Fiche-tp Him32 0910

Universit Aboubakr Belkaid Tlemcen Facult des Sciences de lIngnieur Dpartement dArchitecture

Fiche synthtique des travaux pratiques de Mcanique des sols

N.B. : Ces fiches sont rdiges lintention des tudiants de 3ime anne en architecture dans le cadre du module HIM32 (Construction II). Les modes opratoires et les procdures de calcul sont inspirs des normes en vigueur mais simplifis pour que les manipulations et les comptes rendus soient ralisables dans une sance de 3H. Les tudiants sont tenus de prparer les manipulations laide des polycopis disponibles la bibliothque de la facult et intitul Travaux pratiques de mcanique des sols et dans lesquelles toutes explications sont dveloppes. Les sances sont organises de la sorte : Sance 1 2 3 4 5 Manipulation Tamisage Sdimentomtrie Les limites dAtterberg Essai de bleu + Mesure de s Densit hydrostatique + In situ Le Charg du module A. Djedid

Fiche synthtique des travaux pratiques de mcanique des sols Module HIM32 2009/2010

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T.P. N1 Analyse granulomtrique par tamisage sec1. Mode opratoire 1. Commencer par dresser la colonne des tamis. Les ouvertures des tamis doivent tre croissantes de bas en haut. Les tamis prendre en compte sont (en mm) : 5 - 3,15 - 2 - 1,25 - 0,5 - 0,25 - 0,125 - 0,08 Noubliez pas le fond et le couvercle des tamis. 2. Prendre un kilogramme de sol. 3. Verser le sol sur le tamis suprieur puis fermer la colonne par le couvercle. 4. Placer la colonne des tamis sur le vibreur. 5. Procder lagitation pendant 5 min. 6. Procder la pese cumule des refus de tamis des en commenant par le tamis suprieur. La pese de lchantillon de sol

Versement du sol dans la srie de tamis

Vibration manuelle

Pese cumule des refus

Attention : Vous pouvez procder une agitation manuelle de la colonne des tamis. Dans ce cas, vous pouvez utiliser la colonne complte des tamis. Vous pouvez aussi procder une agitation mcanique de la colonne des tamis en utilisant le vibreur mcanique. Dans ce cas, vous tes oblig de diviser la colonne en deux : vous commencez par la moiti suprieure. Ce que vous obtenez dans le commencez fond de tamis de cette srie est vers dans le tamis suprieur de la deuxime srie.


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4. Calcul Prenons lexemple suivant. Ouverture des tamis (mm) 5 3,15 2 1,25 0,5 0,25 0,125 0,08 Fond Refus cumul (g) 4 69 196 424 516 573 897 951 49 Tamisa cumul (g) 996 931 804 576 484 427 103 49 Tamisa cumul (%) 99,6 93,1 80,4 57,6 48,4 42,7 10,3 4,9

La 2ime colonne reprsente les refus cumuls (le refus de chaque tamis est pes en lajoutant au refus du tamis qui lui est en dessous, ainsi de suite). La 3ime colonne reprsente le tamisa cumul, il est gal la masse totale prise au dpart (1000g) laquelle on retranche le refus cumul. La 4ime colonne reprsente le tamisa cumul en pourcentage, il suffit de diviser le tamisa cumul par la masse totale (1000 g) puis multiplier par 100 (Ca revient diviser par 10).

Compte rendu : Il vous est demand de : 1. Raliser lessai. 2. Dresser le tableau des mesures et des calculs. 3. Tracer la courbe granulomtrique. 4. Dterminer les diffrents diamtres (d10, d30 et d60) et les deux coefficients Cu et Cc. 5. Nommer ce sol selon la classification LCPC 6. Commenter vos rsultats


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T.P. N2 Analyse granulomtrique par sdimentomtrie1. Mode opratoire 7. Prendre deux prouvettes essais de 1 litre de contenance. 8. Prendre 60 cm3 de dfloculant et ajouter 440 cm3 deau distille pour obtenir une solution 500 cm3. 9. Diviser la solution obtenue (500 cm3) entre les deux prouvettes raison de 250 cm3 chacune. 10. Prendre lune des deux prouvettes et la complter avec de leau distille jusqu 1 litre. Cette prouvette sera appele dornavant lprouvette B (lautre prouvette sera dite lprouvette A A). 11. Prendre 20 grammes de sol. 12. Verser ces 20 grammes de sol dans le rcipient de lagitateur mcanique et verser dessus une certaine quantit de la solution de lprouvette A. 13. Procder lagitation mcanique pendant environ 3 min. 14. Verser la suspension dans lprouvette A (veillez bien rincer le rcipient et les ailettes de lagitateur pour ne pas perdre le matriau). 15. Complter lprouvette A avec de leau distille jusqu 1 litre.

