En cumulant les résultats des essais successifs de consolidation (couple de valeurs e, σ’), on peut tracer une courbe de compressibilité. On a pris l’habitude de tracer ces courbes dans un diagramme (e, log σ’) (fig. 8.6 a). On se souviendra de ce qui a été exposé dans le chapitre 6 où l’on a vu que la déformabilité du sol diminuait significativement avec l’augmentation de la contrainte effective.

L’étude de la courbe de compressibilité permet de définir expérimentalement les paramètres de compressibilité. Classiquement, on commence par une période de chargement ABCD, puis on peut procéder à un déchargement partiel DE suivi d’une nouvelle phase de chargement EFG et d’un déchargement total GH ; il faut bien se souvenir qu’il s’agit d’une courbe construite par points successifs. Les parties AB et CG sont des droites (ou peuvent être linéarisées), de même que DE ou FE et GH qui sont quant à elles parallèles entre elles et à la partie AB.

En prolongeant la droite AB et la droite CG, on définit le point P qui correspond à un changement dans le comportement du sol. La partie AB, comme également les parties DEF ou GH sont dans le domaine surconsolidé comme on l’a défini au chapitre 6 (paragraphe 6.7). La partie CG correspond au domaine normalement consolidé. Le point P (pour lequel d’autres constructions existent) est défini en abscisse comme la pression de consolidation du sol naturel notée Pc ou σc’ : c’est une « mémoire » du chargement antérieur du sol et des déformations irréversibles qu’il a subi avant l’essai.

On comparera cette valeur à la contrainte effective actuelle σv’o correspondant aux « poids de terres actuels » (voir calculs dans le chapitre 6, paragraphe 6.2), ce qui permet de distinguer les 3 cas :

• σv’o ≡ σ’c sol normalement consolidé,
• σv’o < σ’c sol surconsolidé,
• σv’o > σ’c sol sous consolidé,
• et de définir le rapport de surconsolidation O.C.R. (over consolidation ratio)

OCR = σ’c/σ’vo (voir tableau 6.3).

On définit ensuite l’indice de compression du sol Cc comme la pente de la partie linéaire CG, et l’indice de gonflement (ou de décompression-recompression) Cs comme la pente des parties AB ou GH par exemple :

La partie de la courbe CG est dite la courbe « vierge » du sol, c’est celle qui correspond à un premier chargement d’un sol normalement consolidé. Il s’agit d’une courbe limite à droite de laquelle on ne rencontre pas d’état du sol, c’est une caractéristique intrinsèque d’un sol particulier. C’est pour cela qu’elle est reliée aux paramètres de nature des sols, tel que par exemple la limite de liquidité wl (voir résultats du tableau 8.1).

Les figures 8.6 b et c représentent des courbes réelles de compressibilité oedométrique, obtenues pour différents sols naturels.

Tableau 8-1 : Quelques corrélations entre paramètres d’identification et coefficient de compressibilité :
wl limite de liquidité ; wo : teneur en eau naturelle ; eo : indice des vides naturel.

La figure 8.7 représente un exemple de corrélation obtenue entre caractéristiques de compressibilité et d’identification.

La figure 8.8 représente pour des mélanges de montmorillonite-illite en proportion variable, les courbes expérimentales de compressibilité. De tels résultats ont conduit certains auteurs à proposer de paramétrer le diagramme e, log σ’v en fonction de la limite de liquidité (fig. 8.9).

On peut également décrire la compressibilité du sol en se plaçant en coordonnées e, σ’ (fig. 8.4.b) et on peut alors définir 2 paramètres d’une manière locale (autour d’un état de contrainte donné) en prenant la tangente à la courbe. Il s’agit des :

• coefficient de compressibilité a_v :
  
• coefficient de compressibilité volumétrique m_v :

Enfin, le module oedométrique Eoed est l’inverse de m_v

Notons qu’il est également possible de définir des modules sécants entre 2 valeurs de contrainte.

Que ce soit pour les coefficients de compressibilité ou les modules définis ci-dessus (a_v, m_v, E_oed), il convient toujours de préciser les intervalles de charge pris en compte.