L'essai œdométrique est un essai de laboratoire qui écrase un échantillon de sol fin dans un anneau rigide pour mesurer de combien il va tasser sous un bâtiment, et en combien de temps. Il vise les argiles, les limons et les vases, ces sols qui continuent de s'enfoncer des années après la construction. Ce guide détaille le déroulement de l'essai, la lecture de sa courbe, les trois chiffres clés du rapport et leur traduction en centimètres et en années.
Les points clés à retenir
- Paliers de 24 heures en général : la charge augmente par étapes et un essai complet s'étale sur une à deux semaines.
- Cc, σ'p et Cv donnent l'ampleur du tassement, le seuil où il s'accélère et le temps qu'il met à se produire.
- Sur une même argile de 4 m, notre exemple chiffré passe de 6 à 20 cm de tassement selon l'histoire du sol.
- Norme NF EN ISO 17892-5, publiée en mars 2017 et toujours en vigueur, encadre l'essai en France.
Sommaire
- Ce que l'essai mesure sur votre sol
- Le déroulement en laboratoire
- La courbe de compressibilité
- Les trois chiffres clés du rapport
- Un tassement calculé pas à pas
- La durée du tassement et comment la raccourcir
- Les sols qui passent par l'œdomètre
- Norme et contenu du rapport d'essai
- Trois guides publics à consulter
- Questions fréquentes
Ce que l'essai œdométrique mesure sur votre sol
L'essai œdométrique répond à deux questions concrètes sur un sol fin. De combien le terrain va s'enfoncer sous une charge, et sur combien de temps. C'est la base du calcul de tassement d'une maison, d'un immeuble ou d'un remblai posé sur de l'argile, du limon ou de la vase.
L'échantillon testé arrive d'un sondage carotté réalisé pendant la reconnaissance géotechnique du terrain. L'essai prend place parmi les essais de laboratoire menés sur un échantillon de sol prélevé, à côté de ceux qui mesurent la résistance du sol au cisaillement. L'œdomètre, lui, regarde une seule chose : l'écrasement.
Quoi
La compressibilité d'un sol fin, soit de combien il tasse sous une charge, et la vitesse de ce tassement.
Qui
Le laboratoire du bureau d'études géotechniques, sur une carotte de sol prélevée par sondage.
Quand
Avant de bâtir sur un sol mou, le plus souvent dans une étude de conception G2.
Durée
Une à deux semaines d'essai, avec des paliers de charge de 24 heures en général.
Combien
Rarement facturé à part : il entre dans une étude G2 sur maison, souvent entre 1 500 et 3 600 € selon le nombre de sondages et d'essais.
Concrètement, le rapport d'essai livre :
- L'amplitude du tassement, soit l'enfoncement attendu en centimètres sous le poids prévu.
- De quoi estimer la durée du tassement, de quelques mois à plusieurs années selon le drainage du terrain.
- L'état du sol, c'est-à-dire s'il a déjà supporté une charge plus forte par le passé ou non.
Le déroulement en laboratoire, palier par palier
L'idée tient en une image. Un petit cylindre de sol est enfermé dans un anneau métallique rigide, écrasé par le haut, et le laboratoire mesure de combien il s'aplatit. L'anneau bloque tout étalement sur les côtés, donc le sol ne se déforme que vers le bas.
- 1
Prélever une carotte intacte
Un prélèvement intact, le plus souvent par carottage, remonte un échantillon de la couche étudiée sans le remanier. Une carotte écrasée ou séchée pendant le transport fausse la mesure.
- 2
Tailler l'éprouvette
Le technicien découpe une galette de sol de 2 cm de haut environ, glissée dans un anneau d'au moins 60 mm de diamètre. Le modèle de 70 mm est courant en laboratoire.
- 3
Noyer l'éprouvette entre deux pierres poreuses
Une pierre en haut, une en bas. L'éprouvette reste sous eau et l'eau du sol s'évacue librement par les deux faces.
- 4
Charger par paliers successifs
La charge verticale augmente à chaque palier, souvent en doublant. Chaque palier dure en général 24 heures, plus si le sol n'a pas fini de se tasser. Un comparateur relève l'enfoncement, serré au début puis espacé.
- 5
Décharger et tracer la courbe
Les charges sont retirées par paliers et le sol regonfle un peu. Les mesures donnent la courbe de compressibilité, qui résume le comportement du sol.
