Article de recherche / Research Article

Charles Augustin de Coulomb, the artisan of modern geotechnical engineering

Charles Augustin de Coulomb, l’artisan de la géotechnique d’aujourd’hui

Norwegian Geotechnical Institute (NGI), Oslo, Norway

^* Corresponding author: suzanne.lacasse@ngi.no

Abstract

The paper puts in perspective the influence of Charles-Augustin de Coulomb on the research and practice of modern geotechnical engineering. In his “Essai” (1773), Coulomb presented clear propositions on friction and cohesion on a sliding plane, giving birth to today’s soil mechanics. Coulomb’s theory started with the suggestion that the strength on a slip plane must involve a combination of friction and cohesion. Coulomb used calculus to obtain active earth pressure and show how friction and cohesion together affect lateral earth pressure. Coulomb was a gifted experimental scientist and wrote, when discussing friction, cohesion and interlocking that “only experiment can help us to decide the reality of the different causes” [for resistance]. With his fundamental equation [±t = c + µσ = c + tanϕ σ], Coulomb brought his theory to design. Design guidelines and standards are written in terms of cohesion and friction, and Coulomb’s fundamental slip plane model still dominates today’s soil mechanics. Coulomb’s insight led to further developments by Terzaghi, Hvorslev, Skempton, and the ensuing work at Imperial College and Cambridge University in the UK, at Harvard and at MIT (Lambe, Whitman, and Ladd) in the USA. Coulomb’s work, originally for masonry, has enabled the geotechnical profession to map soil behaviour, and continues to inspire new generations of researchers to look into improved and novel models and interpretations of the shear strength of soil and rock.

Résumé

L’article met en perspective l’influence de Charles-Augustin de Coulomb sur la recherche et la pratique de la géotechnique moderne. Dans son Essai (1773), Coulomb présente des propositions claires sur le frottement et la cohésion sur un plan de glissement, donnant naissance à la mécanique des sols actuelle. La théorie de Coulomb a commencé avec la suggestion que la force sur un plan de glissement doit impliquer une combinaison de frottement et de cohésion. Coulomb a utilisé ses calculs pour obtenir la pression active de la terre et montrer comment le frottement et la cohésion affectent ensemble la pression latérale des terres. Coulomb était également un expérimentateur doué et écrivait, lorsqu’il parlait de friction, de cohésion et d’enchevêtrement, que « seule l’expérience peut nous aider à décider de la réalité des différentes causes » [de la résistance]. Avec son équation fondamentale [±t = c + µσ = c + tanϕ σ], Coulomb a appliqué sa théorie au dimensionnement. Les recommandations et les normes de conception sont écrites en termes de cohésion et de frottement et le modèle de plan de glissement fondamental de Coulomb domine toujours la mécanique des sols d’aujourd’hui. La perspicacité de Coulomb a conduit à d’amples développements par Terzaghi, Hvorslev, et Skempton, et aux travaux qui ont suivi à l’Imperial College et l’Université de Cambridge au Royaume-Uni et à Harvard et au MIT (Lambe, Whitman et Ladd) aux États-Unis. Les travaux de Coulomb, à l’origine pour la maçonnerie, permettent à la profession géotechnique de cartographier le comportement des sols et continuent d’inspirer de nouvelles générations de chercheurs à se pencher sur des interprétations améliorées et nouvelles de la résistance au cisaillement à la fois des sols et des roches.