Introduction à la géotechnique

De nos jours, des contraintes environnementales, démographiques, économiques et politiques nous obligent à construire sur des sites de moindre qualité. Pour que ce type de construction soit effectué efficacement et de manière sécuritaire, en plus d'assurer la durabilité des ouvrages, il faut posséder une meilleure compréhension du comportement du sol qu'auparavant. La géotechnique est la discipline qui étudie certaines applications de la géologie et qui s'intéresse particulièrement au comportement des sols dans des ouvrages tels que la fondation d'édifices, l'excavation et la construction de barrages. Ce livre, beaucoup plus qu'un répertoire de propriétés des sols, met l'accent sur ces propriétés en fonction des sites, des ouvrages et des essais à réaliser sur le terrain et en laboratoire. Afin de satisfaire les scientifiques de tous ordres, ce livre, qui possède une orientation principalement pratique, comporte des développements théoriques parfois regroupés en annexe.

Chapitre 1 - Généralités

La géotechnique. Principales caractéristiques du sol et de la roche. L'étude de la géotechnique: démarche suggérée. Présentation de l'ouvrage. La formation des sols et la nature de leurs constituants. L'histoire de la géotechnique. Symboles et unités de mesure

Chapitre 2 - Propriétés et indices de classification des sols

Introduction. Définitions et relations de phases. Résolution de problèmes de phases. Texture des sols. Grosseur des grains et distribution granulométrique. Forme des particules. Limites d'Atterberg ou limites de consistance. Coefficient d'activité

Chapitre 3 - Classification des sols

Introduction. Le système de classification unifiée des sols (USCS). Le système de classification des sols de l'AASHTO. Comparaison entre les systèmes de classification des sols USCS et AASHTO

Chapitre 4 - Minéraux argileux et structure des sols

Introduction. Minéraux argileux. Identification des minéraux argileux. Surface spécifique. Interaction entre l'eau et les minéraux argileux. Interaction entre les particules argileuses. Structure des sols et arrangement des particules. Arrangement des particules dans les sols cohérents. Arrangement des particules dans les sols pulvérulents

Chapitre 5 - Compactage

Introduction. Compactage. Théorie du compactage. Propriétés et structure des sols cohérents compactés. Matériel et méthodes de compactage. Spécifications et contrôle du compactage sur le terrain. Évaluation de la performance des sols compactés

Chapitre 6 - L'eau dans les sols, première partie

Introduction. Capillarité. Phénomènes de retrait dans les sols. Signification du retrait et du gonflement pour l'ingénieur. Action du gel

Chapitre 7 - L'eau dans les sols, deuxième partie

Introduction. Dynamique de l'écoulement. Loi de Darcy sur les écoulements en milieu poreux. Mesure de la perméabilité. Contrainte intergranulaire ou effective. Relation entre la contrainte horizontale et la contrainte verticale. Charges hydrauliques et écoulement unidimensionnel. Forces d'écoulement, sable boulant et liquéfaction. Écoulement et réseaux d'écoulement: écoulement bidimensionnel. Méthode des fragments. Contrôle des écoulements et filtres

Chapitre 8 - Consolidation et tassements

Introduction. Composantes du tassement. Compressibilité des sols. L'oedomètre et l'essai de consolidation. Contrainte de préconsolidation; état normalement consolidé; état surconsolidé; état sous-consolidé. Comportement des sols naturels en consolidation. Calcul des tassements. Facteurs intervenant dans la détermination de la contrainte de préconsolidation. Prédiction des courbes de consolidation sur le terrain. Profils des sols. Méthodes approximatives et valeurs caractéristiques des indices de compression. Distribution des contraintes

Chapitre 9 - Vitesse de consolidation

Introduction. Le phénomène de la consolidation. Théorie de Terzaghi sur la consolidation unidimensionnelle. Détermination du coefficient de consolidation CV. Détermination du coefficient de perméabilité. Quelques valeurs caractéristiques du coefficient de consolidation. Évaluation de la compression secondaire. Exemple récapitulatif portant sur la vitesse de tassement

Chapitre 10 - Cercle de Mohr et théories de rupture

Introduction. Contraintes en un point. Relations effort - déformation et critères de rupture. Critère de rupture de Mohr-Coulomb. Essais de résistance au cisaillement des sols. Cheminement de contraintes

Chapitre 11 - Résistance au cisaillement des sables et des argiles

Introduction. Angle de repos du sable. Comportement du sable saturé en cisaillement drainé. Influence de l'indice des vides et de la pression de confinement sur les variations de volume. Comportement des sables saturés en cisaillement non drainé. Facteurs intervenant dans la résistance au cisaillement des sables coefficient des terres au repos pour les sables. Liquéfaction et mobilité des sables saturés soumis à des charges cycliques. Caractéristiques de résistance et d'effort-déformation des sols cohérents saturés. Paramètres de pression interstitielle. Coefficient des terres au repos pour les argiles. Cheminements de contraintes durant un chargement non drainé sur des argiles surconsolidées. Application des cheminements de contraintes à certains problèmes de génie

Annexe A - Le SI appliqué à la géotechnique

Annexe B.1 - Équation différentielle de Laplace

Annexe B.2 - Équation et résolution de la théorie de Terzaghi

Annexe B.3 - Les paramètres de pression interstitielle

Bibliographie

Index

Principalement destiné aux étudiants inscrits au programme de génie civil des différentes écoles d'ingénieurs, ce manuel s'adresse aussi au personnel professionnel et technique des entreprises qui oeuvrent dans la planification et la réalisation d'ouvrages géotechniques.

Jean Lafleur est professeur au Département des génies civil, géologique et des mines de l'École Polytechnique de Montréal. Il est spécialisé en géotechnique et s'intéresse à l'utilisation des géosynthétiques pour le contrôle des eaux souterraines.