Les sols et la construction

Les sols et la construction

Publié à l'origine en décembre 1961.

R. F. Legget

Le sol est probablement le plus important de tous les matériaux de
construction; il est certainement l'un des plus intéressants puisqu'il
se trouve sous la plupart des maisons et des ouvrages que l'on
construit. C'est lui qui permet d'améliorer l'apparence du paysage aux
abords des ouvrages; c'est lui qui supporte la plupart des chaussées de
routes et des pistes d'aéroport et c'est avec lui que l'on constitue
les grands et les petits remblais. Dans certains pays on va même
jusqu'à utiliser le sol comme matériau de construction avec lequel on
fait des éléments après séchage ou avec lequel on construit en pisé.

Les architectes et les constructeurs connaissent généralement les
sols. L'architecte doit connaître les caractéristiques locales des sols
lorsqu'il étudie un terrain pour la première fois, même si celui-ci est
encore couvert d'herbe. Les bureaux d'architectes ont l'habitude de
faire effectuer des forages d'essais dans tous les terrains où ils
doivent ériger des ouvrages importants et ils consultent des
spécialistes sur les conditions de fondation qui existent dans ces
terrains. Le constructeur de son côté est très conscient de
l'importance du sol dans ses travaux car la connaissance du type de sol
qu'il rencontrera dans un chantier lui est nécessaire pour faire ses
devis techniques et financiers.

Malgré la connaissance que ces spécialistes ont du sol en regard de
la construction il se pose bien des problèmes difficiles sur les
chantiers. Lorsqu'il fait humide ou lorsque l'eau doit être sortie des
excavations au moyen de pompes il se produit des boues qui peuvent
donner une fausse idée du caractère véritable du sol rencontré. Le plus
commun de tous les problèmes est peut-être le tassement qui se produit
lorsque les tranchées ou les excavations sont remblayées autour des
bâtiments. Les architectes et les constructeurs savent qu'il faut
remblayer avec grand soin mais cela n'empêche pas un grand nombre
d'entre eux de remblayer trop rapidement ou de ne pas comprendre qu'il
est absolument nécessaire de placer la terre de remblai en fines
couches.

Le but du présent digeste est de donner quelques notions sur les
caractéristiques essentielles des sols et sur leur compactage. Le sol
est souvent considéré comme un matériau sans intérêt. C'est pourquoi à
première vue le sujet de la présente note peut sembler un peu terne
mais la lecture des notions de géologie des sols qu'elle contient
effacera peut-être cette première impression. Cela est d'autant plus
vrai qu'il faut connaître parfaitement la nature des sols avant de se
faire une idée des contraintes qui se produiront dans le sol sous une
fondation. Les fondations elles-mêmes feront l'objet d'un prochain
digeste. Nous nous occuperons ici de la nature du sol de la façon dont
il réagit avec l'eau et de la marche à suivre pour remblayer afin
d'éviter que des tassements se produisent par la suite. Si le
constructeur tient compte en particulier des renseignements qui
s'appliquent au remblayage il évitera bien des difficultés.
L'architecte sera mieux en mesure d'employer les mots qui conviennent
lorsqu'il mentionnera les sols dans ses devis. De cette façon il se
fera mieux comprendre et la réalisation de ses plans s'effectuera plus
facilement.

Nature du sol

Il est nécessaire de définir clairement ce qu'on entend par sol.
C'est le mot employé par les ingénieurs et les architectes pour décrire
tous les matériaux détachés ou fragmentaires qui se trouvent dan la
croûte terrestre. Le sol est donc beaucoup plus que la fine couche de
terre organique arable dont on parle en agriculture et en jardinage.
Par conséquent le mot sol pour les ingénieurs veut dire tous les
matériaux que l'on trouve dans la terre et qui vont du sable et du
gravier (dont on peut voir les particules à l'oeil nu) à des argiles à
grains très fins (dont les particules ne peuvent même pas être
distinguées lorsqu'on cherche à les voir avec des microscopes à faible
puissance). Tout les sols sont faits de particules qui dérivent de
rochers massifs. Ces particules sont donc des minéraux comme ceux qui
composent les rocs. Il peut sembler curieux de parler de l'argile comme
d'un minéral mais c'est pourtant le cas. On reconnaît maintenant les
caractéristiques distinctes des principaux minéraux argileux, lesquels
constituent un groupe important.


