Analyse critique de la théorie de consolidation unidimensionnelle de Terzaghi

Critical analysis of Terzaghi's one-dimensional consolidation theory

¹ Professeur, Département de Génie civil, Université Laval , Québec
² Etudiant gradué, Département de Génie civil, Université Laval , Québec
³ IPC, chef de la section des ouvrages en terre, LCPC, Paris , France
⁴ Professeur, Département de Génie civil, Université Laval , Québec
⁵ Professeur agrégé, Département de Génie civil, Université Laval , Québec

Résumé

La prévision des vitesses de tassement des ouvrages sur sols fins est habituellement effectuée avec la théorie de la consolidation unidimensionnelle de Terzaghi, mais ces calculs conduisent fréquemment à des résultats peu satisfaisants.

L'utilisation d'une méthode de résolution numérique a permis de traiter la consolidation unidimensionnelle avec des hypothèses moins restrictives que celles de Terzaghi et de mieux comprendre l'influence de certains facteurs (surconsolidation du sol. notamment) sur le déroulement de la consolidation.

L'article présente les résultats de cette étude théorique.

Après un rappel de la théorie de Terzaghi, de ses hypothèses et de leurs implications, il décrit les résultats de calculs effectués à l'aide du programme CONMULT, dans lequel le sol a une loi de compressibilité linéaire en coordonnées semi-logarithmiques, une perméabilité variable avec l'indice des vides et un coefficient de consolidation variable et recalculé à chaque itération du calcul : pour le chargement œdométrique d'une éprouvette de sol fortement surconsolidé, le comportement calculé diffère sensiblement des prévisions de la théorie de Terzaghi, au niveau notamment de l'évolution des isochrones de surpression interstitielle.

Les auteurs concluent que la théorie de Terzaghi ne permet pas une prévision satisfaisante de l'évolution des surpressions interstitielles au cours du temps et que cela est dû notamment au fait que le coefficient de consolidation c_v n'est pas un paramètre intrinsèque du sol et qu'il varie à chaque instant.

Abstract

Predictions of the settlement rate of compressible foundation soils are usually made on the basis of Terzaghi's one-dimensional consolidation theory, although these calculations frequently give results that are not very satisfactory.

The use of a numerical method enabled the authors to solve the problem of one-dimensional consolidation with less restrictive hypotheses than those of Terzaghi's theory and to understand better the influence of the process of consolidation of such factors as soil over consolidation.

The paper presents the results of this theoretical study.

After a detailed description of Terzaghi's theory, with its hypotheses and their implications, the results obtained by means of the computer program CONMULT are presented. In this program, soil compressibility is described as a logarithmic law, the coefficient of permeability varies with the void ratio and the coefficient of consolidation varies continuously (it is calculated at each step of the computation). The calculated oedometric behaviour of a specimen of heavily overconsolidated soil significantly differs from that predicted on the basis of Terzaghi's theory, especially for the variation of pore pressure.

The authors conclude that Terzaghi's theory does not predict satisfactorily the variation of pore pressure with time and it is in particular due to the fact that the coefficient of consolidation c_v is not an intrinsic soil parameter but on the contrary varies continuously.