Eprouvette A

Agitateur mcanique itateur 16. Procder une homognisation de la suspension laide de lagitateur manuel. 17. Introduire le densimtre dans la suspension et procder aux lectures (On les appellera Rt). Les temps de lecture sont : 30 ; 1 min ; 2 min ; 5 min ; 10 min ; 30 min ; 60 min. 18. A la fin des lectures, le densimtre est retir de lprouvette A et introduit dans lprouvette B. Procder la lecture de la densit de la solution de lprouvette B (On rocder lappellera RB). 19. Retirer le densimtre, le nettoyer et le ranger dfinitivement. 20. A laide du thermomtre, procder la lecture de la temprature de la solution de lprouvette B.


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Attention : Pour les 5 premires lectures, le densimtre nest pas retir de la suspension. Aprs la 5ime lecture, une fois celle-ci effectue, et a sera le cas pour le reste des lectures (deux lectures : celle de 30 min et celle de 60 min), le densimtre est retir de la suspension, nettoyer et ranger soigneusement. Pour reprendre les lectures et chaque fois, le densimtre est introduit dans la suspension environ 30s avant la lecture.

4. Calcul Calcul du pourcentage des particules non dcantes Le pourcentage des particules qui sont en suspension est donn par : 100 1

O Vs : m: s : w : Rt : RB :

Volume de la suspension (1 litre) Masse de la prise dessai (20 grammes) Masse volumique des grains solides Masse volumique de leau. Lecture de lprouvette A au temps t. Lecture de lprouvette B (Eprouvette tmoin).

Une fois les mesures termines, lexpression entre crochets peut tre calcule une fois pour toute. En prenant par exemple les valeurs ci-dessous: Vs = 1 litre = 10-3 m3. m = 20g = 20.10-3 kg. s = 2650 kg/ m3 w = 1000 kg/ m3 Rt = 1,008 RB = 1 100 1. 10 20. 10 2650 1000 2650 1000 ,

,

%

N.B. : Il faut faire attention dans les calculs ne pas trouver des pourcentages suprieurs 100 % ou des diamtres suprieurs 0,08 mm (80 m). Lerreur nest pas forcment dans les mesures mais dans les conditions dessais et peut aussi dans s. Calcul du diamtre des particules non dcantes Le diamtre des particules qui sont en suspension est donn par :

F est un facteur donn par labaque suivant.Fiche synthtique des travaux pratiques de mcanique des sols Module HIM32 2009/2010

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t est le temps de lecture en minute. Ht est la profondeur effective du centre de pousse du densimtre en centimtre. Elle est donne par : 22,2 100 3,8 Avec : Hc est le dplacement de la suspension d lintroduction du densimtre. Elle est prise (par convention) gale 0 pour les 3 premires lectures et gale 1,4 cm pour la suite. Exemple : En prenant s = 2650 kg/ m3 et la temprature = 21C, on obtient un facteur F=0,0135 Le calcul de Hc donne : 22,2 Le calcul du diamtre est : 0,0135 100 3,8 0,08 17,76 0,5 1,4 0,080 17,76

N.B. : L aussi, il ne faut pas trouver des diamtres suprieurs 0,08 mm (80 mm). L aussi, lerreur nest pas forcment dans les mesures mais dans les conditions dessais. Il faut donc adapter vos valeurs pour obtenir des rsultats en conformit avec les objectifs du TP. Compte rendu : Il vous est demand de : 7. Dresser le tableau des calculs. 8. Tracer la courbe granulomtrique. 9. Commenter vos rsultatsFiche synthtique des travaux pratiques de mcanique des sols Module HIM32 2009/2010

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T.P. N3 Dtermination des limites dAtterberg1. Mode opratoire : La procdure pour la dtermination de la limite de liquidit est la suivante : 1. Prendre environ 200 grammes de sol pralablement tamis au tamis 0,4 mm par voie humide et sch. 2. Malaxer la totalit de la prise de telle sorte obtenir une pte homogne et presque fluide. 3. Prendre une partie de la pte et ltaler dans la coupelle de lappareil de Casagrande laide de la spatule. 4. Pratiquer une rainure dans cette pte de telle sorte la diviser en deux. Loutil rainurer devra tre tenu perpendiculairement la coupelle en prsentant sa partie biseaute face la direction du mouvement. 5. Soumettre la coupelle et le matriau quelle contient des chocs rpts avec une cadence de 2 coups par seconde. 6. Arrter les chocs quand les deux lvres se rejoignent sur environ 2 cm, noter le nombre de coups N correspondant.. 7. Prlever des deux cts des lvres lendroit o elles se sont refermes environ 5 grammes de sol afin den dterminer la teneur en eau. 8. Rehomogniser le sol et le scher un peu puis La rainure reprendre les oprations de 3 7. Il faut au moins trois essais avec un nombre de coups croissant et de prfrence bien tal entre 15 et 35.