Géologie des sols

Les particules de rochers qui constituent les sols ont été enlevées
de leur emplacement initial par divers modes de transport. Il existe
par exemple dans l'ouest du Canada des dépôts importants de sols
éoliens dont les particules ont été amenées à leur emplacement actuel
par l'action du vent. Dans tout le Canada on trouve des dépôts
glaciaires qui sont un mélange de gravier, de sable, de limon et
d'argile qui ont été déplacés en grandes quantités par les glaciers et
ont été déposés là où ils se trouvent lorsque les glaciers se sont
retirés. Certains sédiments de sable et de gravier ont été déposés par
l'eau coulant sous les glaciers ou provenant des glaciers et ces
sédiments forment parfois une caractéristique de paysages actuels comme
les drumlins de la région de Peterborough en Ontario.

D'autres sols ont été déplacés et déposés par l'action de l'eau. Un
mélange de particules que l'eau a sorti des glaciers peut être déposé
sous forme de sable, de limon ou d'argile aux dimensions bien
assorties. Les grands dépôts d'argile qui forment les sols si
importants des Prairies dans le Manitoba du Nord et dans les vallées
comme celle du St.-Laurent ont été amenés de cette façon depuis les
lacs glaciaires ou la mer.

Si l'on trouve une telle variété de conditions locales du sol au
Canada c'est par suite des divers phénomènes géologiques qui se sont
manifestés. Sous Montréal se trouve un mélange de dépôts glaciaires et
d'argile en provenance de la mer Champlain. On trouve à Ottawa le même
genre de dépôt argileux d'origine marine tandis que le sous-sol de
Toronto est formé par des sédiments glaciaires et des argiles déposées
dans l'eau douce avec quelques dépôts deltaiques de sable. Les dépôts
d'argile du lac Agassiz à Winnipeg sont bien connus ainsi d'ailleurs
que les argiles glaciaires correspondantes que l'on trouve dans
d'autres villes des Prairies. Les sols de Vancouver constituent l'un
des assemblages les plus complexes de tous, lequel est typique de
l'histoire géologique inusitée de la côte du Pacifique.

Dans d'autres parties du monde comme le sud des États-Unis on trouve
de grands dépôts de sols qu'on appelle sols résiduels du fait qu'ils
sont formés de particules de rocher qui sont restées sur place. Ces
particules proviennent de la détérioration par les éléments du rocher
sur lesquels ils sont entassés. On peut dire qu'en général il n'y a pas
de sol résiduel au Canada; certainement pas, en tous cas, qu'on risque
de rencontrer dans les travaux ordinaires de construction.

Types de sols

Les sols sont généralement décrits et définis par la dimension des
particules qui les constituent. Le sable par exemple se reconnaît
facilement car il est constitué par de petites particules que l'on voit
aisément à l'oeil nu. Les limons sont des sols formés de particules
plus fines que celles que l'on trouve dans le sable mais pas aussi
fines que celles qui constituent les argiles. On ne peut pas voir à
l'oeil nu les fines particules des limons et des argiles mais on peut
déterminer leurs dimensions au laboratoire de telle sorte que l'on peut
fixer des limites permettant de décrire de façon plus précise les
différents types de sols. Ces limites sont:

Cailloux

diamètre supérieur à 3 pouces
Gravier
particules dont le diamètre est inférieur à 3 pouces mais qui ne passent pas dans le tamis No 4 (environ 1/4 de pouce)

Sable
particules passant dans le tamis No 4 mais ne passant pas dans le
tamis No 200 (les particules plus petites que celles qui passent dans
le tamis No 200 ne sont pas visibles à l'oeil nu)

Limons
particules dont le diamètre est inférieur à 0.02 mai et supérieur à 0.002 mm

Argiles
particules dont le diamètre est inférieur à 0.002 mm

Ces indications s'appliquent à des sols formés de particules ayant
approximativement la même dimension. Il existe naturellement de
nombreux sols formés de mélanges de particules de dimensions
différentes. On décrit ces sols en disant par exemple que ce sont des
graviers sableux ou des sables limoneux ou des argiles sablonneuses.
Les dépôts glaciaires constituent peut-être le meilleur exemple d'un
mélange de sol car ils consistent généralement en toute une gamme de
particules allant des cailloux aux argiles.