À noter : la durée de chaque palier laisse à l'eau le temps de s'échapper, 24 heures dans la pratique courante. Avec sept à huit paliers de chargement puis le déchargement, l'essai complet prend une à deux semaines. Les laboratoires font tourner plusieurs œdomètres en parallèle pour tenir les délais.
Cette lenteur reproduit ce qui se passe sous un bâtiment. Dans une argile, l'eau coincée entre les grains met du temps à partir. Dans un sable, elle s'en va presque tout de suite.
La courbe de compressibilité en trois parties
Le résultat phare de l'essai est une courbe. Elle relie l'indice des vides du sol, autrement dit la part de trous remplis d'eau, à la charge appliquée, sur une échelle logarithmique. Elle se lit en trois parties.
| Partie de la courbe | Ce qui se passe dans le sol | Repère mesuré |
|---|---|---|
| Recompression | Le sol retrouve une charge déjà connue, il s'aplatit peu | Pente douce, indice Cs |
| Compression vierge | Le sol dépasse la charge maximale de son histoire et s'écrase franchement | Pente raide, indice Cc |
| Déchargement | La charge est retirée, le sol regonfle légèrement | Petit rebond, tassement en grande partie définitif |
Le coude entre la pente douce et la pente raide est le point clé. Il marque la pression de préconsolidation, la charge la plus forte que le sol ait jamais portée. Le coude marque un changement de comportement : sous ce seuil, le sol tasse peu, au-delà, il se comprime nettement plus. L'épaisseur de la couche et la charge apportée font le reste.
Les trois chiffres clés du rapport
Trois valeurs sortent de l'essai et pilotent tout le calcul. Chacune répond à une question différente.
- Cc : de combien le sol s'écrase au-delà du seuil.
- σ'p : à partir de quelle charge il commence à s'écraser fort.
- Cv : à quelle vitesse ce tassement se produit.
L'indice de compression Cc, la pente qui chiffre l'écrasement
L'indice de compression Cc est la pente de la partie raide de la courbe. Plus Cc est grand, plus le sol est compressible. C'est un nombre sans unité : un Cc de 0,3 signifie que l'indice des vides perd 0,3 quand la charge est multipliée par dix.
| Type de sol | Compressibilité | Cc indicatif |
|---|---|---|
| Sable dense, grave | Négligeable | Moins de 0,05 |
| Limon, argile ferme | Modérée | Environ 0,1 à 0,3 |
| Argile molle | Forte | Environ 0,3 à 1 |
| Vase, tourbe, sol organique | Maximale | Souvent plus de 1 |
Ces fourchettes sont des ordres de grandeur de la mécanique des sols, pas des seuils réglementaires. Pour certaines argiles, une formule empirique classique relie Cc à la limite de liquidité (Cc ≈ 0,009 × (wL − 10)). Elle dégrossit un avant-projet, jamais un dimensionnement.
Le rebond, lui, se lit sur l'indice de gonflement Cs, la pente douce. Il vaut en général Cc divisé par 5 à 10. C'est pour cette raison qu'un sol déjà comprimé par le passé tasse peu quand il est rechargé sous son ancienne limite.
La pression de préconsolidation σ'p, la mémoire du sol
La pression de préconsolidation σ'p est la plus forte contrainte qu'un sol a supportée dans son histoire, exprimée en kilopascals (kPa). Un sol garde cette trace après une charge disparue : anciennes couches érodées, glacier fondu, long assèchement, nappe autrefois plus basse.
Le laboratoire la repère par la construction graphique de Casagrande, proposée en 1936 :
- repérer le point de courbure maximale du coude,
- y tracer la tangente, une horizontale, puis la bissectrice de leur angle,
- lire σ'p à l'intersection de la bissectrice et du prolongement de la pente raide.
Le passage entre les deux pentes est progressif, pas une cassure nette. La valeur lue reste donc approchée, et dépend de la qualité de la carotte.
Le rapport de surconsolidation, ou OCR, compare σ'p à la charge que le sol porte aujourd'hui sous le poids des terres.
| État du sol | OCR | Effet sur le tassement |
|---|---|---|
| Normalement consolidé | Égal à 1 | Tassement important dès qu'une charge s'ajoute |
| Surconsolidé | Supérieur à 1 | Tassement faible tant que la charge reste sous σ'p |
| Sous-consolidé | Inférieur à 1 | Cas des vases et remblais récents qui tassent encore sous leur propre poids |
Attention : il n'existe pas de σ'p type par famille de sol. Deux argiles voisines affichent des valeurs différentes selon leur histoire. Le chiffre du projet vient toujours de l'essai sur la carotte du terrain, jamais d'un tableau.
