Les sous sol

Études de sous-sol

Publié à l'origine en mars 1964.

C. B. Crawford

Dans les zones urbaines on ne tient guère compte des conditions du
sol lorsqu'on choisit un emplacement de construction: on se contente de
choisir un terrain de prix raisonnable dans le district où on a décidé
de construire. Pourtant, de mauvaises conditions de sol détectées à la
dernière minute peuvent majorer considérablement les dépenses prévues
pour la fondation. Il est donc recommandé d'étudier à l'avance tout
terrain sur lequel on se propose de construire. Le présent Digeste
indique le genre de renseignements que de telles études doivent
permettre d'obtenir.

Les architectes sont rarement en mesure de fournir des conseils à
leurs clients avant que la terre soit achetée ou qu'une option soit
prise sur elle. Pourtant, les personnes qui cherchent un terrain pour
construire devraient pouvoir obtenir des expertises sur les conditions
de sol avant d'acheter. Même un examen superficiel peut révéler les
dangers possibles d'inondation, de glissement ou d'affaissement de
terrain. L'étude des conditions de sol peut également renseigner sur
les problèmes auxquels pourraient donner lieu les terres remblayées, le
muskeg ou même le permagel. Ces problèmes pourraient sans doute être
résolus mais les frais qui en résulteraient devraient s'ajouter au coût
du terrain envisagé.


Pourquoi enquêter

Deux raisons justifient les enquêtes préalables qu'on effectue sur
les terrains à bâtir. La principale est de concevoir une fondation à la
fois sûre et économique pour l'ouvrage projeté. La deuxième raison, qui
a également des répercussions économiques importantes, est d'obtenir
sur le sous-sol des renseignements sûrs grâce auxquels les
entrepreneurs pourront présenter des soumissions sans avoir à établir
leur budget avec des facteurs mal connus. Il en résulte, en fin de
compte, que le propriétaire bénéficie de soumissions plus basses, de
meilleures relations de travail, de moins de suppléments et d'une
absence de procès.

L'étude préliminaire devrait révéler suffisamment de données
concernant le sous-sol pour qu'on puisse concevoir et construire une
fondation ne présentant aucun risque de rupture ou de tassement indu.
Par ailleurs, cette étude devrait faciliter le calcul des pressions
latérales de lit terre et des soulèvements hydrostatiques éventuels;
elle devrait aussi révéler la nature des matériaux devant être enlevés
et donner une idée des problèmes susceptibles de se présenter durant la
construction. Les problèmes de construction sont nombreux lorsque la
nappe aquifère atteint un niveau élevé dans le sol. Il faut donc
prévoir les pires conditions possibles si l'enquête est effectuée
durant la saison sèche.

Si le terrain n'est pas viabilisé l'étude concernant les
approvisionnements d'eau et les systèmes de tout à l'égout peuvent
constituer une partie importante de l'enquête préliminaire. Là encore
la nappe aquifère, haute ou basse selon la saison, doit être prise en
considération.

Études superficielles

Il est sage de tirer parti de tous les renseignements et de tous les
conseils facilement disponibles et de préparer avec soin les études de
sous-sol. On peut souvent se procurer d'importants renseignements dans
les villes où des études très poussées de géologie urbaine ont été
effectuées. Plusieurs villes canadiennes disposent maintenant de cartes
détaillées relatives au sous-sol. Des comptes rendus géologiques
provenant de services fédéraux ou provinciaux se trouvent dans les
bibliothèques où ils peuvent être achetés pour une somme dérisoire. Des
articles concernant certaines études de fondation paraissent dans les
revues techniques.

Les inspecteurs municipaux qui sont responsables des constructions
disposent souvent de renseignements très précieux, par exemple en ce
qui concerne les anciens forages. Les constructeurs locaux bien établis
connaissent généralement bien les conditions du sous-sol pour ce qui
est des difficultés que ces conditions risquent de provoquer dans la
construction.

La meilleure indication générale des conditions le sous-sol d'une
région donnée est la façon dont se comportent les ouvrages déjà
construits dans la même région. Si leur comportement est généralement
bon il s'ensuit que les conditions de sol sont bonnes ou tout au moins
que les plans de fondation sont adéquats. Si leur comportement est
mauvais c'est le contraire qui est vrai. Lorsqu'on évalue le
comportement des fondations il y a lieu de considérer à la fois la
façon dont elles ont été conçues et les conditions du sol sur lequel
elles reposent et ce résultat d'ensemble ne doit pas être extrapolé. Le
comportement d'une fondation sur pilotis ne doit pas, par exemple,
servir à imaginer ce que peut être le comportement d'une fondation sur
dalle. Dans certaines régions la pratique concernant les fondations est
fondée beaucoup plus sur la tradition que sur des faits établis et
quoique cette pratique puisse donner de bons résultats du point de vue
sécurité elle n'en est pas moins archaïque et très coûteuse.

