Essais D'identification de Sol

Les classes principales d’un sol
4-Les paramètres d’état d’un sol
4-4 Importance des paramètres sans dimensions
Les sols sont classés en deux grandes familles :
▪ Les sols grenus ou pulvérulentes dont le type est le sable, et dont les grains sont libres de
se mouvoir les uns par rapport aux autres (le sable coule entre les doigts): le comportement mécanique
dépend presque uniquement de leur état de compacité (lâche ou serré)
▪ Les sols fins ou cohérents dont le type est argile, qui présentent de la cohésion: le comportement
mécanique dépend en premier lieu de leur teneur en eau.
Ce sont donc les paramètres sans dimensions qui sont plus importants.
4-5 Détermination du poids volumique des grains solides γs au laboratoire
Mode opératoire:
Cette mesure est effectuée au pycnomètre
Une masse connue ms de sol séché (par passage à l'étuve à 105’C
jusqu'à masse constante) est introduite dans un pycnomètre contenant
de l'eau distillée.
Un agitateur magnétique sépare les particules les unes des autres.
On détermine avec un très grand soin le volume d'eau déplacée par les
particules solides
4-5 Détermination du poids volumique des grains solides γs au laboratoire
Expression des résultats
Soit:
m0 la masse su pycnomètre vide
m1 la masse du pycnomètre contenant le sol sec
m2 la masse du pycnomètre contenant le sol et rempli d’eau ρs= 𝒎𝒔

𝑽𝒔
= ρw
𝒎𝟏−𝒎𝟎
( 𝒎𝟑−𝒎𝟎 − 𝒎𝟐−𝒎𝟏 )
m3 la masse du pycnomètre rempli d’eau
m3-m0: la quantité d’eau nécessaire pour remplir le pycnomètre
m2-m1: la quantité d’eau nécessaire pour remplir le pycnomètre en présence des grains de sol
4-6 Détermination de la teneur en eau au laboratoire
Mode opératoire:
La teneur en eau se détermine par deux pesées.
Une première pesée de l'échantillon à l'état initial donne la masse mh de l'échantillon humide
Une deuxième pesée, après passage à l'étuve à 105°C (évaporation de I 'eau libre et de l'eau
capillaire), donne la masse sèche de l'échantillon ms.
𝒎𝒉−𝒎𝒔 𝑾𝒘
 La teneur en eau ω= ∗ 𝟏𝟎𝟎 = *100 avec mh-ms=mw
𝒎𝒔 𝑾𝒔
4-7 Détermination de l’indice des vides e
Mode opératoire:
On aura besoin d’un échantillon de sol de volume total V bien connu: pour cela on utilise une
carotte (cylindre de volume connu) V = π x r² x h (r étant le rayon du cylindre et h sa hauteur)
On sèche l’échantillon dans une étuve et on le met dans un pycnomètre ce qui nous donne le
volume des grains Vs.
𝑽𝒗 𝑽−𝑽𝒔
On en déduit e= =
𝑽𝒔 𝑽𝒔
Les essais d’identification des sols
1-Comportement des sols grenus
Le comportement des sols grenus dépend uniquement des paramètres caractérisant le squelette solide.
En effet les sols grenus présentent des vides de grandes dimensions ou l’eau peut s’écouler facilement
d’autant plus qu’il n’existe pas dans ce type de sol d’eau adsorbé.
Ainsi les propriétés des sols grenus dépendent donc avant tout :
• De la taille des grains solides ,
• De la forme des grains solides ( arrondis, allongés… )
• De l’état de surface lisse ou rugueux
• De leur état de compactage ( lâche ou serré )

2-Comportement des sols fins
Bien que la dimension des grains ait une influence , le comportement d’un sol fin est avant tout fonction de :
✓ sa composition minéralogique, sa teneur en eau et
✓ sa structure interne : c’est– à-dire de la manière dont les particules sont disposées et orientées les unes par
rapport aux autres ,
En plus les vides dans les sols fins sont de très petits et par conséquent :
• Ils sont moins perméables
• Les tensions superficielles sont plus élevées: les sols mouillés se mettent en motte
Pour identifier les propriétés et les comportement des sols minéraux un ensemble des mesures et d’essais doit
être effectué
3-L’analyse granulométrique
But de l’essai
L’analyse granulométrique permet de caractériser les dimensions des grains constituant l’échantillon
en déterminant le pourcentage des grains de chaque grosseur
Principe de l’essai
L’essai consiste à fractionner au moyen d’une série de tamis un matériau en plusieurs classes granulaires de
tailles décroissantes.
Les masses de différents refus et tamisâts sont rapportées à la masse initiale du matériaux , les pourcentages
ainsi obtenu sont exploités sous forme d’une courbe granulométrique.
Matériel utilisé
 Séries de tamis
 Balance de précision
 Récipients et bacs
 Etuve pour le séchage de l’échantillon
 Tamiseuse
Interprétation graphique des résultats
En fonction de l’allure de la courbe granulométrique on

distingue :
➢ Une courbe continue et régulière : Sol bien gradué :

