La courbe de consolidation déterminée expérimentalement (points bleus) pour une argile saturée montre une procédure de calcul de la contrainte de préconsolidation.
La consolidation est le processus dans lequel la réduction du volume se produit par l’expulsion progressive ou l’absorption d’eau sous des charges statiques à long terme.
Lorsque le stress est appliqué sur un sol, les particules de sol se regroupent plus étroitement. Lorsque cela se produit dans un sol saturé d’eau, l’eau sera expulsée du sol. L’ampleur de la consolidation peut être prédite par de nombreuses méthodes différentes. Dans la méthode classique développée par Terzaghi, les sols sont testés avec un test d’œdomètre pour déterminer leur compressibilité. Dans la plupart des formulations théoriques, une relation logarithmique est supposée entre le volume de l’échantillon de sol et la contrainte effective portée par les particules de sol. La constante de proportionnalité (changement du rapport de vide par changement d’ordre de grandeur de la contrainte effective) est connue sous le nom d’indice de compression, étant donné le symbole λ {\displaystyle\lambda} lorsqu’il est calculé en logarithme naturel et C {\displaystyle C_{C}} lorsqu’il est calculé en logarithme de base 10.
Ceci peut être exprimé dans l’équation suivante, qui est utilisée pour estimer le changement de volume d’une couche de sol:
δ c = C c 1 + e 0 H log log(σ z f ‘σ z 0′) {\displaystyle \ delta _{c} = {\frac {c_ {c}} {1 + e_ {0} } } H \log \ gauche ({\frac {\sigma_{zf}’} {\sigma_{z0}’}} \ droite) \}
où
δc le règlement est-il dû à la consolidation. Cc est l’indice de compression. e0 est le rapport de vide initial. H est la hauteur du sol compressible. σzf est la contrainte verticale finale. σz0 est la contrainte verticale initiale.
Lorsque le stress est éliminé d’un sol consolidé, le sol rebondit, retrouvant une partie du volume perdu lors du processus de consolidation. Si la contrainte est réappliquée, le sol se consolidera à nouveau le long d’une courbe de recompression, définie par l’indice de recompression. Le gradient des lignes de gonflement et de recompression sur un diagramme de rapport de vide par rapport au logarithme de contrainte effective est souvent idéalisé pour prendre la même valeur, connue sous le nom d' »indice de gonflement » (étant donné le symbole κ{\displaystyle\kappa} lorsqu’il est calculé en logarithme naturel et C S{\displaystyle C_{S}} lorsqu’il est calculé en logarithme de base 10).
Cc peut être remplacé par Cr (l’indice de recompression) pour une utilisation dans des sols surconsolidés où la contrainte effective finale est inférieure à la contrainte de préconsolidation. Lorsque la contrainte effective finale est supérieure à la contrainte de préconsolidation, les deux équations doivent être utilisées en combinaison pour modéliser à la fois la partie de recompression et la partie de compression vierge des processus de consolidation, comme suit,
où σzc est la contrainte de préconsolidation du sol.
Cette méthode suppose que la consolidation se produit dans une seule dimension. Les données de laboratoire sont utilisées pour construire un graphique du rapport de contrainte ou de vide par rapport à la contrainte effective où l’axe de contrainte effective est sur une échelle logarithmique. La pente du tracé est l’indice de compression ou l’indice de recompression. L’équation pour le tassement de consolidation d’un sol normalement consolidé peut alors être déterminée comme suit:
Le sol dont la charge a été enlevée est considéré comme « surconsolidé ». C’est le cas pour les sols qui ont déjà eu des glaciers sur eux. Le stress le plus élevé auquel il a été soumis est appelé « stress de préconsolidation ». Le « rapport de sur-consolidation » (OCR) est défini comme la contrainte la plus élevée subie divisée par la contrainte actuelle. Un sol qui subit actuellement son stress le plus élevé est dit « normalement consolidé » et a un OCR de un. Un sol peut être considéré comme » sous-consolidé » ou » non consolidé » immédiatement après l’application d’une nouvelle charge, mais avant que la pression interstitielle excédentaire ne se dissipe. Parfois, la formation de strates de sol par dépôt naturel dans les rivières et les mers peut exister dans une densité exceptionnellement faible qui est impossible à atteindre dans un œdomètre; ce processus est connu sous le nom de « consolidation intrinsèque ».