Etudes détaillées

Il n'y a pas de règles absolues en ce qui concerne les études de
sous-sol mais il faut tout de même suivre un plan logique. Pour
commencer, il faut sonder le sol avec des dispositifs de cisaillement
ou de pénétration pour faire une évaluation générale et découvrir les
points faibles. L'importance de l'étude détaillée qui suivra dépendra
de l'évaluation préliminaire de l'emplacement choisi, de la dimension
de l'ouvrage proposé et de sa valeur. La nature de l'ouvrage, la
dimension et l'emplacement des excavations et des remblais proposés
doivent être connus à ce stade.

Même les études de sous-sol les plus importantes sont assez
limitées: elles ne concernent qu'une petite partie du terrain où l'on
veut bâtir. Le caractère dit sous-sol est déterminé par extrapolation.
Ceci explique pourquoi il est si important de bien connaître la
géologie de la région. Après le sondage le sous-sol est examiné ait
moyen de puits d'essai ou de forages. Les trous de forages peuvent être
espacés empiriquement à raison d'un trou tous les 10,000 pieds carrés
de surface mais ils sont plus logiquement fondés sur l'évaluation
géologique des lieux. On peut avoir recours à une étude moins poussée
lorsqu'on sait que les conditions de soi sont relativement plus
uniformes que dans les régions situées le long des rivières, des lacs,
des estuaires et dans la plupart des régions glacières où des
conditions irrégulières sont susceptibles de se présenter.

Pour les très grands ouvrages il peut être nécessaire de confier à
un entrepreneur le soin d'effectuer des sondages et des
échantillonnages. Cela doit se faire sur la recommandation d'un
ingénieur de sol compétent qui pourra surveiller et inspecter les
travaux. Il n'est pas recommandé de fournir un contrat de forage estimé
au pied carré; si le forage et l'échantillonnage sont faciles le
montant de la soumission sera excessivement profitable pour
l'entrepreneur au dépend du propriétaire; par contre si le forage et
l'échantillonnage sont difficiles l'entrepreneur pourra être tenté de
réduire ses pertes au dépend de la qualité de son travail.

Pour se faire une idée des conditions de fondation dans des régions
très étendues, diverses méthodes d'exploration géophysique sont
employées. L'une d'elle est la méthode séismique laquelle est fondée
sur la vitesse de transmission et sur la réflexion et la réfraction des
vibrations traversant le soi. Elle est effectuée à partir de la surface
en mesurant avec un microphone spécial le temps que prend une onde de
choc induite pour faire écho à partir d'une strate dure enfouie.
Lorsqu'elle est vérifiée par des forages cette méthode peut être très
précieuse pour les études préliminaires mais elle ne doit pas être
considérée comme suffisante pour les études détaillées.

Essais effectués sur place

Les essais effectués sur place ont pour but de mieux connaître les
propriétés du sol. Le carottage est l'essai in situ le plus simple mais
sa valeur dépend beaucoup de l'aptitude et de l'expérience du
contremaître qui dirige le forage. Les essais in situ peuvent être
effectués au moyen de pénétromètres statiques ou dynamiques,
particulièrement dans les sols sans cohésion. Au Canada, comme dans de
nombreux autres pays, le dispositif de forage à ailettes est couramment
employé pour mettre à l'épreuve les sols cohésifs. Ce dispositif qui
comprend 4 ailettes verticales à l'extrémité d'une tige est enfoncé
dans un soi non remué dont la résistance est déterminée en mesurant le
moment de torsion nécessaire pour le cisailler. Les pressions de l'eau
dans les pores et la perméabilité du sol peuvent être mesurés in situ. Des dispositifs permettant de mesurer la corrosivité éventuelle sont disponibles.

