par Reiffsteck, Philippe
Presses des Ponts
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Disponible - 624.2 REI
Niveau 3 - Techniques
Essais de laboratoire pour la mécanique des sols et la géotechnique : les outils pour la (re)connaissance des sols et des roches
Résumé
Présentation des matériels et des protocoles d'essais de laboratoire pour la reconnaissance des sols et des roches : identification, mécanique, hydraulique, interprétation des résultats d'analyse, et élaboration d'un modèle géotechnique pour les projets de génie civil et les travaux de terrassement
- Autre(s) auteur(s)
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- Éditeur(s)
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Date
- DL 2018
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Langues
- Français
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Description matérielle
- 1 vol. (569 p.) : ill. en noir et en coul., figures, graphiques, tableaux, couv. ill. ; 24 cm
- Sujet(s)
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ISBN
- 978-2-85978-520-8
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Indice
- 624.2 Géologie de l'ingénieur, mécanique des sols, mécanique des roches, fondations
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Quatrième de couverture
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Les essais de laboratoire sont à l'intersection de différents métiers : géologue, géotechnicien, géophysicien, hydrogéologue... et sont un élément essentiel des programmes de reconnaissance du sous-sol pour définir le modèle géotechnique nécessaire au projet de génie civil.
Ce livre présente les différents matériels et protocoles intervenant dans la réalisation d'un programme d'essais en laboratoire et détaille les différentes méthodes pour réaliser ces essais d'identification, de mécanique ou d'hydraulique des sols ou des roches, en dériver les paramètres issus de l'analyse des résultats d'essais. L'interprétation des résultats d'essais et leur comparaison à l'aide de corrélations sont présentées dans le dernier chapitre.
Ce livre s'adresse à tous les intervenants dans le déroulement d'une étude comprenant des essais de laboratoire : des ingénieurs définissant le programme, aux techniciens et ingénieurs chargés d'encadrer des campagnes d'essais, aux opérateurs responsables de sa mise en oeuvre mais il pourra aussi aider tous les géotechniciens à se rendre compte des difficultés à réaliser les essais qui ont produit les résultats utilisés dans leurs calculs.
Ce livre couvre les essais de mécanique des sols pour la conception des ouvrages géotechniques et présente les principaux essais utilisés dans le cadre des travaux de terrassement. À jour des derniers travaux normatifs européens et internationaux, il les compare au contexte normatif actuel.
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Tables des matières
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Essais de laboratoire pour la mécanique des sols et la géotechnique
Les outils pour la (re)connaissance des sols et des roches
Philippe Reiffsteck, Moulay Zerhouni, Jean-Luc Averlan
Presses des Ponts
- Préface3
- Avant-propos5
- Remerciements8
- Chapitre 1. Rappels de mécanique des sols9
- 1.1 Notions de contrainte9
- 1.1.1 Généralités9
- 1.1.2 États de contrainte en place10
- 1.1.3 Le vecteur contrainte13
- 1.1.4 Sols saturés14
- 1.1.5 Sols non saturés14
- 1.2 Définition des sollicitations imposées lors d'un essai de laboratoire15
- 1.2.1 Notations15
- 1.2.2 Consolidation16
- 1.2.3 Cisaillement16
- 1.3 Relations contraintes/déformations/pressions interstitielles16
- 1.3.1 Les sols granulaires et l'état de densité17
- 1.3.2 Les sols argileux et la consolidation17
- 1.3.3 Qu'est-ce qu'un module de déformation ?19
