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La consolidation est un processus par lequel les sols diminuent en volume. selon Karl Terzaghi "la consolidation est n'importe quel processus qui comporte la diminution de teneur en eau d'un sol saturé sans remplacement de l'eau par l'air". En général c'est le processus dans lequel la réduction du volume a lieu par expulsion de l'eau sous les charges statiques à long terme. Il se produit quand l'effort est appliqué à un sol qui fait emballer les particules de sol ensemble plus étroitement, donc réduisant son volume en vrac.Quand ceci se produit dans un sol qui est saturé avec de l'eau, l'eau sera serrée hors du sol. L'importance de consolidation peut être prévue par beaucoup de différentes méthodes. Dans la méthode classique, développée par Terzaghi, des sols sont examinés avec un essai d'oedometer pour déterminer leur index de compression. Ceci peut être employé pour prévoir la quantité de consolidation.

Quand l'effort est enlevé d'un sol consolidé, le sol rebondira, regagnant une partie du volume qu'il avait perdu dans le processus de consolidation. Si l'effort est réappliqué, le sol consolidera encore le long d'une courbe de récompression, définie par l'index de récompression. Le sol qui a eu sa charge enlevée est considéré surconsolidés.. C'est la cas pour les sols qui ont précédemment eu des glaciers sur eux. L'effort le plus élevé qu'il a été soumis à se nomme l'effort de préconsolidation.

Le rapport de consolidation ou la ROC fini est défini comme l'effort le plus élevé éprouvé divisé par l'effort actuel. Un sol qui éprouve actuellement son effort plus élevé serait normalement consolidé et pour avoir une ROC d'une. Un sol pourrait être considéré sous-consolidé juste après qu'une nouvelle charge est appliquée mais avant que la pression excédentaire d'eau interstitielle a eu le temps pour absorber.

analyse de consolidation[modifier | modifier le code]

analogie de ressort[modifier | modifier le code]

Le processus de la consolidation est souvent expliqué avec un système idéalisé composé de ressort, de récipient avec un trou dans sa couverture, et d'eau. Dans ce système, le ressort représente la compressibilité ou la structure elle-même du sol, et l'eau qui remplit récipient représente l'eau interstitielle dans le sol.

Le récipient est complètement rempli avec de l'eau, et le trou est fermé. (Sol entièrement saturé)
Une charge est appliquée sur la couverture, alors que le trou est encore fermé. À ce stade, seulement l'eau résiste à la charge appliquée. (Développement de pression excédentaire d'eau interstitielle)
Dès que le trou sera ouvert, l'eau commence à s'écouler par le trou et le ressort raccourcit. (Drainage de pression excédentaire d'eau interstitielle)
Après une certaine heure, le drainage de l'eau ne se produit plus. Maintenant, seul le ressort résiste à la charge appliquée. (Pleine dissipation de pression excédentaire d'eau interstitielle. Fin de la consolidation)

Consolidation primaire[modifier | modifier le code]

Cette méthode suppose que la consolidation se produit dans seulement une dimension. Des données de laboratoire sont employées pour construire un complot avec de la tension ou du rapport nul contre l'effort efficace où l'axe efficace d'effort est sur une échelle logarithmique. La pente du complot est l'index de compression ou index de récompression. L'équation pour le règlement de consolidation d'un sol normalement consolidé peut alors être déterminée pour être : $\delta _{c}={\frac {C_{c}}{1+e_{0}}}H\log \left({\frac {\sigma _{zf}'}{\sigma _{z0}'}}\right)\$

where

δ_c est le règlement dû à la consolidation.

C_c est l'index de compression.

e₀ est le rapport nul initial.

H est la taille du sol.

σ_zf est l'effort vertical final.

σ_z0 est l'effort vertical initial.

C_c peut être remplacé par C_r (l'index de récompression) pour l'usage dans les sols surconsolidés où l'effort efficace final est moins que l'effort de preconsolidation. Quand l'effort efficace final est plus grand que l'effort de preconsolidation, les deux équations doivent être employées en association pour modeler la partie de récompression et la partie vierge de compression du processus de consolidation, comme suit :

$\delta _{c}={\frac {C_{r}}{1+e_{0}}}H\log \left({\frac {\sigma _{zc}'}{\sigma _{z0}'}}\right)+{\frac {C_{c}}{1+e_{0}}}H\log \left({\frac {\sigma _{zf}'}{\sigma _{zc}'}}\right)\$

avec σ_zc est l'effort de preconsolidation du sol.

Compression secondaire[modifier | modifier le code]

La compression secondaire est la compression du sol qui a lieu après la consolidation primaire. Même après la réduction de pression hydrostatique de la compression du sol a lieu au taux lent. ceci est connu en tant que compression secondaire. La compression secondaire est provoquée par fluage, comportement visqueux du système de l'argile-eau, compression de matière organique, et d'autres processus.En sable, le règlement provoqué par compression secondaire est négligeable, mais en tourbe, il est très significatif. En raison de la compression secondaire une partie de l'eau fortement visqueuse entre les points de contact est expulsée. La compression secondaire est donnée par la formule $S_{s}={\frac {H_{0}}{1+e_{0}}}C_{a}\log \left({\frac {t}{t_{90}}}\right)\$

avec H₀ est la taille du milieu de consolidation
e₀ est le rapport nul initial
C_a est l'index secondaire de compression
t est la durée après la consolidation considérée
t₉₀ est la durée pour réaliser la consolidation de 90%.

Dépendance de temps[modifier | modifier le code]

L'heure pour que la consolidation se produise peut être prévue. Parfois la consolidation peut prendre des années.C'est particulièrement vrai en argiles saturés parce que leur conductivité hydraulique est extrêmement - bas, et ceci fait prendre l'eau un moment particulièrement bon de vidanger hors du sol. Tandis que le drainage se produit,la pression d'eau interstitielle est plus grande que la normale parce qu'elle assume une partie de l'effort appliqué (par opposition aux particules de sol).