Matériaux possédant toutes les dimensions de grains
➢ Une courbe discontinue : Manque de certaines dimensions

de grains
➢ Une courbe serrée : Sol mal gradué

Interprétation analytique des résultats
A partir de la courbe granulométrique on calcule les

paramètres suivants :
Coefficient d’uniformité Coefficient de courbure
✓ C u < 2 : la granulométrie est dite uniforme
✓ C u > 2 : la granulométrie est dite étalée
✓ 1 < Cc < 3 : le sol est dit bien gradué

4-Essais de détermination des limites d’Atterberg
Définition
Les limites d’Atterberg sont des teneurs en eau particulières permettant de distinguer les divers états des
sols fins.
Selon la teneur en eau, le sol se comportera comme un solide, un matériau plastique (capable de se
déformer beaucoup sans casser) ou un liquide.
But de l’essai
La détermination des limites d’Atterberg revient à déterminer 2 valeurs de teneur en eau d’un sol:
La limite de plasticité Wp: la teneur en eau qui caractérise le passage d’un sol de l’état solide à l’état
plastique
La limite de liquidité WL: la teneur en eau qui caractérise le passage d’un sol de l’état plastique à l’état
liquide
Appareillage
Appareil Casagrande
Détermination de WL
La limite de liquidité correspond à la fermeture de la rainure sur 1cm avec 25 coups à la manivelle
Détermination de Wp
A partir de la pâte utilisée pour la détermination de WL, on confectionne une tige cylindrique de 3mm de
diamètre et 10 cm de longueur.
Si à partir de cette longueur la tige cylindrique commence à s’effriter, on aura donc atteint la limite de
plasticité
WP= Moyenne de la teneur en eau de deux tiges

La détermination de WL et WP permet de déterminer les paramètres suivants:
➢ L’indice de plasticité
La détermination de WL et WP permet de déterminer les paramètres suivants:
➢ L’indice de consistance
➢ L’indice de liquidité
Avec Wnat: la teneur en eau naturel sur place

5-Essais de détermination des limites d’Atterberg: méthode du pénétromètre à cône
Principe de la méthode et appareillage
Cette méthode consiste à mesurer, après un temps précis, l’enfoncement d’un cône sous son poids dans un
échantillon de sol remanié.
Pénétromètre à cône
La limite de liquidité correspond, conventionnellement, à un enfoncement de du cône de
h=17mm ; déterminée à partir de la droite moyenne ajusté sur les couples et arrondie au nombre entier le plus
proche.
6-Essais d’équivalent de sable
Si le sol grenu est pollué par des particules d'argile ou de limon on pourra déterminer la proportion relative de
sol fin et de sol grenu par l'essai d'équivalent de sable.
L’essai consiste à placer l'échantillon de sol dans une éprouvette contenant une solution ‘’lavante’’ destinée à
disperser les particules fines et à secouer l'ensemble. Il se forme un dépôt solide (2) au fond de l'éprouvette et
un floculat (1).
On fait les mesures visuellement ou à l'aide d'un piston.
➢ Hauteur h1: sable propre+ éléments fins
➢ Hauteur h2: sable propre uniquement

Solution lavante
Appareillage
Dispositif d’essai avec solution

Agitateur
lavante
Mode opératoire
Préparer 2 prises d'essai dont les masses sont égales à 120(1+w/100) où W est la teneur en eau
et suivre les étapes suivantes pour chaque prise d'essai:
a) Siphonner la solution lavante dans le cylindre jusqu'au trait inférieur
b) Verser la prise d'essai dans le cylindre
c) Taper le fond avec la paume de la main et laisser reposer pendant 10 min.
d) Boucher le cylindre et l'agiter pendant 30s puis replacer le cylindre sur la table
e) Laver avec la solution lavante jusqu'au repère supérieur
f) Laisser reposer pendant 20 min
g) Mesurer l'équivalent de sable au nombre entier le plus proche

L’équivalent de sable ES est égale à :
Ce paramètre permet de caractériser la propreté des sables et le type de sol considéré.
Nous avons alors :

Interprétation des résultats
Valeur de ES Interprétation
ES<60 Sable argileux: risque de retrait ou gonflement
60 ≤ ES < 70 Sable légèrement argileux:
70 ≤ ES ≤ 80 Sable propre
ES>80 Sable très propre
ES=0% Argile pure
ES=100% Sable parfaitement propre

7-Essai au bleu de Méthylène
But de l’essai
 L’essai au bleu de Méthylène permet de déterminer la propreté d’un sol.
 La valeur de bleu quantifie le degré d'argilosité du sol. Elle constitue l'un des paramètres importants de la
classification des sols en vue des travaux de terrassements.
 L’essai consiste à mesurer la capacité d’absorption des particules argileuses du matériau: on injecte
successivement des doses élémentaires d’une solution de bleu de Méthylène et on contrôle l’absorption du
bleu après chaque ajout en effectuant une tâche sur un papier filtre maintenu horizontalement en l'air
(diamètre du dépôt compris entre 8 et 12 mm).
Deux cas sont possibles:
➢ Si la tâche centrale est entourée d’une auréole bleu turquoise, le test est positif: dans ce
cas l’essai est terminé, les particules argileuses sont alors saturées en Bleu de Méthylène. On
recommence l’essai à l’identique, cinq fois à intervalle d’une minute pour le confirmer ;
➢ Si la tâche est entourée d’une auréole humide incolore, le test est négatif: dans ce cas, on
ajoute du bleu de méthylène par prises de 5 cm3 jusqu’à ce que le test soit positif. On répète
l’essai à l’identique, cinq fois à intervalle d’une minute pour le confirmer.
Matériel nécessaire
Solution de bleu de méthylène