Le coefficient de consolidation Cv, la vitesse du tassement
Le coefficient de consolidation Cv règle la vitesse de la consolidation : il combine la perméabilité du sol et sa compressibilité, et dit en combien de temps le tassement se produit. Il ne dit rien de son ampleur. Son unité surprend : une surface par unité de temps, en m²/s, en m²/an ou en cm²/s.
Cv se tire de la courbe tassement-temps de chaque palier, par la méthode de Casagrande (temps en échelle logarithmique) ou celle de Taylor (racine du temps). Il dépend du palier de charge, c'est pourquoi le rapport doit préciser à quelle contrainte il se rapporte.
Bon à savoir : dans une synthèse publiée en 2009 (Shukla, Sivakugan et Das, université James Cook), les rares comparaisons disponibles montrent un Cv de chantier environ dix fois plus élevé que celui du laboratoire. Ce rapport varie d'un sol à l'autre. Un calendrier de chantier bâti sur le Cv de laboratoire penche donc du côté prudent, et le suivi du tassement sur place reste le meilleur juge.
Un tassement calculé pas à pas sur une argile
Le tassement se calcule couche par couche avec trois données : l'épaisseur de la couche molle, les indices Cc et Cs, et la position de la charge finale par rapport à σ'p. L'exemple ci-dessous est illustratif, avec des valeurs choisies par nos soins pour montrer le poids de la préconsolidation.
| Donnée | Argile surconsolidée | Même argile, normalement consolidée |
|---|---|---|
| Épaisseur de la couche | 4 m | 4 m |
| Indice des vides initial | 1,0 | 1,0 |
| Charge actuelle à mi-couche | 50 kPa | 50 kPa |
| Pression de préconsolidation σ'p | 80 kPa (OCR 1,6) | 50 kPa (OCR 1) |
| Charge après construction | 90 kPa | 90 kPa |
| Indices utilisés | Cs = 0,05 jusqu'à 80 kPa, puis Cc = 0,40 | Cc = 0,40 sur toute la plage |
| Tassement calculé | Environ 6 cm | Environ 20 cm |
Ce calcul suppose une couche homogène, des indices constants et une charge lue à mi-couche. Même sol, même maison, et un tassement multiplié par trois. Toute la différence tient au coude de la courbe. C'est pour cette raison que la valeur de σ'p compte autant que celle de Cc dans un rapport.
Attention : l'essai écrase un petit cylindre dans une seule direction, alors que sous un bâtiment le sol se déforme dans les trois dimensions et les couches changent d'un point à l'autre. Le chiffre obtenu reste un ordre de grandeur solide, pas une prévision au millimètre. Le calcul d'un projet réel revient à l'ingénieur géotechnicien, à partir des sondages du terrain et des tassements admissibles de l'ouvrage.
Le vrai danger n'est pas le tassement uniforme, où la maison descend droit, mais le tassement inégal d'un angle à l'autre. C'est lui qui ouvre les fissures dans les murs. La tour de Pise reste l'exemple le plus connu d'un tassement inégal sur un sol compressible.
La durée du tassement et comment la raccourcir
Le temps pour atteindre 90 % du tassement final se calcule avec Cv et la distance que l'eau parcourt pour sortir de la couche. Cette distance intervient au carré : doubler le chemin de l'eau multiplie la durée par quatre.
Reprenons notre argile de 4 m, avec un Cv de 1 m²/an (valeur illustrative) :
- Drainée par le haut et par le bas (sable dessus et dessous) : l'eau parcourt au plus 2 m, et 90 % du tassement est atteint en un peu plus de 3 ans.
- Drainée d'un seul côté (posée sur une roche saine qui laisse peu passer l'eau) : l'eau parcourt 4 m, et il faut près de 14 ans.
Le tassement se poursuit ensuite plus lentement par fluage, sous charge constante. C'est la consolidation secondaire, plus marquée dans les sols organiques comme les vases et les tourbes.
Cv reste une propriété du sol, impossible à changer. Pour gagner du temps, les entreprises agissent sur le chemin de l'eau :
- Des drains verticaux plantés dans la couche molle rapprochent les sorties d'eau.
- Un préchargement, remblai provisoire posé avant les travaux, force le tassement à se produire avant la construction.
