Théorie du tassement
Si la variation de contrainte dans le sol ou dans l'ouvrage en terre en construction, causée par une surcharge à la surface du sol, est connue, alors il est possible de déterminer la déformation du sol. La déformation du sol est généralement inclinée et sa composante verticale est appelée le tassement. En règle générale, le tassement est non stationnaire et dépend du temps. En d'autres termes, il ne survient pas immédiatement après l'ajout de la surcharge, mais dépend plutôt des caractéristiques de consolidation du sol. Les sols perméables et moins compressibles (sable, gravier) se déforment rapidement, tandis que les sols argileux saturés et peu perméables subissent une déformation progressive appelée consolidation.
Dépendance au temps du tassement des sols
Le tassement, produit par la charge appliquée, peut être subdivisé en trois composantes distinctes en fonction de la réponse en fonction du temps :
- Tassement instantané (initial)
- Tassement primaire (consolidation)
- Tassement secondaire (lié au fluage)
Tassement instantané
Lors du tassement instantané, le sol ne subit qu'une déformation par cisaillement, ce qui entraîne un changement de forme sans déformation volumétrique. La perte de pression interstitielle dans le sol est nulle.
Tassement primaire
Cette étape de la déformation du sol est caractérisée par une déformation du squelette du sol due au mouvement et à la compression des grains se traduisant par des changements de volume. Si les pores sont remplis d’eau (en particulier dans le cas de sols à faible perméabilité), l’eau sera évacuée des pores comprimés vers des endroits soumis à une pression plus basse (le sol subira une consolidation). Le tassement primaire de consolidation dépend donc du temps et se termine lorsque la pression interstitielle devient nulle.
Lorsque la consolidation primaire est terminée, la déformation du squelette ne provoque plus le changement de pression dans les pores (théoriquement à temps infini). Avec l'augmentation de la pression, les grains peuvent devenir si serrés qu'ils vont commencer à se déformer et les modifications volumétriques se poursuivront - on parle de déformation par fluage du squelette ou de consolidation secondaire (tassement). Contrairement à la consolidation primaire, la consolidation secondaire est soumise à une contrainte effective constante. Le tassement secondaire ne doit pas être négligé, en particulier pour les sols plastiques mous ou bourbeux. Dans le cas des sols surconsolidés, le tassement secondaire peut représenter jusqu'à 10% environ du tassement global, pour des sols normalement consolidés jusqu’à environ 20%.