Conception des ouvrages et reconnaissance des terrains

z" édition

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Ivant-propos

A

Conception des ouvrages et reconnaissance des terrains

lléthodologie pour le dimensionnement d'un ouvrage 9

Approche de la sécurité des

constructions

⁹

Classement d'un ouvrage

géotechnique

¹²

Données

géotechniques

¹⁴

Documents

contractuels

¹⁶

Méthodologie d'une étude de

sols

¹⁷

Techniques de reconnaissance des terrains

^|

9

Essais

géophysiques ^l9

Essais mécaniques in

situ

²⁴

Essais hydrauliques in

situ

⁴⁷

Essais de mesures in situ et de

surveillance

⁵⁴

f-aractéristiq

B

ues des sols et des roches llinéraux de base des sols

Définition

Caractéristiques des minéraux

.t ?

59

59 60

4 r Les argiles

4.1

Structure cristalline des feuillets

4.2

Types d'argiles

4.3

L'eau adsorbée

5 r Description et classification des sols 5.1

Paramètres globaux du sol

5.2

Caractéristiques des grains du sol sec

5.3

Comportement des sols fins en présence d'eau

5.4

Classification LCPC des sols

5.5

Exemples -

65

65 67

71

73

74 78 82 87 90

c

Éléments de mécanique des sols, vus comme des milieux continus

6 r Déformation d'un sol en tant ^que milieu continu 97

I

6.1

Cénéralités

6.2

Le cas de la transformation infinitésimale

6.3

Interprétation des composantes de la déformation

6.4

Variations de volume, porosité et indice des vides

6.5

Description par les vitesses

6.6

^Exemples

7 r Contraintes dans un sol 7.1

Tenseur des contraintes de Cauchy

7.2

Représentation de Mohr des contraintes

7.3

Quelques états de contrainte remarquables

7.4

Équilibre _; champs de contrainte statiquement admissibles

7.5

Principe des Puissances Virtuelles ^(PPV)

$ r Comportement élastique des sols 8.1

Comportement élastique isotrope en\ransformation

infinitésimale

97 98 99 r00 r03 r04

t07

o7

r0 ll

14 17

t2l l2l

ⁱ

d'élasticité HPP

élasto-plastaque

dê plasticité et fonction de ch4rge d'écoulement plastique et formulatio,n Vltuse ^{de la} loi de comportement

des problèmes de plasticité

129

129 132 135

D

l4l

142 145 147 fppllcatlons

Iouloment

^{dans un massif} L.lcoulcment dans un sol

53 55 56 59

r6l fins

t63

t63 164 167

t7l

183

hydro-mécanique des sols

COmportement hydraulique du sol

s de conservation de la masse lagrangienne de la conservation

It

^{masse fluide}

loi de Darcy

lorct

llée à l'écoulement Drtlnage, filtres

Comportement ^mécanique des sols

;..llturés

Prlrmbule

Fflrcntatlon de la poro-élasticité Foro-élasticité

Compressibilité des sols fins saturés COnrolldation bidimensionnelle

vtl

Caractérisation expérimentale en laboratoire du comportement hydro-mécanique des sols l2 r Représentativité des essais mécaniques

en laboratoire _lg7

|

3 r Caractérisation sous chargement uniaxial

sans contrôle de la pression interstitielle r93

r93 197 r99

3.1

Essai de compression simple

3.2

Caractérisation du comportement en traction

3.3

Essai ædométrique

|

4 r Caractérisation sous chargement multiaxial sans contrôle de la pression interstitielle 20s 14.1

Essai de cisaillement

direct

2Os

14.2

Caractérisation du comportement

triaxial

2Og

|

5 r Caractérisation sous chargement multiaxiat des sols humides ou saturés 217

I

5.1

Introduction

I

5.2

^Des conditions in situ aux essais en laboratoire dans les sols humides

15.3 Cisaillement des sols fins non consolidés

-

non drainés ^(UU)

|

5.4

Cisaillement des sols fins consolidés

-

^{drainés (CD)}

|

5.5

Cisaillement des sols fins consolidés

-

non drainés ^(CU)

