Dans la construction, les propriétés du sol sont importantes, en particulier la manière dont les différents types de sols se comportent sous charge et la manière dont les bâtiments eux-mêmes l'influencent. Il existe une discipline particulière qui étudie la résistance et la stabilité des masses de sol et les conditions de leur utilisation comme fondations pour la construction de structures. Considérons ce qui est inclus dans le concept de mécanique des sols, comment calculer correctement les paramètres du sol.
Densité du sol
La densité est une propriété du sol qui est déterminée par le rapport entre la densité et le volume.Cela dépend de la composition minéralogique du sol, ainsi que du degré de dispersion, c'est pourquoi les sols argileux sont plus denses que les sols sableux, malgré le fait qu'ils aient la même composition minérale.
Parmi les propriétés physiques et mécaniques des sols, la densité est considérée comme l'une des principales. Leur état peut être jugé par leur densité caractéristique. La détermination de la densité est nécessaire lors de la construction de routes, de fondations de bâtiments (pour répartir les contraintes le long de la base), lors de la pose de communications, pour calculer la résistance des pentes aux glissements de terrain, le tassement des bâtiments construits, pour déterminer le volume des terrassements.
La densité affecte la perméabilité du sol. S'il est humide ou s'il a un bon pouvoir absorbant, il peut rétrécir après la construction du bâtiment et en hiver, un autre problème se pose: le soulèvement dû au gel. Connaître la densité du sol aidera à prévenir la destruction ou l'inondation d'un bâtiment et à sélectionner les matériaux appropriés pour la construction.
Densité de particules
Il s'agit d'une caractéristique physique du sol, elle dépend de la composition minérale, des substances organo-minérales et organiques. La densité des particules est le rapport entre la masse de particules solides dans un sol complètement sec (sans humidité) et son volume avec une structure non perturbée. Dépend de la composition minérale, la densité des particules est déterminée par les liaisons structurelles et la structure, la porosité du sol. Plus le sol contient de minéraux et moins il est poreux, plus il est dense.
Sur la base de la valeur de la densité des particules, les valeurs des caractéristiques de résistance et de déformation sont déterminées, qui sont utilisées pour évaluer la capacité portante des sols et la possibilité de leur utilisation pour la construction de structures.
Humidité du sol
L'humidité est le rapport entre la masse de liquide contenue dans le sol et sa masse sèche. La capacité portante du sol dépend de cette caractéristique.Pour presque tous les sols, à l'exception des roches grossières et du sable grossier, la capacité portante diminue avec l'augmentation de l'humidité. Ainsi, pour un saturé d'eau, ce sera moins que pour un sec.
L'humidité est déterminée en laboratoire à l'aide de la méthode de compactage, c'est-à-dire qu'elle est déterminée à quelle humidité le sol acquerra la plus grande densité. La caractéristique est exprimée en pourcentage, de 0 à 100 %. L'humidité optimale pour le sable est de 8 à 14 %, pour le loam sableux - 9 à 15 %, le limon - 12 à 18 % et l'argile - 16 à 26 %.
Classement
La composition granulométrique ou mécanique est la teneur en pourcentage de particules de différentes tailles dans le sol ou la roche, quelle que soit sa composition chimique et minérale. Les particules de sol sont des restes isolés de roches, de minéraux, de composés amorphes et d'autres composants du sol qui sont en liaison chimique. Les particules de taille similaire sont combinées en fractions. Il existe les types d'éléments mécaniques du sol suivants : organominéraux, organiques et minéraux.
Les propriétés de production agricole du sol dépendent de la composition mécanique, par exemple de la capacité à laisser passer et à retenir l'humidité et l'air, les processus de mouvement des substances, l'accumulation et la transformation, la structure, les régimes thermique et aérien.Et, en fin de compte, cela dépend de la fertilité de la terre, à la fois avec une culture, un arrosage et une fertilisation constants, et sans eux.
