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Modele élémentaire de sol

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Modele élémentaire de sol

  • Le sol étant composé de 3 phases : solide, liquide (eau), gazeuse (air), on définit les volumes et les masses du modèle élémentaire de sol (Fig.2.1).




    m : masse totale du sol

    V : volume total du sol

    ma : masse de l'air

    Va: volume de l'air

     mw : masse de l'eau

    Vw: volume de l'eau

    ms: masse des grains

     Vs: volume des particules solides
       Vv: volume des vides


    Les différentes masses volumiques ont les définitions suivantes :



    nota : Pour les problèmes de fondation ρw = 1 Mg/m3, par contre pour les essais de laboratoire on prend la valeur exacte qui dépend de la température

    La masse de l'air est négligée et prise égale à 0.
    Pour obtenir les forces volumiques, nous multiplions les masses par l'accélération de la pesanteur g =9,81m/s2 pour ce qui nous concerne γ = ρg. Pour simplifier les calculs on prendra généralement g = 10m/s2. On exprimera les forces volumiques en kN/m3.

    Enfin les densités sont les rapports d'une masse volumique rapportée à celle de l'eau G = ρ/ρw, elless'expriment donc sans unité.

    Les paramètres d'état d'un sol définissent les différents rapports dans lesquels se trouvent les

    différentes phases d'un sol à un instant donné

     

    L'indice des vides e, la porosité n, le volume spécifique v, la teneur en eau massique w, la teneur en eau volumique θ et le degré de saturation Sr sont des paramètres sans dimension.



    L'indice des vides peut être supérieur à 1, par contre la porosité est toujours inférieure à 1. La teneur en eau peut être supérieure à 1, le degré de saturation est compris entre 0 (sol sec) et 100% (sol saturé)

    Les masses volumiques et les paramètres sans dimension ne sont pas indépendants. En négligeant la masse de l'air et en prenant pour la masse volumique de l'eau ρw = 1 Mg/m3 il reste en général 3 paramètres indépendants. Tout paramètre s'exprimera en fonction des 3 autres, ou de 2 autres si le sol est saturé.

    Pour les sols européens, sauf pour les sols organiques, le masse volumique des grains ρs varie entre 2,6 et 2,8 Mg/m3 et on peut considérer seulement deux paramètres indépendants en le supposant connu. Pour certains sols africains, américains, la masse volumique des particules solides peut être très supérieure (ex. : latérites)

    Il est important, mais facile, de connaître rapidement les relations existant entre les différents paramètres. Pour les établir, on utilise le schéma de sol précédent sur lequel on remplit toutes les cases. Un exemple de calcul des différents paramètres est indiqué ci – dessous (Fig. 2.2)



    Fig. 2.2 Détermination des volumes et des masses du modèle de sol

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