Calcul de l’Angle de Talus dans Différents Sols

Calcul de l’Angle de Talus dans Différents Sols

Comprendre le Calcul de l’Angle de Talus dans Différents Sols

Vous êtes ingénieur civil travaillant sur un projet de construction d’une route qui doit traverser une zone vallonnée.

Pour préparer le terrain, il est nécessaire de réaliser des travaux de terrassement en créant des talus. La stabilité de ces talus est cruciale pour la sécurité et la viabilité du projet.

Pour comprendre l’Évaluation des propriétés d’un sol, cliquez sur le lien.

Données :

  • Le sol est constitué de trois couches :
    • Couche supérieure : Argile avec une cohésion de 25 kPa et un angle de frottement interne de 20°.
    • Couche intermédiaire : Sable limoneux avec une cohésion de 5 kPa et un angle de frottement interne de 30°.
    • Couche inférieure : Gravier avec un angle de frottement interne de 40° et négligeable cohésion.

Poids volumique moyen des sols (\(\gamma\)) :

– Argile : \(18 \, \text{kN/m}^3\)

– Sable limoneux : \(17 \, \text{kN/m}^3\)

– Gravier : \(19 \, \text{kN/m}^3\)

  • La hauteur prévue pour le talus est de 10 mètres.
  • La route doit pouvoir supporter un trafic de véhicules lourds, ce qui nécessite une largeur de base du talus de 15 mètres.
  • La région connaît des précipitations annuelles moyennes de 1200 mm, ce qui peut influencer la stabilité du talus en raison de la saturation des sols.
Calcul de l’Angle de Talus dans Différents Sols

Objectif :
Déterminer l’angle de talus nécessaire pour chaque couche de sol pour assurer une stabilité optimale sans recourir à des structures de soutènement coûteuses.

Questions :

1. Calculer l’angle de talus pour chaque couche de sol en utilisant la théorie de Coulomb pour la stabilité des pentes. Prenez en compte les propriétés spécifiques de chaque type de sol.

2. Évaluer l’impact des précipitations sur la stabilité des talus et ajuster l’angle de talus si nécessaire.

3. Proposer une méthode pour gérer l’eau de pluie et réduire le risque de saturation des sols.

Correction : Calcul de l’Angle de Talus dans Différents Sols

1. Calcul de l’angle de talus pour chaque couche de sol :

Formule de Coulomb :

\[ \tan(\phi) = \frac{\tan(\phi_s)}{1 + \frac{c}{\gamma \cdot H \cdot \tan(\phi_s)}} \]

Couche supérieure (Argile) :

  • \( c = 25 \, \text{kPa} \)
  • \( \phi_s = 20^\circ \)
  • \( \gamma = 18 \, \text{kN/m}^3 \)

\[ \tan(\phi) = \frac{\tan(20^\circ)}{1 + \frac{25}{18 \cdot 10 \cdot \tan(20^\circ)}} \] \[ \tan(\phi) \approx \frac{0.364}{1 + \frac{25}{180 \cdot 0.364}} \] \[ \tan(\phi) \approx \frac{0.364}{1 + 0.382} \] \[ \tan(\phi) \approx 0.264 \] \[ \phi \approx \tan^{-1}(0.264) \] \[ \phi \approx 14.7^\circ \]

Couche intermédiaire (Sable limoneux) :

  • \( c = 5 \, \text{kPa} \)
  • \( \phi_s = 30^\circ \)
  • \( \gamma = 17 \, \text{kN/m}^3 \)

\[ \tan(\phi) = \frac{\tan(30^\circ)}{1 + \frac{5}{17 \cdot 10 \cdot \tan(30^\circ)}} \] \[ \tan(\phi) \approx \frac{0.577}{1 + \frac{5}{170 \cdot 0.577}} \] \[ \tan(\phi) \approx \frac{0.577}{1 + 0.051} \] \[ \tan(\phi) \approx 0.550 \] \[ \phi \approx \tan^{-1}(0.550) \] \[ \phi \approx 28.8^\circ \]

Couche inférieure (Gravier) :

  • \( c = 0 \, \text{kPa} \) (négligeable)
  • \( \phi_s = 40^\circ \)
  • \( \gamma = 19 \, \text{kN/m}^3 \)

\[ \tan(\phi) = \frac{\tan(40^\circ)}{1 + \frac{0}{19 \cdot 10 \cdot \tan(40^\circ)}} \] \[ \tan(\phi) = \tan(40^\circ) \approx 0.839 \] \[ \phi \approx 40^\circ \]

