La terre remblais est un élément crucial dans de nombreux projets de construction et d'aménagement. Sa qualité impacte directement la stabilité, la durabilité et la sécurité des ouvrages. Les réglementations environnementales et de sécurité imposent des critères stricts pour les terres remblais utilisées dans la construction.
Granulométrie et classification des sols
La granulométrie, c'est-à-dire la distribution des tailles des particules dans le sol, est un paramètre fondamental. Elle est déterminée par analyse granulométrique, généralement représentée par une courbe granulométrique. Cette courbe indique le pourcentage de particules de différentes tailles (graviers, sables, limons, argiles). Des paramètres importants dérivent de cette analyse:
- Diamètre moyen (D 50 ): Taille de grain pour laquelle 50% des particules sont plus fines.
- Coefficient d'uniformité (Cu = D 60 /D 10 ): Indique la gamme de tailles de grains. Un Cu élevé signifie une large distribution granulométrique.
- Coefficient de courbure (Cc = D 30 ²/ (D 10 x D 60 )): Mesure la forme de la courbe granulométrique. Un Cc proche de 1 indique une distribution granulométrique bien graduée.
La classification des sols (ex: Unified Soil Classification System - USCS) se base sur la granulométrie et les limites d'Atterberg. Par exemple, un sol sableux bien gradué (SW) aura des propriétés différentes d'un sol argileux (CL) ou d'un sol limoneux (ML). Ces classifications influencent le choix des techniques de compactage et les critères de performance.
Pour une route, un Cu supérieur à 6 est souvent recherché pour une bonne stabilité. Un remblai de fondation nécessite une granulométrie bien définie pour minimiser le risque de tassement.
Limites d'atterberg et plasticité
Les limites d'Atterberg (limite de liquidité LL, limite de plasticité LP, indice de plasticité IP = LL - LP) caractérisent le comportement des sols fins (argiles et limons). Ces paramètres indiquent la teneur en eau influençant l'état du sol (liquide, plastique, solide).
- Limite de liquidité (LL): Teneur en eau au-delà de laquelle le sol se comporte comme un liquide.
- Limite de plasticité (LP): Teneur en eau en dessous de laquelle le sol perd sa plasticité et se comporte comme un solide.
- Indice de plasticité (IP): Mesure la plasticité du sol. Un IP élevé indique une forte sensibilité aux variations d'humidité, augmentant le risque de retrait différentiel et de fissuration.
Pour une terre remblais certifiée, les limites d'Atterberg sont généralement spécifiées selon l'application. Un IP élevé nécessite un contrôle rigoureux de la teneur en eau durant le compactage.
Exemple: Une argile grasse peut avoir une LL de 55% et une LP de 25%, soit un IP de 30. Un limon argileux aura des valeurs d'IP nettement inférieures.
Densité, compacité et compactage
La densité sèche (masse de sol sec par unité de volume) et le degré de compacité (rapport entre la densité sèche in situ et la densité sèche maximale) sont des indicateurs essentiels de la qualité du compactage. Un compactage optimal est crucial pour la stabilité et la résistance du remblai. Plusieurs méthodes permettent de déterminer ces paramètres:
- Essai Proctor normal et modifié: Déterminent la densité sèche maximale et la teneur en eau optimale pour le compactage.
- Méthodes in situ: Mesures de densité par méthode nucléaire ou à la tarière.
Un degré de compacité supérieur à 95% est généralement exigé pour les remblais de haute qualité. Des techniques de compactage spécifiques (rouleau vibrant, rouleau statique, etc.) sont utilisées en fonction de la nature du sol et des exigences du projet. Un compactage insuffisant peut mener à des tassements différentiels, compromettant la stabilité de l'ouvrage.
Exemple: Un remblai routier nécessite un degré de compacité élevé (supérieur à 98%) pour assurer la durabilité de la chaussée. Une densité sèche de 2000 kg/m³ pour un remblai de fondation pourrait être attendue.
Perméabilité et drainage
La perméabilité, la capacité du sol à laisser passer l'eau, est un paramètre crucial, particulièrement pour les remblais en contact avec des nappes phréatiques. Un coefficient de perméabilité bas est souhaitable pour éviter les infiltrations d'eau et les problèmes de stabilité.
Le coefficient de perméabilité (k) est généralement exprimé en mètres par seconde (m/s). Des essais de perméabilité (percolation, essais in situ) permettent de déterminer cette valeur. La perméabilité dépend fortement de la granulométrie et de la structure du sol. Un remblai avec une perméabilité élevée peut nécessiter un système de drainage approprié pour éviter la saturation et les problèmes de stabilité.
