Qu'est-ce que la mécanique des sols?
La mécanique des sols désigne principalement le sous-ensemble de génie civil qui étudie les propriétés du sol lorsqu'il est utilisé comme matériau de construction ou comme fondation. Dans un sens plus large, il peut également s'agir d'étudier la formation des sols par les intempéries et leur transport par le vent et par l'eau. Le processus de formation détermine de nombreuses propriétés physiques du sol, telles que la structure, la composition et la densité relative. La manière dont ces propriétés peuvent affecter un projet de construction est examinée à l'aide de méthodologies d'ingénierie incluant la mécanique des fluides et la mécanique des matériaux. En ce qui concerne la mécanique des sols, la façon dont le sol d’un site donné réagira aux contraintes imposées par les exigences d’un projet est particulièrement préoccupante.
Du point de vue d'un ingénieur, le sol est constitué de couches de matériaux meubles non stratifiés à la surface de la terre qui résultent de la désintégration des roches. Il contient généralement une certaine quantité d’eau, peut contenir des matières organiques et repose sur une couche solide sous-jacente. La mécanique des sols est unique en ce que les ingénieurs ont souvent peu de contrôle sur les propriétés des matériaux d'un composant majeur du projet. Des adaptations doivent être apportées aux propriétés du sol tel qu'il se trouve sur le site.
Ces propriétés variables résultent du processus de formation géologique et des facteurs climatiques locaux. La mécanique des sols d'un site peut être anticipée par échantillonnage pour construire un profil de sol. En général, le profil examine trois couches qui peuvent être décomposées si nécessaire.
La couche supérieure est généralement riche en matière organique et a rarement une profondeur supérieure à 4,6 m (15 pieds). Sous cette couche se trouve une couche d'environ 0,61 m de profondeur de matériau libre, à grains fins et chimiquement actif, déposé par le haut. La couche la plus basse reste essentiellement dans le même état géologique que lors du premier dépôt et peut s’étendre vers le bas sur plus de 100 pieds (30,5 m). La construction de routes et les fondations de bâtiments résidentiels ou commerciaux légers dépendent généralement des propriétés de la couche secondaire. Les grandes constructions en terre, telles que les barrages ou les digues, sont généralement composées de matériaux provenant du niveau le plus bas.
Plusieurs structures de sol courantes peuvent être classées selon leur composition minérale, leurs propriétés chimiques et leur disposition des particules. Le comportement de chacun varie en fonction de la compression, de la contrainte angulaire et du débit d'eau. Le génie civil applique les sciences physiques telles que la mécanique des fluides et des matériaux pour déterminer la mécanique des sols d'un site particulier. Cette analyse peut exclure un site pour un projet particulier ou indiquer les adaptations nécessaires pour continuer.
Une connaissance de la mécanique des sols est essentielle dans de nombreux aspects du génie civil. Toutes les structures reposent sur une fondation construite en référence aux propriétés du sol. La conception de la chaussée dépend de la façon dont le sol sous-jacent réagit à la contrainte de la charge et aux changements dus à la saturation en eau ou aux variations de température. La construction souterraine, telle que les tunnels et les pipelines, est une interaction dynamique des propriétés du sol, des méthodes de construction et des matériaux composant.