Un sable dont les grains font presque tous la même taille porte le sigle SP dans la classification USCS, pour sable propre mal gradué. Il draine bien et se compacte correctement, mais lâche et gorgé d'eau lors d'un séisme, il perd sa portance et se comporte comme un liquide. On détaille ici comment lire ce sigle, ce que veut dire mal gradué pour un sable, et pourquoi ce sol demande de la vigilance en zone sismique.
Sommaire
Ce que dit le sigle SP
Un symbole USCS tient en deux lettres. Pour le SP, la première donne la nature du sol, la seconde son tri.
- S pour sable (sand), des grains compris entre 0,075 mm et 4,75 mm
- P pour mal gradué (poorly graded), des grains de taille trop voisine les uns des autres
Un sable est dit propre quand il contient moins de 5 pour cent de fines, c'est-à-dire de grains qui passent le tamis de 0,075 mm. Le SP appartient à cette famille des sables propres, aux côtés du sable bien gradué SW. Les autres codes du métier sont rangés dans le lexique des termes géotechniques.
En bref : le SP relève de la norme ASTM D2487. C'est un sol grossier, du sable, et propre. On le retrouve dans les sables de rivière triés par le courant ou les sables de dune, où l'eau et le vent ont gommé les écarts de taille entre les grains.
Uniforme ou à lacune, une question de tri
Un sable propre bascule en SP dès qu'il rate les critères du sable bien gradué. Deux formes mènent au même classement.
- Le sable uniforme, dont la gamme de tailles reste trop étroite, des grains presque tous identiques
- Le sable à lacune, où une tranche entière de tailles manque dans la courbe granulométrique
Le tri se lit sur la courbe granulométrique à travers deux coefficients, le coefficient d'uniformité Cu et le coefficient de courbure Cc. Ils se calculent à partir des diamètres D10, D30 et D60 du sol.
À noter : pour un sable, le bien gradué SW demande un Cu au moins égal à 6 et un Cc compris entre 1 et 3. Dès que le Cu reste sous 6, ou que le Cc sort de l'intervalle 1 à 3, le sable propre tombe en SP. Le seuil de Cu est plus exigeant que pour le gravier, fixé lui à 4.
Un sable qui draine bien mais reste meuble
Un SP propre laisse filer l'eau. Ses vides restent ouverts et reliés entre eux, l'eau les traverse vite. Cette circulation libre explique sa perméabilité élevée.
- Bon drainage, vides ouverts et connectés
- Faible compressibilité, il ne se tasse pas comme une argile
- Portance correcte une fois bien compacté
Sa granulométrie étroite a un revers. Faute de petits grains pour combler les espaces entre les gros, un SP atteint une densité plus basse qu'un SW. Il se réarrange facilement sous une charge ou une vibration, et c'est là que tout se joue lors d'un séisme.
La liquéfaction, le vrai point d'attention
C'est le défaut majeur du sable mal gradué. Fin, lâche et gorgé d'eau, un SP figure parmi les sols les plus exposés à la liquéfaction sous séisme.
Attention : pendant les secousses, les grains du sable saturé se réarrangent et perdent contact. L'eau coincée entre eux ne s'évacue pas assez vite, sa pression monte, les grains ne se touchent presque plus, et le sol passe d'un état solide à un comportement de liquide. La portance s'effondre, les fondations s'enfoncent ou basculent.
Le mécanisme complet et ses conséquences sur les ouvrages sont détaillés dans la fiche sur la liquéfaction des sols.
Un sable uniforme se liquéfie plus facilement
Tous les sables ne réagissent pas de la même façon. Les plus exposés partagent quatre traits.
- Une granulométrie fine et uniforme, comme celle du SP
- Un état lâche, peu dense, mal compacté
- Une saturation en eau, sous le niveau de la nappe
- Une situation en zone sismique active
Un sable bien gradué résiste mieux. Ses grains de tailles variées s'imbriquent, bougent moins et laissent moins monter la pression de l'eau.
Ce que l'Eurocode 8 demande en zone sismique
En France, la construction parasismique suit l'Eurocode 8, en vigueur depuis 2011 sur un territoire découpé en cinq zones de sismicité, de très faible à forte. L'Eurocode 8 demande d'évaluer la susceptibilité à la liquéfaction quand le sol de fondation comprend des couches de sable lâche saturé sous la nappe, proche de la surface.