- 1.4 Représentation des états et des chemins de contraintes20
- 1.4.1 Représentation de Mohr20
- 1.4.2 Représentation de Lambe21
- 1.4.3 Représentation de Cambridge22
- Chapitre 2. Élaboration d'un programme d'essais23
- 2.1 Les différents types d'essais24
- 2.1.1 Observations générales25
- 2.1.2 Essai consolidé drainé sur sol saturé (CD)27
- 2.1.3 Essai consolidé non drainé sur sol saturé (CU)27
- 2.1.4 Essai non consolidé, non drainé sur sol saturé (UU)28
- 2.1.5 Synthèse28
- 2.2 Adaptation du programme en fonction des différents types de travaux29
- 2.2.1 Pentes et talus de déblais et remblais30
- 2.2.2 Remblais31
- 2.2.3 Ouvrages hydrauliques31
- 2.2.4 Fondations de bâtiments et d'ouvrages d'art31
- 2.2.5 Soutènements, barrages voûte et tunnels32
- 2.2.6 Ouvrages en sites sismiques et ouvrages exceptionnels32
- 2.2.7 Réhabilitation d'ouvrages anciens32
- 2.2.8 Synthèse33
- 2.3 Formulation de la demande33
- 2.3.1 Définir la catégorie de prélèvements et la classe d'échantillons nécessaires35
- 2.3.2 Cas de sols au comportement spécifique35
- 2.3.3 Cas du calage de modèle rhéologique spécifique38
- 2.4 Passage de la commande41
- 2.4.1 Entrées du programme d'essais41
- 2.4.2 Suivi du programme42
- 2.4.3 Produits de sortie du programme d'essais et procès-verbal d'essais42
- Chapitre 3. La métrologie pour les essais de laboratoire45
- 3.1 Les systèmes de mesure45
- 3.2 Les capteurs, principes46
- 3.3 Mesure des efforts47
- 3.4 Mesure des pressions48
- 3.5 Mesures des longueurs48
- 3.5.1 Capteur potentiométrique49
- 3.5.2 Capteur à transformateur différentiel49
- 3.5.3 Codeur incrémental (codeur relatif)49
- 3.5.4 Capteur de proximité inductif50
- 3.5.5 Capteurs à effet Hall50
- 3.6 Mesure des angles51
- 3.7 Mesures des débits52
- 3.8 Mesure des températures52
- 3.8.1 Les thermocouples53
- 3.8.2 Les capteurs à résistance métallique54
- 3.8.3 Les thermistances54
- 3.9 Systèmes d'acquisition54
- 3.10 Représentations des résultats56
- 3.10.1 En deux dimensions56
- 3.10.2 En trois dimensions59
- 3.11 Mesure, étalonnage et incertitudes59
- 3.11.1 Programme d'étalonnage59
- 3.11.2 Pourquoi estimer l'incertitude ?60
- 3.11.3 Quelques définitions60
- 3.11.4 Traitement des incertitudes61
- Chapitre 4. Organisation et équipement d'un laboratoire63
- 4.1 Compétence technique du personnel et organisation63
- 4.2 Principes d'organisation63
- 4.2 Mise en oeuvre d'un système qualité64
- 4.4 Conception64
- 4.4.1 Analyse de l'activité64
- 4.4.2 Spécifique du laboratoire de recherche/développement64
- 4.4.3 Spécificités du laboratoire d'essais de routine65
- 4.4.4 Organisation des flux65
- 4.4.5 Ambiance66
- 4.4.6 Synthèse66
- 4.5 Réalisation67
- 4.5.1 Surfaces67
- 4.5.2 Mobilier68
- 4.5.3 Équipements principaux70
- 4.5.4 Équipements spécifiques73
- 4.5.5 Petit outillage, atelier80
- 4.5.6 Consommables81
- 4.6 Exemple d'application81
- 4.6.1 Salle d'essais de mécanique des sols82
- 4.6.2 Zone de préparation83
- 4.6.3 Atelier métrologie et électronique83
- 4.6.4 Zone de stockage humide83
- 4.7 Gestion et maintenance83
- Chapitre 5. Préparation des échantillons remaniés pour la caractérisation85
- Chapitre 6. Caractérisation physique des sols87
- 6.1 La phase solide du sol87
- 6.1.1 Minéralogie de la fraction argileuse87
- 6.1.2 Structure moléculaire microscopique des argiles88
- 6.1.3 Texture microscopique des argiles et des sols argileux92
- 6.1.4 Interaction avec l'eau93
- 6.2 Masses volumiques95
- 6.2.1 Masse volumique de l'eau (...)95
- 6.2.2 Masse volumique des grains solides (...)95
- 6.2.3 Masse volumique du sol (...)98
- 6.2.4 Masse volumique du sol sec (...)101
- 6.2.5 Porosité n101
- 6.2.6 Indices des vides (...)101
- 6.2.7 Indices des vides maximal (...)max et minimal (...)min102
- 6.2.8 Volume spécifique (...)104
- 6.2.9 Indice de densité (...)104
