Études de cas pratique

EGC

Classification des sols selon USCS

Classification des Sols selon USCS

Classification des Sols selon USCS

Comprendre la Classification Unifiée des Sols (USCS)

La Classification Unifiée des Sols (USCS - Unified Soil Classification System) est un système internationalement reconnu pour décrire et classer les sols à des fins d'ingénierie. Elle est basée sur l'analyse granulométrique (distribution de la taille des grains) et les limites d'Atterberg (plasticité des sols fins). La classification USCS attribue un symbole de groupe à deux lettres (par exemple, SW pour sable bien gradué, CH pour argile à haute plasticité) qui donne une indication générale du comportement mécanique attendu du sol. Cet exercice vous guidera à travers les étapes de classification d'un échantillon de sol en utilisant les critères de l'USCS.

Données de l'étude

Un échantillon de sol a été analysé en laboratoire et les résultats suivants ont été obtenus :

Analyse Granulométrique :

  • Pourcentage passant le tamis N°4 (ouverture 4.75 mm) : 80%
  • Pourcentage passant le tamis N°200 (ouverture 0.075 mm) : 30%

Limites d'Atterberg (sur la fraction passant le tamis N°40) :

  • Limite de Liquidité (LL) : 35%
  • Limite de Plasticité (PL) : 22%

On suppose que le sol ne contient pas de matière organique significative.

Diagramme de Plasticité (Abaque de Casagrande)
LL (%) IP (%) 0 20 50 100 7 22 60 Ligne A Ligne U CL / ML CL CH / MH CH (ML/OL) (MH/OH)

Abaque de plasticité de Casagrande pour la classification des sols fins.

Questions à traiter

  1. Calculer le pourcentage de graviers, de sables et de fines dans l'échantillon.
  2. Déterminer si le sol est à grains grossiers ou à grains fins.
  3. Si le sol est à grains grossiers, déterminer s'il est principalement sableux ou graveleux.
  4. Calculer l'indice de plasticité (IP) du sol.
  5. En utilisant les pourcentages de fines et les limites d'Atterberg, classifier le sol selon le système USCS (donner le symbole de groupe et le nom du groupe).

Correction : Classification des Sols selon USCS

Question 1 : Pourcentages de Graviers, Sables et Fines

Principe :

Les fines sont les particules passant le tamis N°200 (0.075 mm). Les graviers sont retenus sur le tamis N°4 (4.75 mm). Les sables sont les particules passant le N°4 mais retenues sur le N°200.

Calculs :

Pourcentage de Fines (\(F\)) :

\[ F = \text{Pourcentage passant le N°200} = 30\% \]

Pourcentage de Graviers (\(G\)) :

\[ G = 100\% - \text{Pourcentage passant le N°4} = 100\% - 80\% = 20\% \]

Pourcentage de Sables (\(S\)) :

\[ \begin{aligned} S &= \text{Pourcentage passant le N°4} - \text{Pourcentage passant le N°200} \\ &= 80\% - 30\% \\ &= 50\% \end{aligned} \]

Vérification : \(G + S + F = 20\% + 50\% + 30\% = 100\%\).

Résultat Question 1 :
  • Graviers (G) : 20%
  • Sables (S) : 50%
  • Fines (F) : 30%

Question 2 : Sol à Grains Grossiers ou Fins ?

Principe :

Un sol est classé comme à grains grossiers si plus de 50% de ses particules sont retenues sur le tamis N°200 (c'est-à-dire si le pourcentage de fines \(F < 50\%\)). Sinon, il est à grains fins.

Analyse :

Pourcentage de fines \(F = 30\%\).

Puisque \(30\% < 50\%\), le sol est à grains grossiers.

(La fraction grossière est \(G+S = 20\% + 50\% = 70\%\), ce qui est \(>50\%\)).

Résultat Question 2 : Le sol est classé comme un sol à grains grossiers.

Question 3 : Principalement Sableux ou Graveleux ?

Principe :

Pour un sol à grains grossiers, on compare le pourcentage de la fraction grossière qui est du sable au pourcentage qui est du gravier. La fraction grossière est \(100\% - F\).

