Chapitre 3 mds1
Chapitre 3 mds1
Chapitre 3 mds1
3.1.1 Introduction
Le sol en place est probablement très compressible, très perméable et de faible consistance. Dans le
cas où le choix d’un autre site pour l’ouvrage est impossible, la solution possible reste la
stabilisation du sol : c.à.d, l’amélioration des propriétés du sol en question. Ceci peut se faire par
plusieurs méthodes :
a- Procédé chimique : Par malaxage ou injection de produits chimiques dans le sol tels que ciment
Portland, Chaux, Asphalte, Chlorure de Calcium ou de Sodium, résidus de pâtes et papiers.
b- Traitement thermique : Par chauffage du sol.
c- Procédé électrique : En appliquant un courant électrique au sol.
d- Procédé mécanique : Se résume principalement au compactage et densification.
e- Autres procédés : Par rabattement de nappe pour réduire les pressions interstitielles, ou pré
charge et chargement temporaire pour réduire les tassements.
3.1.2 Définitions
Le compactage est l’ensemble des opérations mécaniques (apport d’énergie mécanique), qui
conduisent à accroître la densité d’un sol. En faisant, la texture du sol est resserrée ce qui réduit les
déformations et tassements et augmente la compacité du sol et améliore sa capacité portante. Les
ouvrages couramment concernés par le compactage sont les remblais routiers, les barrages en terre
et les aérodromes. La densification mécanique du sol peut entraîner :
- Modification de la granulométrie.
- Modification de la teneur en eau.
- Réduction ou élimination des risques de tassement.
- Augmentation de la résistance du sol et la stabilité du talus.
- Amélioration de la capacité portante.
- Limitation des variations de volume causées par gel, gonflement et retrait.
Proctor a montré que le compactage est fonction de quatre paramètres : la masse volumique du sol
sec, la teneur en eau, l’énergie de compactage et le type de sol (granulométrie, minéralogie,…).
Lorsque la teneur en eau est élevée, l’eau absorbe une importante partie de l’énergie de compactage
sans aucun profit, par contre lorsque la teneur en eau est faible, l’eau a un rôle lubrifiant important,
et la densité sèche augmente avec la teneur en eau (Fig. 3.1).
Les courbes de compactage varient avec la nature du sol (Fig. 3.2). Elles sont très aplaties pour les
sables, qui leur compactage est donc peu influencé par la teneur en eau. Les matériaux de ce genre
constituent les meilleurs remblais.
Lorsque l’énergie de compactage augmente, le poids volumique optimal s’accroît et la teneur en eau
optimale diminue .
Ms
ρd=
V
M
ρd=
V
Mw
W= ; M=Ms+Mw ; M=Ms+wMs
Ms
Ms(1+W )
ρ= ; ρ=ρd .(1+w)
V
ρ
ρd=
(1+w)
L’essai consiste à compacter dans un moule normalisé, à l’aide d’une dame normalisée, selon un
processus bien défini, l’échantillon de sol à étudier et à mesurer sa teneur en eau et son poids
spécifique sec après compactage (Fig. 3.5).
L’essai est répété plusieurs fois de suite sur des échantillons portés à différentes teneurs en eau.
On définit ainsi plusieurs points d’une courbe (w ; γd) ; on trace cette courbe qui présente un
maximum dont l’abscisse est la teneur en eau optimale (w opt) et l’ordonnée la densité sèche
optimale (γdopt) (Fig.3.1).
Fig.3.5 : Essai Proctor
On utilise pour ces essais deux types de moules de dimensions différentes : Le moule Proctor
(Φmoule = 101,6 mm /Hsol = 117 mm) lorsque le matériau est suffisamment fin (pas d’éléments
supérieurs à 5mm ; Φ ≤ 5 mm),
Le moule CBR (California Bearing Ratio) pour des matériaux de dimensions supérieures à 5mm et
inférieures à 20mm (Φmoule = 152 mm /Hsol = 152 mm).
Avec chacun de ces moules, on peut effectuer (énergie normalisée de compactage choisie)
respectivement l’essai Proctor normal (pour Travaux de compactage en bâtiment et/ou de barrage)
et l’essai Proctor modifié (pour Travaux de compactage routier essentiellement).
Il est recommandé de limiter la vitesse de la plus part des compacteurs à 8km/h. Dans le cas des
compacteurs vibrants, la vitesse optimale se situe autour de 5km/h pour que les vibrations
puissent agir efficacement sur toute l’épaisseur de la couche.
Pour chaque vitesse de l’engin considéré on détermine le nombre de passes permettant d’obtenir
les spécifications prescrites. On peut ainsi représenter la courbe (Vitesse de l’engin, Nombre de
passes) et déterminer son optimum qui donne les paramètres liés à l’engin.
3.4.4. Degré de compacité (efficacité d’un compactage par rapport à ce qui est prescrit)
En comparant le poids volumique du sol sec sur le chantier (γd chantier) avec le poids volumique
sec maximal (optimum Proctor γdopt) on établit le degré de compacité Dc ou pourcentage de
compactage à l’aide de l’équation :
Dc = 𝛄𝐝 𝐜𝐡𝐚𝐧𝐭𝐢𝐞𝐫 /𝛄𝐝𝐨𝐩𝐭
Le degré de compacité est l’un des critères sur lesquels on s’appuie pour accepter ou refuser un
compactage. Ce degré qui s’exprime en pourcentage, tend vers 100% lorsque la valeur de
(γdchantier) tend vers celle de (γdopt). En général le cahier des charges impose Dc ≥ 95% .
Plus Dc est élevé, plus la compacité du sol est grande et plus le compactage a été efficace.
3.4.5. Densitomètre à membrane
But :
Mesurer les masses ou poids volumiques apparents des sols (γ humide, ou γd sec) en place avant
foisonnement, ou encore après tassement ou compactage.
L’essai consiste à creuser une cavité, à recueillir et peser la totalité du matériau extrait, puis à
mesurer le volume de la cavité à l’aide d’un densitomètre à membrane. L’appareil est doté d’un
piston qui, sous l’action de l’opérateur, refoule un volume d’eau dans une membrane souple étanche
qui épouse la forme de la cavité. Une tige graduée permet de lire directement le volume (fig. 3.7).