L'un des essais in situ les plus anciens est l'essai de la
plaque de soutien dans lequel une plaque d'un pied carré est chargée de
plus en plus pour mesurer les propriétés de déflexion de la charge dues
aux efforts du sol sous la plaque. Les efforts dans le sol dépendent de
la largeur de la zone chargée de telle sorte que ce type d'essais a des
limitations très définies lorsque l'on veut définir les propriétés du
sol en profondeur. Une extrapolation injustifiée des résultats obtenus
a conduit à tant de difficultés de fondation que cette méthode est
autorisée par le Code national du bâtiment du Canada seulement pour les
semelles de fondation ayant moins de 3 pieds de largeur.

Les essais de chargement des piliers et des caissons sont maintenant
assez courants quoiqu'on n'ait pas encore étudié suffisamment la façon
dont ces unités de fondation transmettent les chargements de
construction au sol. Ces essais ont deux limitations: l'essai d'une
simple unité ne réfléchit pas nécessairement le comportement d'une
unité semblable située quelques pieds plus loin et le comportement d'un
groupe d'unités ne peut généralement pas être extrapolé directement à
partir de la performance d'une simple unité d'essais. Ce type d'essais in situ
constitue cependant, la méthode la plus sûre pour donner plus d'ampleur
aux études habituelles des emplacements de construction.

Echantillonnage et essais

Les essais in situ ne suffisent pas par eux-mêmes pour
évaluer le sous-sol des emplacements importants. L'observation directe
des échantillons de sol extraits de profondeurs et d'emplacements
divers est nécessaire pour effectuer une corrélation avec la géologie
connue de la région et pour fournir à l'ingénieur spécialisé une base
lui permettant de porter un meilleur jugement sur les conditions d'un
terrain, On petit analyser en détail les spécimens de sol dans le but
de définir leurs propriétés du point de vue fondation en fonction de
différentes conditions de charge. Les facteurs "temps" et "vitesse de
charge" peuvent être étudiés et les résultats des essais peuvent être
employés dans des analyses rationnelles conçues dans le domaine de la
mécanique des sols. Le gonflement, le rétrécissement et la sensibilité
ait gel peuvent être définis et le sol petit être identifié, classé et
comparé avec des sols semblables pour lesquels on dispose d'une
certaine documentation.

Il est relativement facile d'obtenir des échantillons "perturbés" du
sol au moyen de forages à la tarière ou d'échantillonnages. Les
échantillons doivent être typiques du sol au -niveau auquel on les
obtient; les échantillons obtenus par "lessivage" ne sont pas
acceptables étant donné qu'ils peuvent prêter à confusion. Les
échantillons perturbés ne peuvent servir qu'à la détermination de la
teneur en eau de la dimension des grains, de la gravité spécifique, de
la minéralogie et d'autres propriétés d'identification et de
classement. On peut toutefois s'en servir également pour prévoir la
corrosion ou les actions chimiques éventuelles. Par contre, on ne peut
pas s'en servir pour faire une estimation des propriétés du sol en ce
qui a trait à la construction.

On doit faire très attention quand on recueille des échantillons non
perturbés. Dans les sols cohésifs ces échantillons sont normalement
obtenus en enfonçant un tube à fine paroi muni d'une extrémité pointue,
dans le sol naturel, au fond d'un trou de forage. Le tube
d'échantillonnage est alors enlevé avec soin, scellé et expédié au
laboratoire où la "carotte" à l'état naturel petit subir toute une
série d'essais. Les propriétés "constructives" du sol sont calculées à
partir de ces essais.

Profondeur des sondages

Lorsque des charges de bâtiment sont appliquées au sol elles ne
disparaissent pas mystérieusement dans ce dernier; elles établissent
des forces de compression et de cisaillement que l'on peut prévoir avec
une bonne précision. On sait par exemple que les efforts de compression
sous une semelle a une profondeur égale à 2 fois sa largeur ne sont que
d'environ 10% de la force appliquée immédiatement sous elle. A une
profondeur égale à la largeur de la semelle l'effort est environ le
tiers de l'effort appliqué (figure 1). Par conséquent, à moins qu'il y
ait une couche anormalement molle sous l'ouvrage il suffit de faire des
sondages à une profondeur représentant de 1½ à 2 fois la largeur de la
semelle la plus large. Si, cependant, les les semelles sont assez
proches les unes des autres l'influence d'une semelle chevauche sur
celle des semelles adjacentes et l'enquête devrait être faite jusqu'à
1½ à 2 fois la largeur du bâtiment.



Figure 1. Lignes des efforts verticaux égaux provoqués par des charges de surface.

