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Fst errachidia | Cours Géotechnique bcg s6 pdf

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bonjour cher étudiant voilà le Cours Géotechnique bcg s6 pdf Fst errachidia Pr Khaoula QARQORI Licence en Sciences et Techniques Géosciences Appliquées pdf et vous pouvez le télécharger en format pdf, Définition de la géotechnique: C’est l'ensemble des activités liées aux applications de la mécanique des sols, de la mécanique des roches et de la géologie de l'ingénieur.

La géotechnique s'appuie principalement sur deux sciences :
• la géologie qui retrace l'histoire de la terre, précise la nature et la structure des matériaux et leur évolution dans le temps,
• la mécanique des sols et des roches qui modélise leur comportement en tant que déformabilité et résistance des matériaux.

Propriétés Physiques Des Sols

Définition des sols :

Dans les études géotechniques les matériaux existants à la surface de l'écorce terrestre sont classés en deux grandes catégories :

- Les roches: agglomérats de grains minéraux liés par des forces de cohésion fortes et permanente même après immersion prolongée dans I 'eau Mécanique des roches. 

- Les sols: agrégats de grains et de minéraux pouvant être séparés sous l'effet d'actions mécaniques relativement faibles Mécanique des sols.

Les sols sont des matériaux meubles, poreux, hétérogènes et souvent anisotropes. Les matériaux, minéraux ou organiques, sont généralement à l'état de grains ou de particules dont les formes et les dimensions sont essentiellement variables.

Eléments constituant un sol :
Un sol est un mélange d'éléments solides constituant le squelette solide, d'eau pouvant circuler ou non entre les particules et d'air ou de gaz. Il est donc, en général, constitué de trois phases:
Sol = phase solide + phase liquide+ phase gazeuse
Entre les grains du squelette, les vides peuvent être remplis par de l'eau, par un gaz ou les deux à la fois.

Le gaz contenu dans les vides entre les particules est généralement de l'air lorsque le sol est sec ou un mélange d'air et de vapeur d'eau lorsque le sol est humide (cas le plus fréquent).

L'eau peut remplir plus ou moins tous les vides entre les grains et être mobile (écoulement plus ou moins rapide). Lorsque l'eau remplit tous les vides, le sol est dit saturé. Dans les régions tempérées, la plupart des sols en place, à quelques mètres de profondeur sont saturés. Lorsqu'il n'y a pas d'eau, le sol est dit sec.

L’eau : On distingue plusieurs catégories d’eau dans le sol à grains fins. Parmi ces catégories d’eau, on trouve l’eau libre qui circule entre les grains et elle s’évapore complètement lorsque la température T° dépasse les 100 °C.

On trouve aussi l’eau adsorbée : c’est une eau immobile jouant le rôle de lubrifiant entre les grains et qui nécessite des T°>= 300°C pour s’évaporer.

Dans un sol humide et non saturé, l’eau libre se concentre au point de contact entre les grains et elle est retenue dans ces endroits par des forces de capillarité créant à leur tour des forces d’attraction entre les grains (eau capillaire=ménisque d’eau.

Squelette solide : Lorsqu’un sol est le résultat d’une désagrégation physique ou mécanique d’une roche, les grains des sols sont constitués de minéraux provenant de la roche mère et ils sont de forme arrondie, et leurs dimensions dépassent 2A°.

Dans le cas contraire, lorsque les dimensions de grains sont inférieures à 2A°, le sol est le résultat d’une attaque chimique. Les processus chimiques qui interviennent sont :
- la dissolution sous l’action de l’eau - la combinaison avec la recristallisation.

Structure et Identification

La distinction faite dans le chapitre précédent, entre les sols grenus et les sols fins a été basée seulement sur la dimension des grains (20 µm comme seuil limite). Cependant, les comportements de ces sols sont très différents ainsi que les paramètres qui les déterminent, d’où l’importance de chercher d’autres méthodes de classification des sols plus élaborée (ou détaillée) que la simple distinction précédente.

Comportement des sols grenus :
Le comportement des sols grenus dépend uniquement des paramètres caractérisant son squelette solide. En plus, le sable bien qu’il soit sec, humide ou saturé, ses propriétés géotechniques sont à peu près identiques. Ceci est expliqué par la grande dimension des vides que les grains solides laissent entre eux où l’eau peut facilement circuler.

