Nous avons déjà vu (6.12) comment le sol réagissait si une nouvelle charge était apportée. Regardons maintenant le cas du déchargement (qui peut correspondre à une érosion (fig. 6.13.a) ou à une excavation lors de travaux).
Fig 6.13 : Evolution de l'indice des vides par déchargement (érosion)
La figure 6.13 représente l’évolution de l’indice des vides lors de la diminution de contraintes effectives : on constate que la loi de déchargement est différente de celle du premier chargement (avec une pente plus faible). Supposons que l’érosion s’arrête au niveau 2. On peut alors calculer à partir du poids des terrains sus-jacents, la contrainte effective actuelle qui agit sur le sol p’o (fig. 6.13.b).
Donc p’c > p’o et le sol est dit surconsolidé.
On appelle rapport de surconsolidation (en anglais O.C.R. : Overconsolidation Ratio) la valeur p’c/p’o.
Le tableau 6.3 donne les valeurs de OCR et les types de sol correspondant :
Type de sol |
OCR |
Sous consolidé |
< 1 |
Normalement consolidé |
1 |
Légèrement surconsolidé |
1,5 - 3 |
Fortement surconsolidé |
> 4 |
Tableau 6.3 – OCR et types de sol
La figure 6.14 représente l’état des contraintes effectives verticales et la valeur de OCR dans le cas d’un sol ayant subi une érosion. On peut noter qu’en fonction de la profondeur, le rapport OCR diminue pour tendre vers 1.
Fig 6.14 : Contrainte effective verticale et OCR après érosion
Si maintenant le sol ayant atteint le point B (fin du déchargement) est de nouveau soumis à un rechargement, sa loi de déformation représentée sur la figure 6.15 va se décomposer en deux parties distinctes :
Fig 6.15 : Nouvelle phase de chargement après déchargement
- tant que σ’v < p’c (zone surconsolidée), on suit une loi pratiquement identique à celle du déchargement (chemin de 2 à 3) ;
- lorsque σ’v dépasse p’c, on est de nouveau dans un état normalement consolidé et le sol retrouve la loi de première compression représentée par exemple sur les figures 6.10.c ou 6.12.
Ce phénomène est une illustration du fait que le comportement mécanique d’un sol dépend de l’histoire antérieure des contraintes appliquées (le sol a une mémoire).
Regardons maintenant les contraintes horizontales sur la figure 6.16.
Fig 6.13 : Contraintes effectives verticales et horizontales avant et après érosion. Noter qu'à proximité de la surface après érosion σ'h > σ'v
Lorsque la contrainte verticale diminue par érosion, la contrainte horizontale n’est plus liée à la contrainte verticale. En effet, le sol a « enregistré » cette contrainte et va la conserver au moins d’une façon partielle. La contrainte horizontale peut alors être supérieure à la contrainte verticale comme on le voit sur le graphique. On peut imaginer que l’état de contrainte appliquée au sol est tel que la rupture puisse se produire (voir paragraphe 6.9) dans la partie superficielle du sol, ce qui entraînera une détérioration du sol. On peut définir un coefficient Ko (o.c) pour le sol surconsolidé dont la valeur sera supérieure à la valeur Ko (n.c) du sol normalement consolidé ; une relation empirique entre ces deux paramètres est la suivante :
Ko (o.c) = Ko (n.c) x OCRsinj’
