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Professeur. EPFL (1981-2004) : directeur du laboratoire de « Sciences du. Sol ». Auteur de plus de 150 publications. A dirigé plus de. 40 thèses. Il a présidé 



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RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE ET SYNTHÈSE DES

DŽpartement fŽdŽral de lÕenvironnement, des transports, de l'Žnergie et de la communication

Office fŽdŽral des routes

RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE ET SYNTHÈSE DES

CORRÉLATIONS ENTRE LES CARACTÉRISTIQUES

DES SOLS

Literaturrecherche und Synthese der Korrelationen zwischen denBodenkennziffern

Rapport final

M. Dysli

Laboratoire de mécanique des sols de l'EPFL

Mandat de recherche 10/96 sur la proposition de

l'Union des professionnels suisses de la route (VSS)

Juillet 2001

RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE ET SYNTHÈSE i

DES CORRÉLATIONS ENTRE LES CARACTÉRISTIQUES DES SOLS

TABLE DES MATIÈRES

1. Mandat et objectifs.............................................................................................................1-1

1.1 Mandat....................................................................................................................1-3

1.2 Raisons de la recherche..........................................................................................1-3

1.3 Objectifs de la recherche ........................................................................................1-6

1.4 Plan du rapport........................................................................................................1-6

2. Rappel de statistique et de calcul probabiliste ÈlÈmentaire avec application ‡

líEurocode 7.......................................................................................................................2-1

2.1 Introduction.............................................................................................................2-3

2.2 DÈfinitions..............................................................................................................2-3

2.2.1 Population........................................................................................................2-3

2.2.2 Echantillon statistique.....................................................................................2-3

2.2.3 Distribution......................................................................................................2-3

2.2.4 Histogramme...................................................................................................2-4

2.2.5 Distribution cumulative...................................................................................2-5

2.2.6 Autres reprÈsentations graphiques...................................................................2-5

2.2.7 DensitÈ de probabilitÈ......................................................................................2-6

2.2.8 Moyenne..........................................................................................................2-6

2.2.9 Variance, Ècart type et coefficient de variation...............................................2-6

2.2.10 MÈdiane...........................................................................................................2-7

2.2.11 Quantiles..........................................................................................................2-8

2.2.12 Distributions de probabilitÈ.............................................................................2-8

2.2.13 Distribution normale ou de Gauss...................................................................2-8

2.2.14 Distribution uniforme....................................................................................2-10

2.2.15 Distribution BÍta...........................................................................................2-11

2.2.16 ProbabilitÈ díoccurrence................................................................................2-13

2.2.17 Population et Èchantillons.............................................................................2-13

2.2.18 Intervalle de confiance..................................................................................2-14

2.2.19 Illusion de líanalyse statistique en gÈotechnique..........................................2-17

2.2.20 RÈgression et corrÈlation...............................................................................2-18

2.2.21 Arbres de dÈcision et rËgle de Baye..............................................................2-19

iiTABLE DES MATIÈRES

2.3 Approche statistiquo-probabiliste et Eurocode.....................................................2-21

2.3.1 La méthode proposée par l"ENV 1997-1......................................................2-21

2.3.2 Le problème...................................................................................................2-21

2.3.3 Une solution possible....................................................................................2-22

2.3.4 Exemple.........................................................................................................2-24

3. Actualisation de la banque des caractéristiques des sols suisses........................................3-1

3.1 Introduction.............................................................................................................3-3

3.2 Statistique sur les sols suisses.................................................................................3-3

3.3 Composition des sols suisses..................................................................................3-3

3.4 Nouvelle classification USCS suisse......................................................................3-4

3.5 Nouvelle présentation standard...............................................................................3-4

3.6 Résultats de l"actualisation.....................................................................................3-4

3.7 Degré de confiance dans les valeurs des tableaux..................................................3-5

4. Corrélations tirées de la statistique sur les sols suisses......................................................4-1

4.1 Introduction.............................................................................................................4-3

4.2 Paramètres nécessaires au projeteur.......................................................................4-3

4.3 Paramètres corrélateurs et auxiliaires.....................................................................4-4

4.4 Statistique sur les sols suisses.................................................................................4-5

4.5 Présentation.............................................................................................................4-5