Appareil de Casagrande

Contact entre les deux lvres de la rainure

Prise de matriau pour la mesure de la teneur en eau


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2. Dtermination de la limite de plasticit : La procdure pour la dtermination de la limite de plasticit est la suivante : 1. Prendre un peu de matriau et former une petite boule. 2. Rouler la main sur la plaque de marbre cette boule de telle sorte obtenir un btonnet. Trois cas peuvent se prsenter : Le btonnet confectionn commence se fissurer quand il atteint u longueur de une 10 cm et un diamtre de 3 mm. Dans ce cas, le sol est la limite de plasticit et il faut la mesurer (cest une teneur en eau). Le sol est encore fluide et vous narrivez pas confectionner le btonnet. Il faut scher un peu le matriau. Le btonnet commence se fissurer trop tt, le matriau est sec. Il faut e lhumidifier un peu. Il faut raliser au moins deux essais pour la limite de plasticit.

La boulle

Confection du btonnet

Btonnet la limite de plasticit

3. Calcul Pour le calcul de la limite de liquidit, on a la relation :N WL = N . 25 N est la teneur en eau correspondant au nombre de coups N. On fera la moyenne des trois essais. Pour le calcul de la limite de plasticit, on fera la moyenne des deux essais.0 ,121

Compte rendu : Il vous est demand de : 10. Raliser les essais. 11. Dresser les tableaux des rsultats. 12. Classer le sol selon labaque de Casagrande pour les sols fins. 13. Commenter vos rsultats


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T.P. N4 Lessai du bleu de Mthylne1. Mode opratoire 21. Prendre 10 grammes de sol sec pass au tamis 5mm. 22. Mettre la prise dessai tremper dans un bcher avec 100 cm3 deau. 23. A laide de lagitateur (700 tr/min), disperser la suspension pendant 5 min. 24. A laide du dispositif de dosage, introduire 5 cm3 de bleu et agiter (400 tr/min) pendant 1 min. 25. Le test de la tache : A laide dune baguette, dposer une goutte de la suspension sur le papier filtre. Dosage de la suspension 26. Test ngatif : On dira que le test de la tache est ngatif si la tache dpose sur le papier filtre est sans aurole. Dans ce cas, ajouter 5 cm3 de bleu, laisser agiter pendant 1 minute et refaire lessai de la tche (Cest lopration 5 qui est rpte). Cette opration sera rpte autant de fois quil sera ncessaire (Tant que le test de la tache restera ngatif). Test de la tache 27. Test positif : On dira que le test est positif si la tache dpose sur le papier filtre forme une aurole. Dans ce cas, procder 5 tests successifs de la tache ( raison dun test par minute) sans ajouter de bleu. Si les 5 test savrent positifs, lessai est termin. 28. Si le 2ime, 3ime ou 4ime test de la tche devient ngatif (La tache devient sans aurole), ajouter uniquement 2,5 cm3 et reprendre les tests de la tche de dpart jusqu ce que les 5 tests de la tache soient positifs.

5 tests de la tache positifs

Attention Pendant tout le droulement de lessai, lagitation nest jamais interrompue.


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2. Calcul La valeur du bleu du sol est (sans unit) :

VBS =Avec V : Volume du bleu ajout en cm3. m : La prise dessai

V m

La surface spcifique totale de la prise dessai est donne par :

SST m 2 / g = 20,93xVBS

(

)

Compte rendu : Il vous est demand de : 14. Raliser lessai. 15. Dresser les valeurs de V, VB et SST. 16. Donner la nature du sol. 17. Commenter vos rsultats Valeur du bleu du sol < 0,2 0,2 2,5 2,5 6 68 >8 Nature du sol Sols sableux Sols limoneux Sols limoneux-argileux Sols argileux Sols trs argileux