Calculs :

Fraction grossière = \(100\% - 30\% = 70\%\).

Sur cette fraction grossière de 70% :

  • Le pourcentage de gravier est de 20%.
  • Le pourcentage de sable est de 50%.

Puisque \(S (50\%) > G (20\%)\), plus de la moitié de la fraction grossière est du sable.

Résultat Question 3 : Le sol à grains grossiers est principalement sableux.

Question 4 : Indice de Plasticité (IP)

Principe :

L'indice de plasticité (IP ou PI) est la différence entre la limite de liquidité (LL) et la limite de plasticité (PL).

Formule(s) utilisée(s) :
\[ IP = LL - PL \]
Données spécifiques :
  • Limite de Liquidité (LL) : 35%
  • Limite de Plasticité (PL) : 22%
Calcul :
\[ \begin{aligned} IP &= 35\% - 22\% \\ &= 13\% \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : L'indice de plasticité du sol est \(IP = 13\%\).

Question 5 : Classification USCS du Sol

Principe :

Puisque le sol est principalement sableux et que le pourcentage de fines est de 30% (ce qui est \(> 12\%\)), nous devons classifier la nature des fines en utilisant le diagramme de plasticité pour déterminer le second symbole du groupe.

Les coordonnées pour le diagramme de plasticité sont LL = 35% et IP = 13%.

On compare IP à la valeur de la Ligne A : \(IP_A = 0.73 (LL - 20)\).

Calcul pour la Ligne A :
\[ \begin{aligned} IP_A &= 0.73 (35 - 20) \\ &= 0.73 \cdot 15 \\ &= 10.95\% \end{aligned} \]

Comparaison : Notre IP = 13%. Puisque \(IP (13\%) > IP_A (10.95\%)\), le point se situe au-dessus de la Ligne A. Cela indique un comportement argileux (symbole C).

Maintenant, on regarde la Limite de Liquidité (LL) : LL = 35%. Puisque \(LL < 50\%\), il s'agit d'une faible plasticité (symbole L).

Donc, les fines sont classées comme CL (Argile de faible plasticité).

Comme le sol est principalement sableux avec plus de 12% de fines de type CL, le symbole de groupe USCS est SC.

Résultat Question 5 :
  • Symbole de groupe USCS : SC
  • Nom du groupe : Sable argileux

Quiz Intermédiaire 1 : Si le pourcentage de fines était de 8%, quel critère supplémentaire serait nécessaire pour un sol sableux ?

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Un sol est classé comme "à grains grossiers" si :

2. La Ligne A sur le diagramme de plasticité sépare principalement :

Glossaire

USCS (Unified Soil Classification System)
Système de classification des sols basé sur la granulométrie et la plasticité, largement utilisé en ingénierie géotechnique.
Analyse Granulométrique
Détermination de la distribution en taille des particules d'un sol, généralement par tamisage pour les grains grossiers et sédimentométrie pour les grains fins.
Limites d'Atterberg
Ensemble d'indices (Limite de Liquidité LL, Limite de Plasticité PL, Indice de Plasticité IP) caractérisant la plasticité des sols fins (argiles et limons).
Limite de Liquidité (LL)
Teneur en eau à la transition entre l'état liquide et l'état plastique d'un sol.
Limite de Plasticité (PL)
Teneur en eau à la transition entre l'état plastique et l'état solide (ou semi-solide) d'un sol.
Indice de Plasticité (IP ou PI)
Différence entre la limite de liquidité et la limite de plasticité (IP = LL - PL). Il mesure l'étendue de la plage de teneur en eau dans laquelle le sol se comporte de manière plastique.
Fines
Particules de sol passant le tamis N°200 (0.075 mm), comprenant les limons et les argiles.
Sables
Particules de sol passant le tamis N°4 (4.75 mm) et retenues sur le tamis N°200 (0.075 mm).
Graviers
Particules de sol retenues sur le tamis N°4 (4.75 mm).
Diagramme de Plasticité (Abaque de Casagrande)
Graphique utilisé pour classifier les sols fins en fonction de leur limite de liquidité (LL) et de leur indice de plasticité (IP).
Classification des Sols selon USCS - Exercice d'Application

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