- 6.3 Teneur en eau et en air104
- 6.3.1 Teneur en eau w104
- 6.3.2 Degré de saturation Sr106
- 6.3.3 Pourcentage d'air a107
- 6.3.4 Mesure de la succion107
- 6.4 Limites de consistance ou d'Atterberg112
- 6.4.1 Limite de liquidité wL112
- 6.4.2 Limite de plasticité wP123
- 6.4.3 Limite de retrait wR125
- 6.4.4 Essai au bleu de méthylène128
- 6.5 Autres essais131
- 6.5.1 Porosimétrie au mercure131
- 6.5.2 Essai de conductivité thermique133
- 6.6 Synthèse137
- Chapitre 7. Granulométrie et sédimentométrie141
- 7.1 Granulométrie141
- 7.1.1 L'analyse granulométrique par tamisage142
- 7.1.2 L'analyse granulométrique par sédimentation144
- 7.1.3 L'analyse granulométrique par méthodes optiques151
- 7.2 Analyse granulométrique154
- 7.2.1 Représentation graphique154
- 7.2.2 Caractériser la courbe granulométrique157
- Chapitre 8. Essais de compactage et de portance161
- 8.1 Définitions161
- 8.2 Essais Proctor161
- 8.2.1 Compactage des argiles167
- 8.2.2 Compactage des graves et sables170
- 8.2.3 Compactage avec une mini-dame171
- 8.2.4 Compactage de sols traités171
- 8.3 Essais CBR et IPI173
- 8.4 Essais de fragmentabilité176
- 8.5 Essais de dégradabilité177
- 8.6 Essai de susceptibilité au gel et de gélivité178
- Chapitre 9. Essais chimiques183
- 9.1 Détermination de la teneur en carbonate183
- 9.2 Détermination du pH186
- 9.3 Détermination de la teneur en matière organique186
- 9.3.1 Méthode par calcination186
- 9.3.2 Méthode chimique187
- 9.4 Détermination du degré de décomposition de la tourbe188
- 9.5 Agressivité189
- 9.5.1 Alcali-réaction189
- 9.5.2 Carbonatation189
- 9.5.3 Effets des sulfates190
- 9.5.4 Effets des chlorures190
- 9.6 Autres essais191
- 9.6.1 Détermination de la capacité d'échange cationique191
- 9.6.2 Détermination de la couleur des sols191
- Chapitre 10. Essais microstructuraux193
- 10.1 Oeil nu193
- 10.1.1 Sols193
- 10.1.2 Roches193
- 10.2 Microscope optique193
- 10.2.1 Utilisation du microscope polarisant en pétrographie193
- 10.2.2 Observation des minéraux au microscope polarisant194
- 10.3 Microscope électronique à balayage195
- 10.4 Diffraction aux rayons X199
- 10.5 Zêtamètre200
- Chapitre 11. Description et classification des sols et des roches203
- 11.1 Description des sols et des roches203
- 11.1.1 Description des sols203
- 11.1.2 Description des roches205
- 11.1.3 Description des minéraux au microscope polarisant206
- 11.1.4 Les ères géologiques208
- 11.2 Classification des matériaux210
- 11.2.1 Classifications granulométriques210
- 11.2.2 Classification géotechnique213
- 11.2.3 Classification pour les remblais215
- 11.2.4 Classification pour les tunnels217
- 11.2.5 Classification des sols organiques et de la tourbe217
- 11.2.6 Classification des sols indurés et roches tendres220
- 11.2.7 Classification de la marne220
- 11.2.8 Classification de la craie220
- 11.2.9 Classification des sols latéritiques221
- 11.3 Synthèse227
- Chapitre 12. Essais de perméabilité229
- 12.1 Perméabilité à l'eau230
- 12.1.1 Perméamètre à charge constante231
- 12.1.2 Perméamètre à charge variable233
- 12.2 Perméabilité à l'air234
- Chapitre 13. Essais d'érosion237
- 13.1 Les dispositifs d'essais utilisés237
- 13.2 Essais de sédimentométrie en parallèle : double hydrometer test238
- 13.3 Essais d'émiettage : crumb test239
- 13.4 Essais au trou d'aiguille : pinhole test241
- 13.5 Essais d'érosion de trou : hole erosion test244
- 13.6 Essais à l'érodimètre à jets246
- Chapitre 14. Préparation des éprouvettes pour les essais mécaniques251
- 14.1 Échantillons intacts251
- 14.1.1 Détermination de la classe d'échantillons en fonction des essais prévus251
- 14.1.2 Phases intermédiaires entre le prélèvement et l'essai en laboratoire252
- 14.1.3 Sélection des éprouvettes dans les carottes257
- 14.1.4 Choix de la taille des éprouvettes259