2. Impact des précipitations :

Les précipitations augmentent la pression des eaux interstitielles, réduisant la cohésion effective et l’angle de frottement interne. Supposons une réduction de 10% de l’angle de frottement en cas de saturation:

  • Argile:

\[ \phi_{nouveau} = 0.9 \times 14.7^\circ \approx 13.2^\circ \]

  • Sable limoneux :

\[ \phi_{nouveau} = 0.9 \times 28.8^\circ \approx 25.9^\circ \]

  • Gravier :

\[ \phi_{nouveau} = 0.9 \times 40^\circ \approx 36^\circ \]

3. Proposition pour la gestion de l’eau de pluie :

  • Installation d’un système de drainage : Installer des drains français le long de la base du talus pour capter et évacuer l’eau de pluie.
  • Utilisation de géotextiles : Placer des géotextiles entre les différentes couches de sol pour améliorer la stabilité et réduire l’érosion.

Conclusion

Ces angles de talus calculés garantissent la stabilité du terrain en tenant compte des caractéristiques mécaniques des sols et des conditions météorologiques. La gestion de l’eau est essentielle pour maintenir ces conditions de stabilité à long terme.

Calcul de l’Angle de Talus dans Différents Sols

D’autres exercices de géotechnique:

Chers passionnés de génie civil,

Nous nous efforçons constamment d’améliorer la qualité et l’exactitude de nos exercices sur notre site. Si vous remarquez une erreur mathématique, ou si vous avez des retours à partager, n’hésitez pas à nous en informer. Votre aide est précieuse pour perfectionner nos ressources. Merci de contribuer à notre communauté !

Cordialement, EGC – Génie Civil

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Calcul de la contrainte ultime sur une semelle

Calcul de la contrainte ultime sur une semelle Comprendre le Calcul de la contrainte ultime sur une semelle Dans le cadre d'un projet de construction d'un bâtiment résidentiel, il est nécessaire de concevoir les fondations qui supporteront les charges de la structure....

Calcul l’indice des vides final

Calcul l'indice des vides final Comprendre le calcul l'indice des vides final Vous travaillez sur un projet de construction d'une route dans une région à sol argileux. Avant de commencer la construction, il est essentiel de comprendre les propriétés du sol, notamment...

Résistance au Cisaillement d’un Sol

Résistance au Cisaillement d'un Sol Comprendre la Résistance au Cisaillement d'un Sol  Vous êtes un ingénieur en géotechnique chargé d'évaluer la capacité portante d'un terrain pour la construction d'une petite structure. Pour ce faire, vous décidez de réaliser un...

Tassement et Consolidation d’une Fondation

Tassement et Consolidation d'une Fondation Comprendre le Tassement et Consolidation d'une Fondation Vous êtes ingénieur en génie civil et devez analyser le tassement potentiel d'un sol sous une nouvelle construction. La structure prévue est un petit immeuble de...

Calcul de la poussée des terres sur un mur

Calcul de la poussée des terres sur un mur Comprendre le Calcul de la poussée des terres sur un mur Dans un projet de construction urbaine, un mur de soutènement est nécessaire pour supporter les terres d’un terrain en pente, permettant ainsi de créer un espace plat...

Calcul de la force de renversement d’un mur

Calcul de la force de renversement d'un mur Comprendre le Calcul de la force de renversement d'un mur Un ingénieur géotechnique est chargé d'évaluer la stabilité d'un mur de soutènement qui retient un talus de terre. Le mur est soumis à diverses charges et contraintes...

Détermination du Coefficient de Tassement (mv)

Détermination du Coefficient de Tassement (mv) Comprendre la Détermination du Coefficient de Tassement (mv) Vous êtes un ingénieur géotechnique chargé de l'étude des fondations pour un nouveau bâtiment commercial qui sera construit sur un site urbain. Le terrain est...

Consolidation primaire et secondaire du sol

Consolidation primaire et secondaire du sol Comprendre la consolidation primaire et secondaire du sol Vous êtes ingénieur géotechnique pour une entreprise de génie civil, chargé de concevoir les fondations d’un immeuble de grande hauteur dans une zone urbaine...

Contrainte induite dans le sol

Contrainte induite dans le sol Comprendre le calcul de la Contrainte induite dans le sol Une entreprise de construction envisage de construire un immeuble de bureaux. Pour évaluer la capacité portante du sol, elle doit calculer la contrainte induite à une certaine...

Calcul de la masse volumique humide

Calcul de la masse volumique humide Comprendre le Calcul de la masse volumique humide Vous êtes un ingénieur géotechnique travaillant sur un projet de construction d'un grand complexe résidentiel. Avant de débuter la construction, il est crucial d'analyser les...