217 218 219 222 224

vill

G

Théorie du calcul à Ia rupture appliquée à la mécanique des sols

|

7 r Principe du raisonnement du calcul

à la rupture : un exemple illustratif 249 l8 r De I'analyse limite au calcul à la rupture 253

l9 r Théorie du calcul à la rupture : approche

F

Un exemple de modèle de Cam Clay

comportement

^r

lS r Modèle de Cam Clay

16,

I

Définition, hypothèses 16,2 ^Lois d'évolution

Iti,3

^Réponse du modèle de Cam Clay

statique par I'intérieur

l9.l

Analyse de stabilité d'un talus vertical en sol purement cohérent

19.2 Position du problème de calcul à la rupture ;

notion de facteur de stabilité de I'ouvrage 19.3 Approche statique par I'intérieur

20 r Approche cinématique par I'extérieur du calcul à la rupture

20.1

Approche cinématique ^:

notion de puissance résistante maximale

20.2

Première mise en æuvre ^:

mécanisme de < bloc en translation ^>

229

229 236 237

257

257 260 261

265

266 267 'I

I

ll ll7l

I

R

H

ë

I

tl ti lr

t

',J,

x

IX

Amélioration de I'approche cinématique :

les mécanismes de ^<< bloc en rotation >

2l ^r Le cas des sols frottants

270

273 21'l

^Facteur de stabilité et approche statique par I'intérieu

r

274

21.2

Obtention d'un majorant

par I'approche cinématique par I'extérieur

21.3

Approche cinématique à I'aide de mécanismes

par < blocs en rotation >

276 280 H

Stabilité des pentes et talus

22 r l-ss approches classiques 22.1

Cas du sol purement cohérent

22.2

Cas d sol frottant : la ^< méthode des tranches ^>

285

286 288

23 . Analyse par le calcul à la rupture de la

stabilité des pentes : I'approche statique

par I'extérieur _Zgl

24 r [ni5s en (Euvre pratique 24.1

Cas d'un sol multi-couches

24.2

Prise en compte de surcharges

et d'un écoulement hydraulique

24.3

lntroduction de renforcements

25 r

En

conclusion

297

297 298 299

303

I

Capacité portante

I I l I I I

I

t I

F

'I

t li I

29 r Coefficients de ^poussée et de butée d'un sol

sur une paroi : I'exemple d'un massif de sol

pulvérulent 325

29.1

Paramètres de chargement du système

29.2

Approche statique par I'intérieur

29.3

Approche cinématique par I'extérieur

29.4

Commentaires

Bibliographie Index

307

309

3r0 312 317 3r9

323

326 327 329 33r

333 337

des fondations superficielles

16 r lntroduction

l7 ^{r Un exemple} : I'analyse de la capacité portante d'un massif en sol purement cohérent

J7,

I

^Approches statiques par I'intérieur

27.2

^Approches cinématiques par I'extérieur

27,3

Prise en compte de la ^pesanteur

17,4 Cênéralisation

J

Calculs de poussée et de butée

28 . Introduction

XI

MECANIQUE *ft ^DES SOLS

f

^{et ouvrage propose une approche} fondée sur

\.-

[a mécanique des milieux continus et poreux et sur [a théorie ^du calcul à [a rupture.

llprésente ^{de manière} unifiée les concepts et ^les méthodes permettant d'une part de caractériser et modé[iser te comportement hydro-mécanlque et la stabilité du sol et d'autre part de calcuter les actions exercées par le solsur les ouvrages géotechniques quisont utites pour [eurs dimensionnements.

Ce livre constitue ^un support indispensable ^aux ingénieurs et techniciens du BTP

ilililil[Jil|tililil

6975387

tsBN 978-2-10-058538-0

2" édition

Yves Berthaud Professeur à ['université Pierre et Marie Curie.

Patrick de Buhan Hroresseur a t tcoLe nationale des ponts et

cnausSeeS.

Nicolas Schmitt

Professeur à I'université Paris-Est Créteil Va L-de-M arne.