- 14.1.5 Préparation des échantillons intacts261
- 14.2 Éprouvettes reconstituées en laboratoire262
- 14.2.1 Reconstitution d'une granulométrie263
- 14.2.2 Fabrication des éprouvettes par consolidation266
- 14.2.3 Fabrication des éprouvettes par compactage266
- 14.2.4 Préparation par pluviation des sols pulvérulents267
- 14.2.5 Confection des éprouvettes de sols cohérents reconstitués par consolidation267
- 14.2.6 Confection d'éprouvettes de sol par compactage statique268
- 14.2.7 Sols « compactés » non saturés269
- 14.2.8 Confection d'éprouvettes de sol traité aux liants hydrauliques269
- 14.2.9 Synthèse sur les modes de reconstitution269
- 14.3 Dimensions des éprouvettes271
- Chapitre 15. Essais de consolidation unidimensionnelle273
- 15.1 Les différents modes de chargements274
- 15.1.1 Par paliers274
- 15.1.2 Chargement continu274
- 15.1.3 À gradient contrôlé274
- 15.2 Consolidation verticale275
- 15.2.1 Matériel276
- 15.2.2 Mode opératoire277
- 15.3 Expression des résultats280
- 15.4 Analyse des résultats287
- 15.4.1 Pathologie de l'essai287
- 15.4.2 La représentativité de l'éprouvette289
- 15.4.3 Sols très surconsolidés290
- 15.5 Essais spéciaux291
- 15.5.1 Essai à vitesse de déformation constante291
- 15.5.2 Essai de compression secondaire (fluage)294
- 15.5.3 Mesure de la consolidation horizontale296
- 15.5.4 Mesure du gonflement298
- 15.5.5 Mesure de la contrainte maximale de gonflement (...)301
- 15.5.6 Mesure de l'aspect tridimensionnel308
- Chapitre 16. Essais de cisaillement311
- 16.1 Essais au scissomètre de laboratoire312
- 16.1.1 Principe et objet312
- 16.1.2 Matériel312
- 16.1.3 Mode opératoire313
- 16.2 Essais de pénétration par un cylindre316
- 16.3 Essais de pénétration par un forêt318
- 16.4 Essai au cône tombant319
- 16.5 Essai de thixotropie321
- 16.6 Cisaillement direct321
- 16.6.1 Matériel322
- 16.6.2 Mode opératoire324
- 16.6.3 Expression des résultats326
- 16.6.4 Analyse329
- 16.7 Essais spéciaux332
- 16.7.1 Essais de cisaillement direct alternés332
- 16.7.2 Essais de cisaillement direct par rotation (ring shear)335
- 16.7.3 Essais de cisaillement simple337
- Chapitre 17. Essais de compression simple et de traction345
- 17.1 Essais de compression sur roches et sols partiellement saturés ou traités345
- 17.2 Essais de compression sur sols traités346
- 17.3 Essais de traction sur roches347
- 17.4 Mesures de module dynamique348
- Chapitre 18. Essais triaxiaux de révolution351
- 18.1 Introduction351
- 18.1.1 Principe de l'essai352
- 18.1.2 Objectifs des essais353
- 18.2 Matériel353
- 18.2.1 La cellule354
- 18.2.2 Le chargement axial359
- 18.2.3 La contrainte radiale359
- 18.2.4 La contre-pression d'eau interstitielle360
- 18.2.5 Les mesures des paramètres de l'essai361
- 18.3 Préparation et montage des éprouvettes364
- 18.3.1 Préparation des éprouvettes365
- 18.3.2 Montage des éprouvettes de sols cohérents365
- 18.3.3 Préparation et montage des éprouvettes en sols pulvérulents367
- 18.4 Phase de saturation367
- 18.4.1 Relations entre pressions interstitielles et contraintes totales367
- 18.4.2 Contre-pression373
- 18.4.3 Mesure du coefficient B dit de Skempton374
- 18.4.4 Contrôle de la saturation375
- 18.5 Phase de consolidation375
- 18.5.1 Sols grenus375
- 18.5.2 Sols cohérents376
- 18.5.3 Choix des pressions de consolidation377
- 18.6 Phase de cisaillement378
- 18.6.1 Essais drainés (CD)378
- 18.6.2 Essais consolidés non drainés (CU + u)380
- 18.6.3 Essais non consolidés non drainés (UU)381
- 18.6.4 Essais à pressions multiples (multiétapes)382
- 18.6.5 Essais selon la procédure Shansep383
- 18.7 Procédures communes de fin d'essai384
- 18.8 Expression des résultats384
- 18.8.1 Dépouillement des essais384
- 18.8.2 Corrections387
- 18.8.3 Procès-verbal d'essai392
