du tassement au dégel d'un sol gelé a lieu pendant le dégel (Fig. 2-29), le tassement total, s, peut être représenté comme la somme du tassement au dégel, s d , et le tassement dû à la conso-lidation subséquente, sc.
s = sd + s e
Pour une couche de sol gelé d'épaisseur H g , sur laquel-le agit la pression effective a‘, laquel-les deux composantes du tassement sont données respectivement par
s d = A oH g
(2-91) s c = m d H g
• (2-92)
Le tassement spécifique au dégel, A o , sous une pres-sion cy' o< 0: peut s'exprimer en termes des indices de vide du sol respectivement gelé, e g, et dégelé, ed, comme :
Ao = e e, —e
1 + eg (2-93)
(2-90)
Puits de chaleur réfrigéré C=M1111=1•111=111131
0 20 40 60 mm
Échelle Détail de l'anneau fendu Anneau fendu (Pas à l'échelle)
Robinets à volume constant
Transducteur
Vers l'indicateur de déformation
Élément Peltier Élément Peltier
Lucite Aluminium
Plaque poreuse (inoxydable) Teflon
Échantillon de sol Thermistor Thermocouple
Anneaux étanches (caoutchouc)
Figure 2-28 Oedomètre pour le dégel avec la consolidation («permode») (d'après Morgenstern & Smith 1973 et Nixon &
Morgenstern, 1974, tiré de: J.F.Nixon & B. Ladanyi, «Thaw Consolidation», Chapter 4 dans Geotechnical Engi-neering For Cold Regions, 1978, McGraw-Hill Book Co., reproduit avec la permission de McGraw-Hill Inc.).
ef
0
T < 0°C T > Oct
ao G ,
pression effective o'
Figure 2-29 Courbes typiques du tassement dû au dégel (d'après Tsytovich et al., 1965, tiré de:
J.F.Nixon & B. Ladanyi, «Thaw Consoli-dation», Chapter 4 dans Geotechnical Engineering For Cold Regions, 1978, McGraw-Hill Book Co., reproduit avec la per-mission de McGraw-Hill Inc.).
Le coefficient de compressibilité volumique m v , pour un accroissement de la contrainte effective de a à a',
associé avec une diminution de l'indice de vide de eg a e est défini par : •
(e g — e)/ (al —
(2-94) La valeur de à laquelle le tassement spécifique du dégel A, doit être mesuré peut être une charge très légère ou celle qui correspond à la surcharge effective dans un cas donné. Alternativement, on peut détermi-ner A, en extrapolant linéairement la courbe de tasse-ment au dégel vers l'ordonnée et en lisant la valeur de l'intersection, comme le montre la figure 2-30. Dans un tel diagramme, la valeur de m v est égale à la pente de la ligne droite.
S'il faut déterminer le tassement de n couches et si pour chacune d'elles on a trouvé des valeurs appro-priées de A, et rn, à partir des essais de dégel oedo-métrique, sur des échantillons représentatifs, le tasse-ment total sera égal à
s =
E
A0H+E
(2-95) mv =
1 + e g
68
0 Pression effective a' Indices : c » = consolidation
th » = dégel
« f » = gelé
Figure 2-30 Courbe dégel-tassement généralisée (d'après Watson et al., 1973, tiré de: J.F.Nixon & B. La-danyi, «Thaw Consolidation», Chapter 4 dans Geotechnical Engineering For Cold Regions, 1978, McGraw-Hill Book Co., reproduit avec la permission de McGraw-Hill Inc.).
1-
0 0:3 Figure 2-31
Mesuré ---
Extrapolé
I
Indices : f » = gelé
Contrainte effective cr' (log) 0 ;
Une relation typique (e, cr'), portée dans un diagramme semilogarithmique (d'après Nixon
& Morgenstern, 1974, tiré de: J.F.Nixon &
B. Ladanyi, «Thaw Consolidation», Chapter 4 dans Geotechnical Engineering For Cold Regions, 1978, McGraw-Hill Book Co., repro-duit avec la permission de McGraw-Hill Inc.).
où cr'i représente la contrainte effective à la mi-hauteur de chaque couche dont l'épaisseur originale est H. La contrainte effective r• est composée de la contrainte effective initiale c•`gi et celle due à la pression appli-quée, cr`zi.
ai = agi ± azi (2-96)
Les méthodes classiques de mécanique des sols per-mettent de déterminer cig et cr'z.
Alternativement les résultats des essais de dégel oedo-métrique peuvent être portés dans un diagramme avec (log cr) en abscisse et (e) en ordonnée (Fig. 2-31).
Dans ce type de diagramme, la courbe de tassement au dégel tend à se linéariser. En extrapolant cette ligne droite vers l'arrière jusqu'au point d'intersection avec la ligne horizontale tracée au niveau de l'indice de vide initial du sol gelé, eg, on trouve que cette intersection correspond à une contrainte initiale, cr‘c. On a appelé cr «0 la «contrainte résiduelle», parce qu'elle varie avec les cycles de gel et dégel et qu'elle affecte tant le tassement dû au dégel que le gonflement dû au gel d'un sol donné.
Si l'on connait ci o , on peut calculer le tassement au dégel d'une couche d'épaisseur, Hg, soumise à la con-trainte effective 021 en utilisant la procédure classique de la mécanique des sols:
s = H cc log—T-111
g 1 e g a c, (2-97)
L'indice de compression, Cc, est égal à la pente de la partie linéaire du diagramme, Fig. 2-31, et il est donné par :
c c = (e g — ei / log(di / ato )
(2-98) Comme auparavant, pour n couches contenues dans la profondeur de dégel X(t), le tassement total sera :
s= E Hi e, iog
i=1 gi
C • 6-
e (2-99)
où cr'i est donné par l'équation (2-96).
(2) À partir de la densité du sol
Le tassement spécifique, Ac, dû au dégel peut s'expri-mer en terme des masses volumiques sèches respec-tivement avant et après le dégel
A. = s / H g =1— Pdg Pdd
(2-100) Où pdg et pdd sont les masses volumiques respective-ment du sol gelé et dégelé. Si l'équation (2-100) n'est appliquée qu'aux couches du sol gelé uniforme entre les lentilles de glace, il faut ajouter au tassement total aussi celui dû au dégel des lentilles. D'après le Code de l'USSR (1960), ce tassement, sgi, peut être évalué par la formule
s g
E
0 (2-101)
• •
•
•
fo
o
• 0o
p • •
as e
j,
os.
• •
el ••
••-) :le op etl, 0
• Ir tra.
•
0 • w4e al
•
I.
1