Si l'on examine attentivement un échantillon de l'un de ces mélanges
de sol il n'est pas difficile de voir qu'entre les différentes
particules de sols se trouvent des vides. Les vides se voient
facilement dans le sable et dans le gravier. On peut les imaginer
naturellement beaucoup plus petits dans les limons ou les argiles.
Lorsque le sol est sec les vides sont remplis d'air. Lorsque les vides
sont remplis d'eau on dit que le sol est saturé. Ce type de mélange de
minéral, d'air et d'eau s'appelle techniquement un système à trois
phases.

Problèmes du sol

Les propriétés du sol varient énormément selon la corrélation qui
existe entre les trois phases. Par exemple on peut avoir un mélange de
sable, de limon et d'argile qui est si dur qu'il ressemble à un roc
lorsqu'il est sec et ne donne aucune difficulté. Le même sol lorsqu'il
est humide peut avoir presque la consistance de la soupe de pois et
donner lieu à de grandes difficultés sur un chantier. La seule
différence qui existe entre les deux conditions a été le remplacement
de l'air par l'eau dans les vides. Ce simple fait est la clef de tout
le problème du maniement des sols dans la construction.

En dehors des difficultés causées par la boue sur les chantiers les
principaux problèmes causés par le sol dans les travaux de construction
sont ceux qui sont liés à la nécessité de remblayer autour des murs de
sous-sols et dans les tranchées qu'on a creusées pour installer la
tuyauterie. Tout le monde a vu la terre qui s'incurve à la surface des
tranchées remblayées quelques temps après leur remblayage. Avec un peu
de soin non seulement on peut éviter les difficultés se produisant par
suite du tassement d'un sol remblayé mais encore on n'a pas besoin de
laisser un excédent de sol au-dessus des excavations remblayées comme
on le fait quelquefois pour compenser des tassements anticipés. La
meilleure façon d'expliquer la façon d'éviter tous ces inconvénients
est de dire que si le sol enlevé pouvait être remis à sa place comme il
était avant l'excavation il ne se produirait pas de tassements mais le
sol serait tout simplement remis dans son état initial. Pour tendre
vers cet idéal il suffit d'appliquer les règles fondamentales du
compactage du sol lorsque l'on procède à des remblayages.

Compactage du sol

Si l'on compacte un mélange de sol en laboratoire dans un récipient
ayant un volume déterminé et dans des conditions standard on obtiendra
une certaine valeur pour sa densité (qu'on appelle généralement poids à
sec par pied cube). Et si on mélange le tout comme il faut on
constatera que la densité aura augmentée après compactage du mélange
dans le même récipient et dans les mêmes conditions. On peut continuer
cette méthode (comme on peut le voir dans la figure) jusqu'à ce que
l'on ait atteint une certaine humidité optimum après laquelle la
densité diminuera si on ajoute davantage d'eau. Ce résultat peut être
expliqué par le fait que l'eau, pour ainsi dire, lubrifie les
particules de sols lesquelles sont alors serrées davantage les unes
contre les autres et elles donnent une masse de plus en plus compacte
tant qu'il y a des vides dans le mélange. En ajoutant de l'eau une fois
que tous les vides sont remplis on ne fera qu'inciter les particules de
sol à se séparer ce qui réduira le poids à sec effectif. L'explication
complète de ce phénomène est peut-être plus compliquée que cela étant
donné que les propriétés des pellicules d'humidité sur les particules
de sol entrent idée jeu, mais cette explication simplifiée donne une
excellente idée du phénomène.



