Sur un rapport de sol, la limite de liquidité s'écrit WL ou LL, souvent entre 25 et 70 pour cent. Ce chiffre marque la teneur en eau au-delà de laquelle un sol fin remanié cesse d'être malléable et se met à couler comme une boue. On explique ici ce qu'elle mesure, comment le laboratoire l'obtient et ce que change le seuil de 50.
Sommaire
La limite de liquidité, frontière entre sol plastique et sol liquide
La limite de liquidité, notée LL ou WL, est la teneur en eau qui sépare l'état plastique de l'état liquide d'un sol fin remanié. Au-dessus de cette teneur en eau, le sol s'écoule sous son propre poids. En dessous, il reste plastique, on le modèle sans qu'il coule.
C'est l'une des limites d'Atterberg, du nom du chercheur suédois qui a posé l'idée au début du vingtième siècle. Elle s'applique aux sols fins, argiles et limons, là où l'eau gouverne le comportement. Sur un sable ou un gravier, elle n'a pas de sens, ces sols se classent par la taille des grains. Vous croiserez ce repère parmi les autres définitions du lexique géotechnique.
En bref : la limite de liquidité est une teneur en eau, exprimée en pourcentage. Elle marque le seuil au-delà duquel un sol fin gorgé d'eau passe de pâte modelable à boue qui coule.
Les trois états d'un sol fin selon sa teneur en eau
Un même sol fin change de comportement selon l'eau qu'il contient. Sec, il est dur et friable. Mouillé, il devient pâteux. Détrempé, il coule. Atterberg a fixé des teneurs en eau qui bornent ces états.
| État du sol fin | Comportement | Teneur en eau |
|---|---|---|
| Solide ou friable | Se rompt et s'effrite quand on le travaille | En dessous de la limite de plasticité |
| Plastique | Se modèle et garde sa forme sans se fissurer | Entre limite de plasticité et limite de liquidité |
| Liquide | S'étale et coule sous son propre poids | Au-dessus de la limite de liquidité |
Deux bornes encadrent l'état plastique. La limite de plasticité marque le bas, le passage du solide friable au plastique. La limite de liquidité marque le haut, le passage du plastique au liquide.
- La limite de liquidité borne le haut de l'état plastique.
- Plus un sol fixe d'eau avant de couler, plus sa limite de liquidité est haute.
- L'écart entre les deux limites donne l'indice de plasticité, la largeur de la plage plastique.
Reste à voir comment le laboratoire fixe cette valeur.
L'essai en laboratoire, coupelle de Casagrande et cône
La limite de liquidité se mesure en laboratoire, sur un sol remanié, malaxé avec de l'eau jusqu'à former une pâte homogène. On travaille la fraction fine, les grains au-dessus de 0,4 millimètre retirés. Deux méthodes coexistent, toutes deux décrites par la norme NF EN ISO 17892-12, qui a remplacé les anciennes normes françaises NF P94-051 et NF P94-052.
La coupelle de Casagrande
On étale la pâte dans une coupelle en laiton, on y trace une rainure, puis on laisse la coupelle retomber d'une hauteur fixe contre un socle. On compte les chocs jusqu'à ce que la rainure se referme sur une longueur de 10 millimètres. La limite de liquidité correspond à la teneur en eau pour laquelle cette fermeture survient à 25 chocs. La méthode date de 1932 et dépend en partie du geste de l'opérateur.
Le cône de pénétration
Un cône métallique de masse et d'angle fixes est lâché à la surface de la pâte. On mesure son enfoncement. La teneur en eau qui correspond à une pénétration de référence donne la limite de liquidité. Cette méthode dépend moins du geste de l'opérateur. Sa meilleure reproductibilité explique pourquoi de nombreux laboratoires la privilégient.
| Méthode | Geste mesuré | Repère de lecture |
|---|---|---|
| Coupelle de Casagrande | Chocs jusqu'à fermeture d'une rainure de 10 mm | Teneur en eau à 25 chocs |
| Cône de pénétration | Enfoncement d'un cône lâché sur la pâte | Teneur en eau à une pénétration fixée |
Les deux voies visent la même valeur. Sur un même sol, elles donnent des résultats proches.