Kit essai bleu de Méthylène
Mode opératoire
a) Sécher l’échantillon jusqu'à masse constante
b) Passer l’échantillon au tamis de 5 mm et éliminer le refus
c) Constituer une prise d'essai à partir du passant: soit M1 sa masse en grammes
d) Verser (500± 5)ml d'eau distillée ou déminéralisée dans le bêcher et ajouter la prise d’essai sèche en
remuant avec la spatule
e) Introduire, après agitation, 5ml de solution de colorant et agiter pendant au moins 1min et effectuer le test
à la tâche
f) Poursuivre l'agitation et les tests
g) Enregistrer le volume V1 de colorant ayant permis d'obtenir une auréole qui est restée visible pendant
5min.
Mode opératoire
𝑽𝟏
La valeur au bleu de méthylène sur la fraction 0/2mm est VBS= ∗10
𝑴𝟏
Interprétation des résultats
Valeur VBS Interprétation

VBS ≤ 0,2 Sol insensible à l’eau: sol sableux
0,2< VBS ≤ 2,5 Sol peu plastique et sensible à l’eau: sol limoneux
2,5< VBS ≤ 6 Sol de plasticité moyenne: Sol limono-argileux
6< VBS ≤ 8 Sol argileux
VBS> 8 Sol très argileux

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4-Les paramètres d’état d’un sol

4-4 Importance des paramètres sans dimensions

Les sols sont classés en deux grandes familles :

4-Les paramètres d’état d’un sol

4-5 Détermination du poids volumique des grains solides γs au laboratoire

Cette mesure est effectuée au pycnomètre

Une masse connue ms de sol séché (par passage à l'étuve à 105’C

jusqu'à masse constante) est introduite dans un pycnomètre contenant

Un agitateur magnétique sépare les particules les unes des autres.

4-Les paramètres d’état d’un sol

4-5 Détermination du poids volumique des grains solides γs au laboratoire

Expression des résultats

m0 la masse su pycnomètre vide

m1 la masse du pycnomètre contenant le sol sec

m2 la masse du pycnomètre contenant le sol et rempli d’eau ρs= 𝒎𝒔

m3-m0: la quantité d’eau nécessaire pour remplir le pycnomètre

4-Les paramètres d’état d’un sol

4-6 Détermination de la teneur en eau au laboratoire

La teneur en eau se détermine par deux pesées.

4-Les paramètres d’état d’un sol

4-7 Détermination de l’indice des vides e

1-Comportement des sols grenus

• De la taille des grains solides ,

• De la forme des grains solides ( arrondis, allongés… )

• De l’état de surface lisse ou rugueux

• De leur état de compactage ( lâche ou serré )

✓ sa composition minéralogique, sa teneur en eau et

• Ils sont moins perméables

en déterminant le pourcentage des grains de chaque grosseur

 Etuve pour le séchage de l’échantillon

Interprétation graphique des résultats

En fonction de l’allure de la courbe granulométrique on

➢ Une courbe continue et régulière : Sol bien gradué :

➢ Une courbe discontinue : Manque de certaines dimensions

➢ Une courbe serrée : Sol mal gradué

Interprétation analytique des résultats

A partir de la courbe granulométrique on calcule les

Coefficient d’uniformité Coefficient de courbure

✓ C u < 2 : la granulométrie est dite uniforme

✓ C u > 2 : la granulométrie est dite étalée

✓ 1 < Cc < 3 : le sol est dit bien gradué

WP= Moyenne de la teneur en eau de deux tiges

La détermination de WL et WP permet de déterminer les paramètres suivants:

Expression des résultats

La détermination de WL et WP permet de déterminer les paramètres suivants:

Avec Wnat: la teneur en eau naturel sur place

Principe de la méthode et appareillage

La limite de liquidité correspond, conventionnellement, à un enfoncement de du cône de

On fait les mesures visuellement ou à l'aide d'un piston.

➢ Hauteur h1: sable propre+ éléments fins

➢ Hauteur h2: sable propre uniquement

Dispositif d’essai avec solution

et suivre les étapes suivantes pour chaque prise d'essai:

a) Siphonner la solution lavante dans le cylindre jusqu'au trait inférieur

b) Verser la prise d'essai dans le cylindre

c) Taper le fond avec la paume de la main et laisser reposer pendant 10 min.

e) Laver avec la solution lavante jusqu'au repère supérieur

f) Laisser reposer pendant 20 min