Les implications pratiques de ces expériences sont importantes. Si
le sol est remblayé dans une tranchée dans les conditions indiquées par
le point "A" sur la courbe on peut le compacter afin d'en faire une
masse dense et dure laquelle cependant contiendra un volume
considérable de vides. Ces vides seront occupés par l'eau si l'eau
vient en contact avec le sol sous forme de pluie ou autrement. Dans
l'exemple donné la teneur en humidité peut passer de 9 pour cent à 13
pour cent sans qu'il en résulte de changement dans le volume du sol.
Quoiqu'il soit ferme lorsqu'il ne contient que 9 pour cent d'humidité
le sol sera probablement très mouillé et très sale lorsqu'il en
contiendra 13 pour cent. Si par contre le sol a des conditions
d'humidité optimums et s'il est compacté l'eau ne pourra plus y entrer
étant donné que presque tous les vides initiaux seront déjà remplis par
de petites particules de sol. Les caractéristiques de ce sol ne
changeront pas avec le temps.

Par conséquent le secret d'un bon remblayage est de replacer dans
les tranchées ou autour d'un bâtiment un sol dont le contenu en
humidité sera aussi proche de son contenu optimum que possible et
compacté de telle façon qu'il aura sa densité maximum pour cette teneur
optimum en humidité. Lorsqu'il s'agit d'ouvrages importants on a
intérêt à mettre à l'épreuve au laboratoire les sols rencontrés afin de
déterminer leur teneur optimum en humidité et leur densité maximum
correspondante. Il est certain que cela n'est pas possible pour les
petits travaux. Heureusement cependant il existe une façon très simple
de déterminer approximativement la teneur en eau optimum pour laquelle
la densité maximum peut être obtenue. Pour de nombreux sols on peut
définer ce point en mélangeant de petites quantités du sol avec de
l'eau et en serrant dans ses mains une petite motte de ce sol pour la
mettre à l'épreuve. Si la motte de terre a une consistance telle
qu'elle ne fera que se briser en petits morceaux lorsqu'on lui applique
une certain pression (avec le pouce par exemple) cela indique que la
quantité d'eau dans le sol est parfaite pour donner une densité
optimum, Lorsqu'on remblait des tranchées, par conséquent, on devra
faire subir une simple épreuve au sol si ce n'est pas du sable ou du
gravier.

Il est clair que cette condition d'humidité optimum correspond
approximativement à la condition naturelle du sol au moment où il est
enlevé. Par conséquent on devra s'efforcer de protéger le sol une fois
qu'il est enlevé lorsqu'on a l'intention de le remblayer et de le
garder dans son état naturel. Il est utile par exemple de le recouvrir
de toiles afin de réduire l'évaporation de l'eau qu'il contient. Si
l'on s'aperçoit par contre que son contenu en eau a changé il faudra au
moment du remblayage, soit faire sécher le sol, soit lui ajouter de
l'eau afin qu'il obtienne la consistance voulue.

On doit le placer en couches minces n'ayant pas plus de 6 pouces
d'épaisseur si l'on veut le remettre en place avec sa densité optimum.
Chaque couche doit être compactée comme il faut au moyen d'une lourde
dame ou en employant un petit appareil mécanique de compactage comme on
en trouve actuellement dans le commerce. Si l'on suit cette procédure
avec soin il sera possible de remblayer des tranchées, même de très
grandes tranchées, de telle sorte que le sol retrouvera
approximativement sa condition première et qu'il ne se produira pas de
tassements importants à sa surface. De nombreux services de voirie ont
placé des remblais allant jusqu'à 100 pieds de haut en suivant les
méthodes de compactage décrites ci-dessus et elles ont placé sans
attendre des chaussées permanentes sur ces remblais en étant sûres
qu'aucun tassement dangereux ne se produirait par la suite.

Ces indications sont si simples et si évidentes qu'on sera en droit
de se demander pourquoi on n'a pas toujours recours à cette façon de
faire. Malgré la simplicité et l'évidence de ce qui précède il est
indéniable qu'en suivant la procédure indiquée on obtiendra des
résultats satisfaisants en matière de remblayage. On doit faire
extrêmement attention à toutes les phases du remblayage et on ne devra
en aucun cas faire autre chose que replacer le sol en fines couches et
compacter.

tres tres tres bien khoya w baraka allaho fik

MERCI

merci

un travaille tres important merci bq

SUPERSTARNET a écrit:un travaille tres important merci bq

merci

merci bien