Densité du sol sec
Il est défini comme le rapport de la masse de sol absolument sec (sans humidité dans les pores) au volume, en tenant compte du volume des pores. La caractéristique est mesurée en g par mètre cube. voir, il peut être déterminé si la teneur en humidité et la porosité sont connues. Les calculs sont effectués dans des conditions de laboratoire.
Coefficient de porosité
Le coefficient montre la présence de petits vides dans le sol. Calculé sous forme de pourcentage entre le volume des vides et le volume total. Pour déterminer la valeur sur différents sols, différentes méthodes sont utilisées. Dans les sols argileux, du fait de la cohésion, la porosité est déterminée en fonction de la densité volumétrique et spécifique du sol échantillonné.
La détermination du coefficient de porosité est nécessaire lors de la préparation de la construction, car il existe un lien entre celui-ci et d'autres caractéristiques. Le niveau de capacité portante dépend de l'indice de porosité ; il diminue à mesure que la porosité diminue. Sans information sur la porosité, il est impossible de connaître le degré de résistance des sols ou de déterminer l’éventuelle déformabilité des bâtiments.
La déformation des bâtiments se produit en raison du mouvement et de la compressibilité des particules de sol, par exemple sous l'influence des précipitations. Une humidité insignifiante et uniforme ne réduit pas la stabilité des bâtiments, mais un volume important d'humidité peut provoquer des déformations indésirables. Des précipitations inégales sont encore plus dangereuses : elles peuvent provoquer des déplacements et des inclinaisons, conduisant à des contraintes excessives sur les structures porteuses. Si la compressibilité du sol sous différentes parties de la fondation n'est pas la même ou si la charge exercée sur celui-ci est différente, vous pouvez souvent rencontrer une déformation du bâtiment sous forme de fissures et d'affaissements.
Niveau d'humidité
Il s'agit du rapport entre l'humidité naturelle du sol et la teneur en humidité, qui correspond à la teneur en humidité lorsque les pores sont remplis d'eau, dans laquelle il ne reste aucune bulle d'air. Le sol avec des indicateurs de 0 à 0,5 est considéré comme faiblement humide, humide - de 0,5 à 0,8 et saturé d'eau - de 0,8 à 1. Les sols argileux sont souvent plus humides, les sols sableux sont respectivement secs.
Calculatrice pour calculer les paramètres du sol
Lors de la conception des bâtiments, différents modèles de calcul sont utilisés, utilisés pour des sols de complexité variable. Pour les tâches générales, l'évaluation principale est la capacité portante, qui révèle les propriétés de résistance et de déformation des fondations. Cependant, des modèles de calcul de base peuvent aider à les calculer pour des tâches spécifiques.
Pour simplifier les calculs lors de la création d'un projet, la formule de Prandtl est utilisée, qui permet de calculer la capacité portante du sol. Pour déterminer le degré de stabilité et de résistance de la base et déterminer une éventuelle déformation, il est nécessaire de déterminer le degré de contrainte. Pour cela, des équations basées sur la relation linéaire entre contrainte et déformation, par exemple la loi de Hooke, peuvent être appliquées. Ainsi, la charge sur la fondation ne doit pas être supérieure à la résistance ultime du sol.
Le calcul est effectué sur la base de la capacité portante pour déterminer l'éventuelle perte de stabilité du bâtiment, la nature de la destruction, le degré de déformation et son type. Les conditions dans lesquelles le fonctionnement normal peut être difficile sont également calculées, la durabilité du bâtiment est réduite en raison de la possibilité d'affaissement, d'inclinaison, etc.
Les propriétés physiques des sols sont les caractéristiques déterminantes par lesquelles l'état du sol peut être déterminé et la possibilité de modifier les paramètres sous l'influence de divers facteurs physiques et chimiques.
Pour déterminer le type de sol et son comportement en tant que base de construction, les propriétés nécessaires aux décisions de conception, une condition préalable est la détermination des caractéristiques physiques et mécaniques par des méthodes de laboratoire.