Selon la maille des drains et l'épaisseur traitée, l'association des deux ramène une durée de plusieurs années à quelques mois.
Les sols qui passent par l'œdomètre
L'œdomètre sert surtout à étudier les sols fins saturés, notamment argileux. Sur un sable, il sert rarement : le tassement y est rapide et s'évalue plutôt par des essais menés sur le terrain.
| Type de sol | Comment il se tasse | Essai œdométrique adapté |
|---|---|---|
| Argile, limon, vase saturés | Lentement sous charge, parfois sur des années | Oui, c'est son terrain de prédilection |
| Sable, gravier | Presque tout de suite, pendant le chantier | Rarement, les essais sur le terrain sont mieux adaptés |
| Tourbe, sol organique | Fortement compressible, fluage marqué | Oui, avec une lecture prudente des résultats |
Bon à savoir : un sol mou ne se voit pas toujours en surface. Une parcelle plate et sèche en été cache parfois une vase compressible un mètre plus bas, repérée par un sondage. L'analyse en laboratoire transforme ce constat en centimètres de tassement.
Une argile qui tasse sous une charge gonfle parfois aussi quand elle s'humidifie. Ce gonflement se mesure dans le même appareil, par un essai de gonflement à l'œdomètre conduit avec un protocole différent.
Norme et contenu du rapport d'essai
L'essai suit la norme NF EN ISO 17892-5, essai de chargement par palier à l'œdomètre, publiée en mars 2017 et confirmée en 2022. Elle s'inscrit dans le cadre de l'Eurocode 7. Certains rapports citent encore l'ancienne référence française XP P 94-090-1, sur le même principe de chargement par paliers.
Ce qu'un bon rapport œdométrique doit montrer
Les pièges qui faussent un résultat
- Une carotte remaniée : le coude s'arrondit et σ'p devient difficile à lire.
- Un seul essai pour une couche épaisse : une argile change d'un mètre à l'autre.
- Cc appliqué sur toute la plage : sur un sol surconsolidé, le tassement calculé est alors trop fort.
- Une confusion de drainage : une face ou deux faces, la durée varie d'un facteur quatre.
Trois guides publics à consulter
Pour aller dans le détail technique derrière la courbe, trois documents du Cerema et du BRGM, deux organismes publics, restent en accès libre.
Ce guide explique comment repérer et caractériser une argile ou une vase molle avant de bâtir dessus. Il détaille la reconnaissance du terrain et le comportement d'un sol compressible quand un remblai le charge.
Ce que vous y trouverez : les comportements typiques d'un sol compressible et les points à vérifier avant les travaux.
Télécharger le PDFCe rapport présente la théorie de la consolidation de Terzaghi, celle qui décrit comment l'eau s'échappe d'un sol fin. Il l'applique à des sols en plusieurs couches, avec des exemples de remblais sur sols mous et de rabattement de nappe.
Ce que vous y trouverez : le calcul couche par couche, le degré de consolidation et la place du module œdométrique et du Cv.
Télécharger le PDFCe guide montre comment l'ingénieur calcule le tassement d'une semelle. Son chapitre sur les tassements cite la méthode œdométrique, qui part de l'indice des vides initial, de σ'p, de Cc et de Cs.
Ce que vous y trouverez : les méthodes de calcul des tassements et la place de l'essai œdométrique face au pressiomètre.
Télécharger le PDFQuestions fréquentes
Qu'est-ce que l'essai œdométrique
Combien de temps dure un essai œdométrique
Comment lire une courbe œdométrique
Que représente l'indice de compression Cc
Quelle différence entre Cc et Cs
Qu'est-ce que la pression de préconsolidation
Que signifie un OCR supérieur à 1
Quelle est l'unité du coefficient de consolidation Cv
Comment calcule-t-on le temps de tassement
Quels sols nécessitent un essai œdométrique
Quel est le prix d'un essai œdométrique
Quelle norme encadre l'essai œdométrique
À retenir
- L'essai œdométrique écrase une carotte de sol fin par paliers, de 24 heures en général, sur une à deux semaines.
- Cc chiffre l'écrasement, σ'p fixe le seuil où il s'accélère, Cv donne la durée du tassement.
- Situer la charge du projet par rapport à σ'p change le tassement calculé du simple au triple.
- La durée dépend du chemin de l'eau au carré : drains et préchargement la raccourcissent.
- L'essai vise les argiles, limons et vases, selon la norme NF EN ISO 17892-5.
