Tassement du sol

Tassement uniformément réparti

Les tassements uniformément repartis affectent peu la structure les mouvements qui en résultent peuvent cependant endommager les services et accessoires tels les conduites d'eau et les passages souterrains.

Tassement différentiel

Un tassement différentiel est un mouvement d’enfoncement du sol qui n’est pas uniforme. Il peut de ce fait provoquer des dislocations des maçonneries comme l'apparition de fissures. C’est un grave facteur de désordre qui est la plupart du temps irrémédiable.

Même lorsque le sous-sol est assez uniforme, les charges unitaires différentes sur les fondations peuvent provoquer un tassement différentiel très important.

Le tassement total d’un sol se décompose en tassement primaire et tassement secondaire. Le tassement primaire a deux composantes, un tassement immédiat et un tassement différé associé à la consolidation. D’où la formule globale :

${\displaystyle S_{\mathrm {t} }=S_{\mathrm {p} }+S_{\mathrm {s} }=S_{\mathrm {i} }+S_{\mathrm {c} }+S_{\mathrm {s} }}$.

Par définition, le tassement immédiat est indépendant du temps, tandis que les tassements de consolidation et le tassement secondaire sont des fonctions du temps. En général, le tassement immédiat est évalué en se basant sur la théorie d’élasticité.Le tassement de consolidation se produit dans les sols à grains fins présentant un faible coefficient de perméabilité. La vitesse de tassement dépend du taux d’évacuation de l’eau interstitielle c.à.d de la perméabilité. Dans ces conditions, le tassement de consolidation peut se prolonger pendant des mois, des années ou même des dizaines d’années. Le tassement secondaire se produit à contrainte effective constante, sans variation de la pression interstitielle, on le définit alors comme un phénomène de fluage du sol. On peut faire un calcul global du tassement en considérant la variation des caractéristiques mécaniques du sol en fonction de l’état de contrainte. Pour un élément de volume parallélépipédique, de hauteur ${\displaystyle \mathrm {d} z}$, le tassement infinitésimal sous la contrainte verticale appliquée ${\displaystyle \sigma _{z}}$ est donné par :

${\displaystyle \mathrm {d} s={\frac {\sigma _{z}\,\mathrm {d} z}{E'}}}$

où ${\displaystyle E'}$ est une caractéristique mécanique du matériau appelée module œdométrique, dépendant à la fois de la profondeur ${\displaystyle z}$ et de la contrainte ${\displaystyle \sigma _{z}}$. En un point donné de profondeur ${\displaystyle z_{0}}$, le tassement est donc :

${\displaystyle S(z_{0})=\int _{z_{0}}^{\varpi }{\frac {\sigma _{z}(z)}{E'(z)}}\mathrm {d} z}$.

Pour un sol constitué d’une seule couche de faible épaisseur égale à ${\displaystyle 2\,h}$, on pourra admettre que le module œdométrique ${\displaystyle E'}$ est constant et que la répartition de la contrainte verticale ${\displaystyle \sigma _{z}}$ est linéaire. Dans ces conditions, le tassement de la couche est donné par :

${\displaystyle S={\frac {h\,(\sigma _{z1}+\sigma _{z2})}{E'}}}$

où ${\displaystyle \sigma _{z1}}$ est la contrainte verticale due à la surcharge à la surface de la couche et ${\displaystyle \sigma _{z2}}$ la contrainte verticale due à la surcharge à la base de la couche. Dans le cas général d'un massif multi-couches ou d’une seule couche de grande épaisseur, le calcul pratique des tassements se fait de telle sorte que l’on puisse admettre pour chaque couche une répartition linéaire de ${\displaystyle \sigma _{z}}$ et un module œdométrique ${\displaystyle E'}$ constant. Le tassement global est enfin la somme des tassements de l’ensemble des couches.

Dans les milieux saturés, on peut admettre que ce tassement se produit à volume constant. On peut le calculer on se basant sur les formules de Boussinesq. À titre d’exemple, au voisinage d'une semelle flexible uniformément chargée, le tassement est donné par :

${\displaystyle S_{i}=qB{\frac {1-\nu ^{2}}{E}}I}$

Dans laquelle on prendra ${\displaystyle \nu =0,5}$. B est la dimension caractéristique de la semelle. Le coefficient d’influence ${\displaystyle I}$ dépend de la forme de la semelle et de la position du point de calcul.