1

Résistance au cisaillement des sols

2

Ruptures par cisaillement

• Exemples– Glissement de terrains– Basculement d’ouvrages

• Courbe de rupture : droite de Mohr-Coulomb

�� � σσ ��=

�σ

���σ

���τ

φστ �������� � +=

� : cohésion

φ : angle de frottement interne

3

Caractérisation expérimentale

• Caractérisation du comportement du squelette granulaire seul ?

• L’eau peut-elle s’évacuer ?– Non : VER incompressible : comportement non drainé

– Oui : Vite ?• Non : Court Terme : comportement non drainé

Long Terme : comportement drainé

• Oui : CT=LT comportement drainé (sols grenus)

4

Essai de cisaillement directBoîte de Casagrande

� �

�=σ

Partie supérieure

fixe

Partie inférieure

mobile

Mouvement horizontal à vitesse constante

τPlan de rupture imposé

��

�∆

5

Essai de cisaillement directDépouillement

���∆

τ

��σ��σ��σ

����τ

����τ����τ

σ

τ

����τ

����τ����τ

��σ ��σ ��σ�

φ�

� Nécessité de 3 essais sur des échantillons identiques avec 3 pressions verticales différentes

6

Essai de cisaillement au triaxialPrincipe

Création de l’échantillon Essai triaxial

��

7

Essai de cisaillement au triaxialDéroulement de l’essai

• Champ de contraintes Etape 1 : application d’une contrainte isotrope

���

�

�

���

�

�

=���

�

�

���

�

�

�

�

�

σσ

σ

σσ

σ

������

������

�����

�σ

�σ

�σ �σ

���

�

�

���

�

�

=���

�

�

���

�

�

�

�

σσ

σ

σσ

σ �����

������

������

�����

�����σ

�σ�σ

�����σ

��

����� += �σσ

Etape 2 : augmentation de l’effort P

8

Essai de cisaillement au triaxialDépouillement

�σ

�σ

ασ

ατ α �σ�σ α�−

ατ

ασ

τ

σ

• Rappel

• Plan de rupture ?

• Mesure de et à la rupture sur ce plan ?σ τdépouillement en utilisant les cercles de Mohr

9

Essai de cisaillement au triaxialDépouillement

• Champ de contraintes

���� σσσσ ===

�σ

τ

σ

Etape 1 Etape 2 � rupture

����σ�σ

τ

σ

�����σσ =�

��� σσσ ==

10

Essai de cisaillement au triaxialFaciès de rupture

����σ

�σ�σ

����σ

��α

��α

����σ�σ

τ

σφ ��α

��α

�

πφα +=��

��

�πφα +−=��

11

Essai de cisaillement au triaxialDépouillement

� Nécessité de 3 essais sur des échantillons identiques avec 3 pressions de confinement différentes

τ

σ

���∆

��

��σ��σ��σ

�σ

12

Comportement des matériaux pulvérulents

• Essais– Sur sol sec ou sur sol saturé mais drainage ouvert

• Courbe intrinsèque de rupture : φστ ��=

°≈ ���� !φ

"��� �=

13

Comportement des matériaux pulvérulents

���∆�#

#∆

�##∆ Contractance

�##∆ Dilatance

sable dense��

sable lâche

État critique

���∆

�σ donnée

14

Comportement des matériaux pulvérulents

���∆�#

#∆

��

���∆

�! donné

��$

��$ ���� $$ ≥

15

Comportement des sols fins• Essais (ex essai au triaxial)

– Influence de la vitesse de sollicitation � comportement visqueux– Attention : intervention de � à mesurer– Passage aux contraintes effectives � squelette solide

�

IntrinsèquesÀ mesurerDrainage fermé� Non drainé

Drainage fermé� Non consolidé

Non intrinsèquesÀ mesurerDrainage fermé� Non drainé

Drainage ouvert� Consolidé

IntrinsèquesPas d’influence

Drainage ouvert� Drainé

Drainage ouvert� Consolidé

Caractéristiquesdirectes

Etape 2Etape 1 �

� ′ φ′

�� �φ

�� ��φ

16

Comportement des sols fins

• Essai consolidé drainé (CD)

�≈′= ��

φφ ′=

��

Surconsolidé

Normalement consolidé

État critique (résiduel)

���∆

σσ ′≤�

σσ ′=� φστ ��� +=

(qq kPa)

17

Comportement des sols fins

• Essai non consolidé non drainé (UU)

�σ jusqu’à rupture

%!=�σ� évolue

Etape 2Etape1

�

��� σσσ =+′= �

��� σσσ =+′= �jusqu’à ��

σ��σ

���� =��φ

��σ�σ∆

�� �∆=∆σ

τ

18

Comportement des sols fins

• Essai non consolidé non drainé (UU)

�� fonction de σ ′ (cf essai CU)

�� peut être trouvé par un essai de compression simple

τ

σ�

���� =��φ

����σ �����

��σ

=

19

Comportement des sols fins

• Essai consolidé non drainé (CU)

�σ jusqu’à rupture

%!=�σ� évolue

Etape 2Etape1

�=�

��� σσσ =′=��� σσσ =′=

Rupture

��������� �+′= �� σσ��� σσσ =+′= ��������� �

τ

σ�σ ����σ

����

� ′

φ′�

φστ ′−+′= ���� ��� ��

20

Comportement des sols fins

Argile raide

Argile consistante

Argile molle

Argile très molle "���� �&<"����"�� &��& <<"����"�� ���&� <<

��"�� <���