Pour ce type de sol, les grandeurs repères choisies sont l’indice des vides maximum emax et l’indice des vides minimum emin. Chacune de ces deux valeurs est déterminée expérimentalement.
Pour emax (état le plus lâche du sol), on déverse le sable soigneusement avec la hauteur de chute la plus faible possible et sans provoquer de vibrations dans un récipient de volume connu. La masse de sol déversé permet de déterminer γd, γs étant connu, cela donne e.
Pour emin (état le plus compact du sol), on soumet une masse de sol connu à des vibrations élevées dans un récipient où on détermine le volume occupé par le sable qui permet d’obtenir e.
Connaissant la valeur de enat (ce qui n’est pas toujours facile à obtenir), on peut calculer l’indice de densité ID, appelé également la compacité relative Cr au moyen de la formule suivante :
La détermination pratique de l’indice des vides naturels est délicate car le prélèvement d’un échantillon intact de sable demande beaucoup de soins, en particulier pour un sable situé sous la nappe. C’est pourquoi on utilise souvent une mesure indirecte de Cr (ID) grâce au SPT Standard Pénétration Test (voir essais en place).
Le tableau 3.6 ci-dessous donne les ordres de grandeur et la dénomination de l’état de compacité d’un sol sableux à partir du SPT .
| Nom |
ID = Cr (%) |
« N » SPT |
| Très lâche |
0 – 15 |
0 - 4 |
| Lâche |
15 – 35 |
4 - 10 |
| Moyennement dense |
35 – 65 |
10 - 30 |
| Dense |
65 – 85 |
30 - 50 |
| Très dense |
85 – 100 |
> 50 |
Tableau 3-6 : Indice de densité et valeurs SPT
D’une manière identique à la précédente, on admettra en première analyse que 2 sols grossiers ayant le même indice de densité ont des propriétés mécaniques voisines (fig. 3.5) ; cependant dans certains cas rares, des arrangements spécifiques des grains du sol peuvent entraîner un écart significatif par rapport à cette affirmation.
Figure 3.5 : Etat de compacité d'un sol grossier
Un sable de densité relative élevée (compact) aura une faible compressibilité et une résistance au cisaillement élevée, au contraire un sable de faible densité relative (lâche) montrera une compressibilité élevée et une résistance au cisaillement faible.
La valeur de l’indice de densité se traduira dans le comportement mécanique des sols sableux décrit au chapitre 9. On peut retenir dès maintenant que la reconnaissance de cet état de compacité joue un rôle fondamental dans les problèmes de microzonage sismique en particulier vis à vis de la potentialité à la liquéfaction de ces sols dans lesquels joue également la répartition granulométrique.