4.6 Déformations..........................................................................................................4-6

4.6.1 Relations entre les déformations.....................................................................4-6

4.6.2 Corrélation entre l"indice de compression C

c et la limite de liquidité w L .......4-7

4.6.3 Corrélation entre l"indice de gonflement C

s et la limite de liquidité w L .........4-7

4.6.4 Corrélation entre l"indice de compression C

c et l"indice de gonflement C s

4.6.5 Corrélation entre (1 + e

0 ) / C c et la masse volumique sèche ρ d ,.....................4-7

4.6.6 Corrélations entre (1 + e

0 ) / C s et la masse volumique sèche ρ d ....................4-7

4.6.7 Corrélations entre C

c et l"indice de vide e 0

4.6.8 Corrélations entre C

c et la teneur en eau w......................................................4-7

4.6.9 Corrélations entre (1 + e

0 ) / C c et la limite de liquidité w L .............................4-8

RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE ET SYNTHÈSE iii

DES CORRÉLATIONS ENTRE LES CARACTÉRISTIQUES DES SOLS

4.7 Résistance.............................................................................................................4-15

4.7.1 Corrélation entre l"angle de frottement effectif

Φ" et l"indice de

plasticité I P

4.7.2 Corrélation entre l"angle de frottement effectif

Φ" et le pourcentage des

grains plus petit que 0,002 mm (limite argile)..............................................4-15

4.7.3 Corrélations entre la cohésion effective c" et d"autres paramètres................4-15

4.7.4 Corrélation entre la cohésion apparente obtenue par l"essai de

compression simple c u et l"indice de liquidité I L

4.7.5 Corrélation entre la cohésion apparente obtenue par l"essai de

compression simple c u et la contrainte effective verticale σ" v0 .....................4-15

4.7.6 Corrélation entre la cohésion apparente obtenue par l"essai de

compression simple c u et celle obtenue par le pénétromètre de poche c up

4.7.7 Corrélation entre la cohésion apparente obtenue par l"essai de

compression simple c u et celle obtenue par le scissomètre de poche c us .....4-16

4.7.8 Remarques sur les cohésions apparentes c

u , c up et c us ..................................4-16

4.8 Perméabilités.........................................................................................................4-24

4.8.1 Corrélation entre le coefficient de perméabilité k et le diamètre des

grains à 10%..................................................................................................4-24

4.8.2 Corrélation entre le coefficient de perméabilité k et le l"indice de vide........4-24

5. Corrélations tirées de la littérature, essais en laboratoire...................................................5-1

5.1 Introduction.............................................................................................................5-3

5.2 Méthode de la recherche bibliographique...............................................................5-3

5.3 Fiches de corrélation...............................................................................................5-4

5.4 Portée de la recherche bibliographique...................................................................5-4

5.5 Présentation des corrélations..................................................................................5-5

5.6 Déformation............................................................................................................5-5

5.6.1 Corrélations entre l"indice de compression C

c et l"indice de vide..................5-5

5.6.2 Corrélations entre l"indice de compression C

c , l"indice de vide et

d"autres paramètres..........................................................................................5-5

5.6.3 Corrélations entre l"indice de compression C

c et la teneur en eau..................5-6

5.6.4 Corrélations entre l"indice de compression C

c et la limite de liquidité...........5-6

5.6.5 Corrélations entre l"indice de compression C

c et la masse ou le poids

5.6.6 Corrélations entre l"indice de compression C

c et l"indice de plasticité...........5-6

5.6.7 Corrélations entre C

c / (1 + e 0 ) et l"indice de vide ou la teneur en eau...........5-7

5.6.8 Valeurs de C

c en fonction du type de sol........................................................5-7

5.6.9 Corrélation entre l"indice de gonflement C

s et l"indice de plasticité..............5-7

5.6.10 Corrélation entre l"indice de gonflement secondaire C

et l"indice de ivTABLE DES MATIÈRES

5.6.11 Corrélations entre le coefficient de consolidation c

v et d"autres

5.6.12 Corrélation entre le coefficient de compressibilité m

v et l"indice de vide.......5-7

5.6.13 Corrélations entre la contrainte de préconsolidation p"

c et divers

5.6.14 Corrélation entre l"indice d"expansion I

S , l"indice de liquidité et la

pression de gonflement....................................................................................5-8