- 18.9 Analyse des résultats392
- 18.9.1 Critères d'états limites392
- 18.9.2 Typologie des essais400
- 18.9.3 Erreur d'interprétation ou mauvais choix des pressions de confinement ?402
- 18.9.4 Comment figurer l'incertitude sur le critère ?405
- 18.9.5 Importance de la géométrie de l'éprouvette407
- 18.9.6 Remaniement et fissuration410
- 18.9.7 Non-saturation et gonflement411
- Chapitre 19. Essais triaxiaux avancés415
- 19.1 Essais en chemins de contrainte415
- 19.1.1 Essais K0415
- 19.1.2 Essais d'extension et essais à chemin quelconque416
- 19.2 Essais en petites déformations420
- 19.2.1 Capteurs locaux420
- 19.2.2 Mesure d'un temps de propagation (bender elements ou ultrason)421
- 19.3 Essais à la collone résonante425
- 19.4 Essai triaxial cyclique430
- 19.5 Essais sur sols non saturés437
- Chapitre 20. Mécanique des sols avancée439
- 20.1 Généralités sur les contraintes et les déformations439
- 20.1.1 Contraintes octaédriques440
- 20.2 Lois de comportement440
- 20.2.1 Comportement élastique isotrope440
- 20.2.2 Comportement élasto-plastique443
- 20.2.3 Modèles couramment utilisés dans la pratique446
- 20.2.4 Modèles et surfaces de charges adaptés aux sols fins459
- 20.2.5 Modèles avec double écrouissage basé sur le Cam-Clay465
- 20.2.6 Modèles et surfaces de charges adaptés aux sols non saturés470
- 20.2.7 Synthèse sur les lois de comportement472
- 20.3 Analyse détailllée des essais et détermination des paramètres472
- 20.3.1 Compressibilité des sols472
- 20.3.2 Modules473
- 20.3.3 Angle de frottement interne481
- 20.3.4 Coefficient de Poisson481
- 20.3.5 Angle de dilatance485
- 20.3.6 Détermination des paramètres des modèles à surface de charge486
- 20.4 Synthèse487
- Chapitre 21. Essais spéciaux489
- 21.1 Appareil triaxial pour éprouvettes cylindriques creuses489
- 21.1.1 Détermination de la surface d'état limite489
- 21.1.2 Chemins de contrainte491
- 21.1.3 Géométrie de l'échantillon494
- 21.2 Triaxial véritable495
- 21.2.1 Déformation contrôlée495
- 21.2.2 Contrainte contrôlée496
- 21.2.3 Cas intermédiaire496
- Chapitre 22. Relations et corrélations497
- 22.1 Relations entre paramètres d'identification497
- 22.2 Corrélations entre paramètres d'identification et classification499
- 22.3 Corrélation entre la granulométrie et la densité502
- 22.4 Corrélation entre la granulométrie et la perméabilité502
- 22.5 Corrélations entre paramètres d'identification et succion503
- 22.6 Corrélations entre paramètres d'identification et conductivité thermique506
- 22.6.1 Modèle de Kersten506
- 22.6.2 Modèle de de Vries507
- 22.6.3 Modèle de Johansen508
- 22.6.4 Modèle de Johansen modifié par Tarnawsky508
- 22.7 Corrélations entre paramètres d'identification et susceptibilité de liquéfaction510
- 22.8 Corrélations entre les paramètres d'identification et les propriétés oedométriques510
- 22.9 Corrélations entre les paramètres d'identification et la résistance au cisaillement513
- 22.10 Corrélations entre les paramètres d'état initial et les paramètres d'état résiduel518
- 22.11 Corrélations entre modules de déformation et les autres paramètres519
- 22.12 Coefficient d'amortissement520
- 22.13 Corrélation entre coefficient de pression interstitielle et rapport de surconsolidation521
- 22.14 Relation entre le comportement cohérent et frottant dans les sols intermédiaires522
- 22.14.1 Influence du rapport (...)526
- 22.14.2 Influence du pourcentage des gros et des petits grains526
- 22.14.3 Modélisation de la rhéologie des mélanges528
- 22.14.4 Conditions élastiques530
- Liste des principaux symboles535
- Références bibliographiques537
- Index559
- Table des matières561
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Origine de la notice:
- Abes ;
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Niveau 3 - Techniques