Cette évaluation s'appuie sur des essais en place, surtout l'essai SPT et le pénétromètre statique CPT. Pour un bâtiment sur fondations superficielles, l'Eurocode 8 permet d'écarter cette analyse quand les sables saturés se trouvent à plus de 15 mètres sous la surface. Le zonage sismique commune par commune se consulte sur le portail Géorisques de l'État.
SP face au SW, deux comportements
À propreté égale, tout les sépare une fois le sol sous charge ou sous séisme. Le SW étale les tailles de grains, le SP les resserre. Les deux codes viennent du même cadre, présenté dans la classification USCS et GTR.
| Comportement | Sable SP (mal gradué) | Sable SW (bien gradué) |
|---|---|---|
| Tri des grains | Tailles voisines, uniforme ou à lacune | Gamme étalée, du fin au grossier |
| Coefficient Cu | Inférieur à 6 | Au moins 6 |
| Densité après compactage | Plus basse | Plus élevée |
| Drainage | Bon | Bon |
| Tenue face à la liquéfaction | Faible | Meilleure |
| Réemploi en remblai | Correct, à compacter avec soin | Favorable |
Retenez la logique. Le SW s'imbrique et reste stable, le SP glisse et se réarrange. C'est l'écart d'étalement des tailles, marqué par le seuil de Cu à 6, qui sépare les deux familles de sables propres.
Reconnaître et limiter le risque avant de bâtir
Face à un sable SP en zone sismique, deux réflexes. Savoir le repérer, puis traiter le terrain si l'étude géotechnique le réclame.
Reconnaître un terrain à risque
Une fois le risque confirmé, plusieurs parades existent. Elles visent toutes à resserrer les grains ou à chasser l'eau.
Reconnaître le sol et la nappe
Des sondages et des essais en place situent la couche de sable lâche et le niveau d'eau. Cette étape conditionne tout le reste.
Densifier le sol
On compacte ou on vibre le terrain pour resserrer les grains et faire chuter le risque de réarrangement sous séisme.
Drainer ou rabattre la nappe
En limitant la saturation du sable, on coupe le moteur de la liquéfaction, la montée de la pression de l'eau.
Adapter le sol ou la fondation
Traitement du terrain, colonnes ballastées ou fondations descendues sous la couche sensible, selon ce que demande l'étude.
La première parade reste la reconnaissance du sol en amont, avant tout terrassement. Un sable SP repéré tôt se traite. Le même sable ignoré devient un risque pour la maison.
Bon à savoir : le Cerema décrit les méthodes de traitement des sols contre la liquéfaction, densification, drainage et colonnes ballastées, dans une présentation technique publique (PDF, Cerema).
Questions fréquentes
Qu'est-ce qu'un sol SP
Que veut dire sable mal gradué
Pourquoi un sable est-il classé SP et non SW
Que signifie la lettre P dans le sigle SP
Un sable SP draine-t-il bien
Le sol SP convient-il aux fondations
Pourquoi un sable SP est-il sensible à la liquéfaction
La liquéfaction d'un sable SP concerne-t-elle toute la France
Comment évalue-t-on le risque de liquéfaction d'un sable SP
Comment réduit-on le risque de liquéfaction d'un sable lâche
Quelle est la différence de comportement entre SP et SW
Comment passe-t-on d'un SP à un SW
À retenir
- Le SP, dans la classification USCS et la norme ASTM D2487, désigne un sable propre mal gradué, aux grains de taille trop voisine.
- Un sable propre est SP dès que son Cu reste sous 6 ou son Cc sort de l'intervalle 1 à 3, sous deux formes, uniforme ou à lacune.
- Il draine bien et se tasse peu, mais atteint une densité plus basse qu'un sable bien gradué SW et reste meuble.
- Lâche, fin et saturé en zone sismique, il figure parmi les sols les plus exposés à la liquéfaction, évaluée selon l'Eurocode 8.
- La parade commence par la reconnaissance du sol, puis densification, drainage ou fondation adaptée selon l'étude.