L'enquête relative aux efforts appliqués est particulièrement
importante pour la prédiction des tassements à long terme des ouvrages
reposant sur de l'argile. Sous l'effet d'une charge maintenue pendant
assez longtemps l'argile peut changer de volume lentement par suite de
l'eau qui s'échappe de ses pores. Ce processus qu'on appelle
consolidation est un phénomène bien connu. Plus la couche compressive
est profonde plus est long le processus, de telle sorte qu'on a vu des
ouvrages se tasser pendant des décades du fait de la consolidation des
profondes couches d'argile.

Porter des charges de construction à de grandes profondeurs n'est
pas un remède certain pour le tassement. De nombreux cas ont été
signalés de jetées, de caissons et de piliers reposant sur des sols
compressibles au détriment des ouvrages. Même des couches d'argile
placées sur des roches mères parfaitement saines ont causé de
l'inquiétude pour certaines fondations de bâtiments.

Compte rendu

Quelle qu'ait été l'importance de l'étude effectuée il faut que les
résultats soient enregistres comme il faut afin d'être inclus dans un
bon compte rendu. Le compte rendu ne doit pas être une simple
collection de données concernant le forage et de résultats d'essais. En
fait il doit comprendre des recommandations et des conseils appropriés
concernant la forme et la construction des fondations.

Il doit constituer pour le propriétaire un dossier complet des faits
sur lesquels les recommandations ont été fondées et il doit être
conservé comme document de référence. Quoiqu'il revient au propriétaire
de décider de l'importance à donner à l'enquête c'est l'ingénieur
conseil qui doit orienter le propriétaire à cet égard.

Il est tout, à fait impossible de préparer un compte rendu
satisfaisant sur un emplacement sans prendre en considération la nature
de la construction envisagée. Par conséquent l'architecte et
l'ingénieur des fondations devraient travailler ensemble dès le début.
Cette collaboration devrait se prolonger jusqu'au choix et à
l'évaluation du type de fondation. Le compte rendu devrait alors
contenir des renseignements quant à la profondeur des fondations et
quant aux charges permises compte tenu des incertitudes dans
l'interprétation des propriétés du sol. Les chiffres du tassement total
et différentiel devraient être estimés et cette estimation ne devrait
pas excéder les chiffres permis par l'architecte. D'autres facteurs
comme la corrosion et les attaques chimiques devraient être évalués.

Les difficultés de construction peuvent souvent être anticipées
durant les études préliminaires. Ces difficultés peuvent comprendre
l'endommagement des propriétés adjacentes, l'instabilité des pentes. la
perturbation du sol naturel ou l'action du gel durant la construction
mais il est probable qu'elles seront mises en corrélation avec les
problèmes de l'eau du soi. Le compte rendu devrait mentionner ces
difficultés et même suggérer des procédures à suivre pour les éviter ou
les réduire.

Conclusion

Choisir une fondation est une importante décision à prendre
lorsqu'on doit construire un ouvrage. Si l'ouvrage repose sur le sol il
est tout aussi important de connaître les propriétés de ce sol qu'il
est important de connaître les propriétés des matériaux de la
superstructure. A l'encontre des autres matériaux de construction les
propriétés du sol ne peuvent pas être contrôlées par l'architecte. Tout
ce qu'il peut faire c'est effectuer une estimation sur place. C'est
l'objet de l'étude in situ.

Il est évident que les études préliminaires devraient être conduites
sur une base professionnelle par des experts en sols jouissant de la
confiance des propriétaires. L'importance à donner à chaque enquête
doit dépendre du type de l'ouvrage envisagé et des conditions de
l'emplacement probable. On ne doit pas accorder de contrat à prix fixe.
Un emplacement difficile exigera une étude plus importante et plus
coûteuse qu'un bon emplacement.

merci encore rachid pour ces grands efforts...

(essayez de mettre a chaque fois un fichier telechageable afin qu'on peut le consulter apres)


:)

ok je le metterai..........mais cette approche de diffuser l'article pour sa lecteur est si utile

oui rachid tu as raison mais le temps ne nous donne pas du temps pour lire surtout sur le NET, mais si on prend ces doc on les lis apres ...

ok

merci rachid pour ta comprehension
essayez de mettre a chaque article comme celui ci un fichier PDF...

merci encore pour vos excellent efforts ...

sahit khoya w barak allaho fik

MOHAMED a écrit:merci encore rachid pour ces grands efforts...

(essayez de mettre a chaque fois un fichier telechageable afin qu'on peut le consulter apres)


:)

merci

muhamad a écrit:sahit khoya w barak allaho fik

merci