En quoi consiste la mécanique des sols ?
La mécanique des sols constitue une technique de génie civil. Elle étudie les matériaux constitués de particules solides, liquides, et gazeuses qui forment les terrains meubles, et ce bien avant le calcul de fondations pour toute construction (bâtiment, pont, route, tunnel, barrage,…). Mécanique des sols : notions fondamentales et explications !
Généralités sur la mécanique des sols
Le sol est un meuble compressible. Les travaux mécaniques des sols fondent leurs grands principes sur les caractéristiques des sols. La notion de rigidité ne s’applique relativement qu’à des structures plus souples. C’est le rapport des modules d’élasticité de deux matériaux qui permet de définir, localement, l’un des deux comme rigide et l’autre comme élastique.
Même si un sol doit être vu, de manière théorique, comme un matériau meuble, cet aspect de déformabilité a aussi ses limites. Les techniques et réglementation de mise en œuvre des fondations auront pour but ultime d’amener le sol à sa limite de déformabilité ou de consolidation.
Il en résulte donc ce qui suit : un sol sera donc considéré comme meuble pendant les phases de remaniement, et comme incompressible après un effort de consolidation. Cette optique permet de construire côte à côte, à des moments différents, des ouvrages de poids différents. Pas de risque de mettre en danger la stabilité ni le maintien de l’esthétique.
Origine et formation des sols
Du point de vue géotechnique, les matériaux formant la croûte terrestre se divisent en deux grandes catégories à savoir les roches et les sols. Les roches (silice, calcaire, feldspath, …) sont dures et ne peuvent être fragmentées qu’aux prix de gros efforts mécaniques.
Les sols, par contre, sont des agrégats minéraux qui peuvent se désagréger en éléments de dimensions plus ou moins grandes sans un effort considérable. En fonction du but recherché, il y a certains points à connaître :
La géologie
Elle étudie les matériaux formant la partie observable du globe terrestre, ainsi que l’ordre suivant lequel ces matériaux sont répartis dans le temps et dans l’espace. Son but essentiel est l’histoire de la terre et de son évolution.
La pédologie
La pédologie étudie essentiellement la couche supérieure de l’écorce terrestre utilisée par les racines des plantes. Elle traite du rôle des constituants du sol fréquemment négligés par les géotechniciens : la matière vivante (bactéries) et les matières organiques.
La mécanique des sols ou géotechnique
La mécanique des sols est l’étude des propriétés mécaniques, physiques et hydrauliques des sols en vue de leur application à la construction. C’est d’ailleurs le principal sujet de cet article.
Quelques notions fondamentales
Pour être le plus explicite possible, il s’agira de considérer un échantillon de sol constitué d’une phase solide, d’une phase liquide, et d’une phase gazeuse.
La phase solide
Aussi appelée matière solide, ou grains, l’abréviation qui la désigne dans les notations mathématiques est ‘s’.
La phase liquide
Elle est essentiellement constituée d’eau, au sens commun du terme. Son abréviation est ‘w’.
La phase gazeuse
Cette phase est formée le plus souvent par l’air de l’atmosphère. Dans un premier temps, le cas du gaz naturel sous pression n’est pas étudié. Le poids de l’air est négligé dans les calculs. Ensemble, les phases liquide et gazeuse constituent ‘’les vides’’, par opposition à la matière solide des grains.
En ce qui concerne les volumes liés aux constituants d’un échantillon, une étude géotechnique définit :
- Le volume de l’échantillon non traité noté Ve ;
- Le volume de la matière solide constituant les grains ou volume des grains noté Vs ;
- Le volume du liquide noté Vw ;
- Le volume des vides, constitué de la somme du volume d’eau (phase liquide) et du volume d’air, noté Vv.
Viennent ensuite les définitions des poids de ces constituants :
- Le poids de l’échantillon non traité, aussi appelé poids apparent, et noté Wh ;
- (Le poids des grains, ou poids de la matière solide, est noté Ws ;
- Le poids du liquide, équivalent au poids de l’eau présente dans l’échantillon, est noté Ww.
Chez la SARL BOUGE TP et ailleurs, par hypothèse, le poids de la phase gazeuse est considéré comme nul. Il n’y a donc pas de symbole qui lui soit lié.