Ces sols grenus sont caractérisés par l’absence de l’eau adsorbée. Leurs propriétés dépendent donc avant tout de la dimension des grains solides et de leurs état de compacité (lâche/serré).

Comportement des sols fins : 
A l’inverse des sols grenus, le comportement des sols fins dépend de plusieurs paramètres à savoir la composition minéralogique, la teneur en eau et la structure (c'està-dire de la manière dont les particules sont disposées et orientées les unes par rapport aux autres).

Entre des deux états, pour les teneurs en eau moyennes, le sol présente des propriétés plastiques ; c.-à-d. qu’il peut se déformer rapidement et considérablement sans se casser, se fendiller (se couvrir de petites fentes) ou changer de volume. On trouve comme exemple, le mastic et la patte à modeler présentant de bonnes propriétés plastiques.

Les argiles :
Les argiles sont constituées de très petites particules minérales. Le comportement mécanique d’une argile saturée est fortement influencé par le type de sa structure cristalline de base. De ce fait, l’analyse minéralogique d’une argile est un essai assez fréquemment réalisé afin de connaitre avec précision les caractéristiques de cette argile.

Les argiles présentent généralement un caractère plastique entre certaines valeurs de leurs teneurs en eau et elles acquièrent une résistance importante en séchant.

Structure cristalline :
Les minéraux argileux sont des silicates d’aluminium hydratés dont la structure est relativement complexe.

Les particules d’argiles sont des empilements de feuillets, où on distingue deux corps minéraux qui constituent les deux structures de base de toutes les argiles.

La silice tétraédrique : SiO2 • L’hydroxyde d’aluminium octaédrique : AL(OH)3
Chaque atome de silice (Si) est entouré de 4 atomes d’oxygène, l’un des atomes d’oxygène possède une valence libre et peut être mis en commun avec un autre feuillet.

L’eau adsorbée dans les argiles :

Les particules d’argiles sont très plates et leur surface est grande par rapport à leur volume. On peut considérer ces particules comme des agrégats où les cations (Si4+, Al3+) sont au centre et les anions (OH- et O2-) sur toute la périphérie de l’agrégat. Ainsi, les bords sont fortement chargés négativement et peuvent attirer des charges positives.

Etant donné que les molécules d’eau sont polaires, il peut donc y avoir attraction et adsorption de molécules d’eau à la surface d’une particule d’argile.

Plusieurs couches de molécules peuvent être adsorbées, mais les forces d’attraction diminuent rapidement avec la distance.

Les linons :
Bien qu’à l’œil nu, on ne puisse distinguer un limon d’une argile, les propriétés physiques de ces sols diffèrent.

Les grains de limon sont en effet le résultat de la désagrégation mécanique ou physique d’une roche et leur structure est identique à celle de la roche mère.

Les grains de limon ont en général des dimensions supérieures à celles des grains d’argile comprises entre 2 µm et 20 µm.

Tous les sols appelés limons contiennent une certaine proportion d’argile et présentent des propriétés plastiques.

Table des matières

Introduction générale
I. Définition de la géotechnique
II. Définition de la mécanique des sols:
III. Les domaines d'application:
Chapitre 1 : Propriétés Physiques Des Sols 
I. Définition des sols & Eléments constitutifs d’un sol
II. caractéristiques physiques des sols
Chapitre 2 : Structure et Identification
I. Structure des sols :II. Les essais d’identification :
Chapitre 3 : Hydraulique des sols 
I. Conditions générales :
II. La loi de Darcy
III. Etude des réseaux d’écoulement : 
IV. Mesure de la perméabilité des sols 
V. Forces exercées par l’écoulement de l’eau : .
VI. Cas des sols non saturés- Capillarité : 
Chapitre 4 : Contraintes et déformations des sols
I. Notions de déformations.
II. Relation contraintes – déformations.
III. Tassements des sols- consolidation .
IV. Evolution du tassement en cours du temps.
Chapitre 5 : Résistance au cisaillement des sols .
I. Comportement élasto-plastique des sols.
II. Comportement à cours et à long terme des sols (cas des sols saturés) 
III. Détermination des paramètres de cisaillement des sols au laboratoire.

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