Les valeurs courantes et le seuil de 50
La limite de liquidité grimpe des limons peu plastiques vers les argiles de forte plasticité. Les chiffres ci-dessous donnent des ordres de grandeur indicatifs, tirés de la littérature de mécanique des sols, pas des seuils réglementaires. La valeur réelle vient toujours de l'essai sur l'échantillon.
| Famille de sol fin | Plasticité | Limite de liquidité indicative |
|---|---|---|
| Limon peu plastique, sable fin limoneux | Faible | Autour de 25 à 40 |
| Argile peu plastique, dite argile maigre | Faible à moyenne | En dessous de 50 |
| Limon de forte plasticité | Forte | Au-dessus de 50 |
| Argile de forte plasticité, dite argile grasse | Forte | 50 et au-delà |
Un seuil sert de repère. Dans la classification USCS, la valeur de 50 sépare les sols de faible plasticité, marqués de la lettre L, des sols de forte plasticité, marqués de la lettre H.
- En dessous de 50, le sol est rangé en faible plasticité.
- À 50 et au-dessus, il passe en forte plasticité.
- Les argiles gonflantes riches en montmorillonite montent bien plus haut et dépassent souvent 100.
Ce seuil de 50 ne reste pas au laboratoire, il commande la place du sol dans les classifications.
Le rôle de la limite de liquidité dans la classification des sols
Pour un sol fin, on ne classe pas par la taille des grains. On classe par la plasticité, et la limite de liquidité en est la première clé. Reportée face à l'indice de plasticité sur l'abaque de Casagrande, elle place le sol parmi les argiles ou les limons, et juge leur sensibilité à l'eau.
La limite de liquidité sert donc à distinguer une argile d'un limon, et une argile plastique d'une argile peu plastique. C'est une donnée de base de l'identification des sols fins, reprise dans la classification USCS comme dans la classification GTR des terrassements. La classification européenne NF EN 16907-2 permet même de répartir les sols fins selon leur seule limite de liquidité, en quatre classes notées FL, FM, FH et FV.
À noter : une limite de liquidité haute signale un sol qui fixe beaucoup d'eau et la relâche en séchant. Ce comportement annonce un retrait-gonflement marqué, à l'origine de fissures sur les maisons posées sur argile.
Limite de liquidité, limite de plasticité et indice de plasticité
La limite de liquidité ne marche jamais seule. Elle forme un trio avec deux autres repères d'Atterberg, qui décrivent ensemble la réaction d'un sol fin à l'eau.
| Repère d'Atterberg | Ce qu'il marque | Notation |
|---|---|---|
| Limite de liquidité | Passage de l'état plastique à l'état liquide | LL ou WL |
| Limite de plasticité | Passage de l'état solide friable à l'état plastique | LP ou WP |
| Indice de plasticité | Largeur de la plage plastique, limite de liquidité moins limite de plasticité | IP |
La limite de liquidité fixe le haut de la plage plastique, la limite de plasticité en fixe le bas. L'écart entre les deux donne l'indice de plasticité, la grandeur reportée sur l'abaque face à la limite de liquidité. Lus ensemble, ces trois chiffres situent le sol et annoncent son comportement sous les fondations.
Repérer une limite de liquidité dans un rapport de sol
Questions fréquentes
Qu'est-ce que la limite de liquidité
Que signifie LL ou WL en géotechnique
Quelle est l'unité de la limite de liquidité
Comment mesure-t-on la limite de liquidité
Qu'est-ce que la coupelle de Casagrande
Quelle différence entre limite de liquidité et limite de plasticité
Comment la limite de liquidité sert-elle à classer un sol
Quelles valeurs de limite de liquidité selon le sol
Qu'est-ce que les limites d'Atterberg
Que représente le seuil de 50
La limite de liquidité se mesure-t-elle sur un sol remanié
Que veulent dire les lettres LL
À retenir
- La limite de liquidité, notée LL ou WL, est la teneur en eau au-delà de laquelle un sol fin remanié passe de l'état plastique à l'état liquide.
- C'est l'une des limites d'Atterberg, exprimée en pourcentage, mesurée en laboratoire sur la fraction fine d'un sol remanié.
- Deux méthodes la donnent, la coupelle de Casagrande à 25 chocs et le cône de pénétration, toutes deux sous la norme NF EN ISO 17892-12.
- Le seuil de 50 sépare, dans la classification USCS, les sols de faible plasticité des sols de forte plasticité.
- Avec la limite de plasticité et l'indice de plasticité, elle classe le sol fin et annonce sa sensibilité à l'eau.