Exemple: Un coefficient de perméabilité inférieur à 10⁻⁶ m/s est souvent requis pour les remblais de barrages ou de fondations sensibles à l'eau. Un système de drainage peut être nécessaire si k > 10⁻⁴ m/s.
Résistance au cisaillement et stabilité
La résistance au cisaillement est la capacité du sol à résister à la rupture sous l'action de forces tangentielles. Elle est essentielle pour la stabilité des ouvrages. Des essais en laboratoire (essais triaxiaux, essais de cisaillement direct) permettent de déterminer cette propriété. La résistance au cisaillement dépend de nombreux facteurs, notamment la granulométrie, la densité, la teneur en eau et la cohésion du sol.
Une résistance au cisaillement suffisante est nécessaire pour prévenir les glissements de terrain, les tassements excessifs et la rupture des structures. Des modèles de calcul (ex: Mohr-Coulomb) permettent de prédire la stabilité d'un remblai en fonction de sa résistance au cisaillement.
Exemple: Pour un remblai de talus, une résistance au cisaillement minimale est spécifiée pour assurer la stabilité à long terme et prévenir les risques d'instabilité.
Module d'young et coefficient de poisson
Le module d'Young (E) et le coefficient de Poisson (ν) sont des paramètres élastiques qui décrivent le comportement du sol sous charge. Le module d'Young représente la rigidité du sol, tandis que le coefficient de Poisson décrit le rapport entre la déformation latérale et la déformation longitudinale.
Ces paramètres sont importants pour la prédiction du tassement du remblai sous charge et la conception des fondations. Ils sont généralement déterminés par des essais de laboratoire (essais oedométriques, essais triaxiaux). La valeur de E et ν dépend fortement de la teneur en eau et du niveau de compactage.
Exemple: Un module d'Young élevé indique un sol plus rigide et moins sujet au tassement. Un coefficient de Poisson typique pour un sol est compris entre 0.2 et 0.4.
Indice support (CBR) et capacité portante
L'indice support (CBR - California Bearing Ratio) est une mesure empirique de la résistance à la pénétration d'un sol. Il est souvent utilisé pour le dimensionnement des chaussées et des pistes. Un CBR élevé indique une meilleure capacité portante.
L'essai CBR consiste à mesurer la force nécessaire pour pénétrer une éprouvette de sol. Il est corrélé à d'autres paramètres mécaniques du sol, notamment la résistance au cisaillement. Un CBR minimal est souvent spécifié dans les cahiers des charges pour les remblais routiers.
Exemple: Un CBR supérieur à 10% est souvent exigé pour un remblai supportant une chaussée de trafic intense.
Caractéristiques environnementales et pollution
La protection de l'environnement est primordiale. La terre remblais doit respecter des normes strictes en matière de pollution. Des analyses chimiques sont réalisées pour détecter la présence de polluants tels que les métaux lourds (plomb, cadmium, mercure...), les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs), et les composés organiques volatils (COVs).
Des seuils de concentration maximaux sont définis par la réglementation. Si des polluants sont détectés au-delà des seuils admissibles, des traitements de remédiation peuvent être nécessaires avant l'utilisation de la terre comme remblais. Un suivi régulier est essentiel pour garantir le respect des normes environnementales.
Exemple: La réglementation peut limiter la concentration de plomb à 100 mg/kg dans une terre remblais.
Gestion des déchets et recyclage
L'utilisation de matériaux recyclés dans la construction est encouragée. Cependant, l'incorporation de déchets dans la terre remblais nécessite une attention particulière. La nature des déchets, leur traitement préalable et leur compatibilité avec le matériau sont des facteurs importants à considérer.
La réglementation définit les conditions d'utilisation des déchets en remblais, garantissant la sécurité et l'absence de risques pour l'environnement. Un contrôle rigoureux est nécessaire pour éviter toute pollution ou dégradation de la qualité du remblai.
Exemple: Des déchets de démolition peuvent être réutilisés dans un remblai, à condition qu'ils soient correctement triés et traités.
La certification des terres remblais, délivrée par des organismes agréés, est un gage de qualité et de conformité aux normes. Elle garantit l'utilisation de matériaux répondant aux exigences techniques et environnementales, contribuant ainsi à la sécurité et à la durabilité des ouvrages de construction.