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T.P. N5 Mesure du poids volumique des grains solides (s) 1. Mode opratoire 29. Prendre un pycnomtre vide et sassurer quil est sec. 30. Peser le pycnomtre vide : masse m1. 31. Prendre environ 25 grammes dun sol pralablement sch. 32. Verser cette quantit du sol dans le pycnomtre. 33. Peser de nouveau le pycnomtre (le pycnomtre contient maintenant lchantillon de sol) : masse m2. 34. Remplir le pycnomtre moiti avec de leau distille et placer le tout sur la plaque chauffante et laisser chauffer (pour dgager les bulles dair). 35. Arrter le chauffage quand leau est porte bullition. 36. Laisser refroidir. 37. Complter avec de leau distille jusqu la graduation 250 cm3 (On veillera verser leau doucement sur les parois pour ne pas recharger leau avec de lair). 38. Peser de nouveau le pycnomtre (le pycnomtre contient maintenant le sol et leau jusqu la graduation 250 cm3) : masse m3. 39. Vider le pycnomtre, le nettoyer et le scher. 40. Remplir le pycnomtre avec de leau distille jusqu la graduation 250 cm3. 41. Peser de nouveau le pycnomtre (le pycnomtre contient maintenant de leau jusqu la graduation 250 cm3) : masse m4. 4. Calcul La densit des grains solides du sol est donne directement par la formule : m 2 m1 d= s = w m 4 m1 m 3 + m 2 Attention : Dans toutes les peses, le pycnomtre est muni de son bouchon. Compte rendu : Il vous est demand de : 18. Raliser au moins deux essais. 19. Dresser les tableaux des rsultats. 20. Commenter vos rsultatsMatriaux Gs

Gravier, sable 2,70 2,69 Sable limoneux Limon 2,72 2,77 Argile limoneuse Argile 2,83 Valeurs de Gs pour quelques matriaux


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T.P. N6 Mesure de la masse volumique des sols par pese hydrostatique1. Mode opratoire (masse m1). 42. Prendre un chantillon de sol et le peser ( 43. Allumer la rsistance pour faire fondre la paraffine. 44. Enduire lchantillon de paraffine (On fera attention ce que tout lchantillon soit recouvert de paraffine). 45. Peser lchantillon paraffin ( (masse m2). 46. Vrifier que la balance est en quilibre (Le poids de la corbeille doit tre quilibr avant la pese dans leau). 47. Placer lchantillon paraffin dans la corbeille prvue pour la pese. 48. Peser lchantillon paraffin dans leau ( (masse m3). 2. Calcul Volume de la paraffine : Volume de lchantillon paraffin : La masse volum olumique de lchantillon :

m 2 m1 d. w (m 2 m 3 ).g (m 2 m 3 ) = V( ep ) = g. w w m1 m = 1 = Ve V( ep ) Vp Vp =

N.B. : La densit de la paraffine est donne : d=0,9 Compte rendu : Il vous est demand de : 21. Raliser au moins deux essais. 22. Dresser les tableaux des rsultats. 23. Commenter vos rsultats


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T.P. N7 Mesure de la masse volumique des sols in situ(Mthode du densitomtre membrane et du carottier) 1. Mode opratoire du densitomtre membrane 49. Vrifier que le densitomtre est plein deau. 50. Choisir une surface plane du sol et fixer le densitomtre laide des clous prvus cet effet. 51. Sparer le densitomtre de sa base carre. 52. Enlever la plaque circulaire de protection. 53. Remonter le densimtre sur sa base carre, pousser modrment sur les poignets : Noter le volume V0. 54. Tirer sur les poignets vers le haut pour faire remonter la membrane. 55. Sparer de nouveau le densimtre de sa base carre et le dposer quelque part (Attention ne pas perforer la membrane). 56. Creuser un trou denviron 500 cm3 dans le cercle central et Densitomtre recueillir le matriau dans un bac pour le peser : masse m. 57. Remonter le densimtre sur sa base carre et pousser de nouveau sur les poignets : Noter le volume V1. 58. Tirer de nouveau sur les poignets vers le haut pour faire remonter la membrane. 59. Dtacher lappareil du sol, le nettoyer et le ranger. Enlvement de la plaque de protection 2. Calcul : La masse volumique du sol est donne par : m = V1 V0La masse m du sol est obtenue en pesant le bac vide puis avec le matriau. La diffrence donne la masse du matriau.


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3. Mode opratoire du carottier 1. Peser le carottier vide masse m1. 2. Dterminer le volume du carottier (Vc) en mesurant ses dimensions (Hauteur et diamtre) laide dun pied coulisse. 3. Se placer ct de lendroit o lessai prcdent a t ralis et nettoyer un peu la surface du sol. 4. A laide dun marteau, enfoncer le carottier dans le sol. Ne sarrter que quand le matriau sorte des deux trous percs dans la base du carottier. 5. Dgager le carottier du sol. 6. Araser le matriau en excs puis peser le tout : masse m2. 6. Calcul : La masse volumique du sol est donne par : m m1 = 2 Vc Vc est le volume du carottier.

Le carottier

Compte rendu : Il vous est demand de : 24. Raliser les deux essais. 25. Dresser le tableau des rsultats. 26. Commenter vos rsultats


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