5.6.15 Corrélations entre le module de réaction k

s et divers paramètres...................5-8

5.7 Résistance...............................................................................................................5-8

5.7.1 Corrélation entre

Φ" et l"indice de vide e

0 ou la porosité n.............................5-8

5.7.2 Corrélation entre

Φ" et l"indice de plasticité I

P

5.7.3 Corrélation entre

Φ" et I

P / wL........................................................................5-8

5.7.4 Corrélation entre

Φ", c" et la limite de liquidité w

L

5.7.5 Corrélation entre

Φ" et la densité relative I

D

5.7.6 Corrélation entre

Φ" et divers paramètres.......................................................5-9

5.7.7 Corrélation entre la cohésion effective c" et, la teneur en eau et l"indice

de consistance I C

5.7.8 Corrélation entre c" et le degré de saturation S

r

5.7.9 Corrélation entre la cohésion apparente c

u et (w - w opt ) / I P ).........................5-9

5.7.10 Corrélation entre la cohésion apparente c

u ou c us et l"indice de liquidité I L

5.7.11 Corrélation entre c

u / p" c , la contrainte de préconsolidation, et la limite de liquidité w L

5.7.12 Corrélation entre (c

u ou c us v0 ou p" c ) et I P ou I L .....................................5-9

5.7.13 Corrélation entre c

u ou c us et σ" v0 ou p" c

5.8 Perméabilité..........................................................................................................5-10

5.8.1 Corrélation entre k et l"indice de vide...........................................................5-10

5.8.2 Corrélation entre k et la granulométrie..........................................................5-10

5.8.3 Corrélation entre k, le type de sol, le mode de drainage et le type de

5.8.4 Perméabilité verticale et horizontale.............................................................5-10

5.9 Autres corrélations................................................................................................5-11

5.9.1 Corrélations donnant w

L et I P en fonction de la fraction argileuse...............5-11

5.9.2 Corrélations donnant w

opn et ρ d opn en fonction de différents paramètres....5-11

5.9.3 Corrélation donnant l"OCR en fonction de c

us v0 ....................................5-11

5.9.4 Corrélations donnant la densité relative I

D

5.9.5 Corrélations permettant d"évaluer le coefficient de poussée des terres au

repos K 0

5.9.6 Corrélation donnant la sensibilité en fonction de l"indice de liquidité .........5-12

RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE ET SYNTHÈSE v

DES CORRÉLATIONS ENTRE LES CARACTÉRISTIQUES DES SOLS

5.9.7 Corrélation donnant e

min et e max (densité relative) en fonction de la

5.9.8 Diverses corrélations très approximatives entre quelques paramètres

6. Corrélations tirées de la littérature, essais in situ...............................................................6-1

6.1 Introduction.............................................................................................................6-3

6.2 Méthode de la recherche bibliographique...............................................................6-3

6.3 Présentation.............................................................................................................6-4

6.4 Paramètres utilisés..................................................................................................6-4

6.5 Déformation............................................................................................................6-5

6.5.1 Corrélation E

oed = α q c par CPT.....................................................................6-5

6.5.2 Corrélation E

m = f(q c ) par CPT.......................................................................6-6

6.5.3 Corrélation module de déformation = f( N ) par DP ou SPT...........................6-6

6.5.4 Modules de déformation tirés de l"essai pressiométrique...............................6-6

6.6 Résistance...............................................................................................................6-6

6.6.1 Corrélation

Φ " = f(q

c ) par CPT.....................................................................6-6

6.6.2 Corrélation

Φ " = f( N, I

D ) par DP et SPT.......................................................6-7

6.6.3 Corrélation c

u = f(q c ) par CPT.......................................................................6-8

6.6.4 Corrélation c

u = f(q d ) par pénétromètre dynamique......................................6-8

6.6.5 Corrélation évaluant

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