Sur un terrain argileux, un bâtiment tasse parfois de plusieurs centimètres pendant des années après sa construction. L'indice de compression, noté Cc, est le chiffre du rapport de sol qui dit de combien un sol fin va s'enfoncer sous une charge. Il se lit sur la courbe d'un essai de laboratoire, l'œdomètre. On explique ici ce qu'il représente, pourquoi il n'a pas d'unité, et comment il sert à prévoir un tassement.
Sommaire
Ce que dit l'indice de compression sur un sol
L'indice de compression Cc mesure l'aptitude d'un sol fin à se tasser sous une charge. Concrètement, c'est la pente de la courbe qui relie l'indice des vides du sol au logarithme de la contrainte qui s'exerce dessus. Plus cette pente est forte, plus le sol perd du volume quand la charge monte.
Une argile molle ou un sol organique se tasse fortement pour une même hausse de charge. Un sable dense, lui, bouge à peine. Cc traduit cette différence en un seul nombre, lu sur la branche dite vierge de la courbe, celle des contraintes que le sol n'avait jamais subies.
- Un Cc élevé signale un sol mou et compressible, comme une argile molle.
- Un Cc faible signale un sol raide, comme un sable dense.
- Le tassement décrit par Cc est en grande partie irréversible. Dans un sol peu perméable, il se produit lentement, au fil de l'évacuation de l'eau.
Cc répond à une question précise, de combien le sol va s'enfoncer, pas à celle de sa rupture. Vous croiserez ce paramètre parmi les autres termes décrits dans les autres définitions du lexique géotechnique, à côté des paramètres de résistance comme la cohésion ou l'angle de frottement.
En bref : Cc dit de combien un sol fin s'enfonce sous une charge. Plus il est élevé, plus le sol est compressible. Sur la même charge, une argile molle tasse beaucoup plus qu'un sable.
L'indice de compression n'a pas d'unité
C'est un point qui surprend souvent. Cc ne s'exprime ni en mètres, ni en mégapascals. C'est une pente, donc un nombre sans dimension.
Cette pente compare deux variations. Au numérateur, la baisse de l'indice des vides du sol, lui-même sans unité. Au dénominateur, l'écart de logarithme de la contrainte, sans unité aussi. Le rapport des deux reste un nombre nu, sans unité physique.
À noter : un Cc de 0,3 ne veut pas dire 0,3 mètre ni 0,3 mégapascal. Il dit que l'indice des vides chute de 0,3 quand la contrainte est multipliée par dix sur la branche vierge. Ce chiffre se compare directement d'un sol à l'autre.
L'essai œdométrique mesure la compressibilité
Cc se mesure en laboratoire, sur un échantillon de sol prélevé intact pendant les sondages. L'appareil s'appelle l'œdomètre. La norme européenne en vigueur pour cet essai de chargement par paliers est la NF EN ISO 17892-5, qui prolonge la référence française NF P94-090-1.
Découpe d'une pastille dans un anneau rigide
On taille une éprouvette de sol fin saturé dans un anneau métallique qui bloque tout mouvement sur les côtés. Le sol ne se déforme que vers le haut et le bas, jamais en largeur.
Chargement par paliers successifs
On applique des charges croissantes, palier après palier, en laissant l'eau s'évacuer par le haut et par le bas. Chaque palier dure souvent 24 heures, le temps que le sol finisse de se consolider sous la charge.
Tracé de la courbe de compressibilité
On reporte l'indice des vides en fonction du logarithme de la contrainte. La pente de la partie vierge de cette courbe donne directement Cc, celle des parties de décharge donne l'indice de gonflement.
Le déroulement complet, du prélèvement aux paliers de charge, est détaillé sur la page consacrée à l'essai œdométrique en laboratoire. La fiche présente ne reprend que le paramètre Cc qui en sort.
La valeur de Cc seule ne suffit pas. Elle se lit toujours avec un second paramètre et un seuil, qui disent à quel moment le sol commence à se tasser fortement.
Cc, Cs et préconsolidation sur une même courbe
La courbe de l'œdomètre comporte deux pentes, pas une. Tant que la charge reste sous la plus forte contrainte déjà subie par le sol, le tassement reste faible et en partie réversible. Cette pente douce, c'est l'indice de gonflement et de recompression, noté Cs ou Cr.
Au-delà de ce seuil, le sol entre dans un domaine où il se tasse beaucoup et de façon irréversible. C'est là que la pente forte, Cc, prend le relais. Le seuil qui sépare les deux domaines porte un nom, la pression de préconsolidation.
| Repère sur la courbe | Indice Cc | Indice Cs (ou Cr) |
|---|---|---|
| Partie de la courbe | Branche vierge, au-delà du seuil | Décharge et recharge, sous le seuil |
| État du sol | Normalement consolidé | Surconsolidé |
| Tassement décrit | Fort et irréversible | Faible, en partie réversible |
| Ordre de grandeur | La pente forte | De l'ordre de Cc divisé par 5 à 10 |
Attention : appliquer Cc sur toute la courbe surestime le tassement d'un sol déjà surconsolidé. Sous la pression de préconsolidation, le sol bouge peu, selon Cs, pas selon Cc. Le rapport doit préciser où se situe la charge de l'ouvrage par rapport à ce seuil.
Les valeurs de Cc grimpent du sable à la tourbe
Cc reste faible pour les sols grenus et raides, monte pour les argiles, et atteint ses plus fortes valeurs pour les sols organiques. Le tableau ci-dessous donne des ordres de grandeur indicatifs, issus de la littérature de mécanique des sols, pas des seuils réglementaires.
| Type de sol | Compressibilité | Cc indicatif |
|---|---|---|
| Sable dense, grave | Négligeable | Inférieur à 0,05 |
| Limon, sable argileux | Modérée | Environ 0,1 à 0,2 |
| Argile ferme, surconsolidée | Modérée | Environ 0,1 à 0,3 |
| Argile molle normalement consolidée | Forte | Environ 0,3 à 0,8 |
| Vase, tourbe, sol organique | Maximale | Souvent supérieur à 1 |
Pour lire ces ordres de grandeur sans se tromper, deux réflexes aident.
- Une valeur élevée annonce un tassement important, donc un calcul de fondation plus prudent.
- Le chiffre du projet vient toujours de l'essai sur le sol du terrain, jamais d'un tableau de référence.
- Une corrélation empirique relie parfois Cc à la limite de liquidité d'une argile, mais elle reste approchée et ne remplace pas l'essai.
Au-delà de la valeur brute, c'est l'usage de Cc dans le calcul du tassement qui compte pour un projet de construction.
Ce que Cc permet de prévoir sur le tassement
Cc sert à estimer de combien un sol fin va se tasser sous une charge, un remblai, un dallage ou un bâtiment. Combiné à l'épaisseur de la couche compressible et à la hausse de contrainte, il donne l'amplitude du tassement de consolidation à long terme. Le contexte des ouvrages sur sols mous est décrit dans le guide du Cerema sur les remblais sur sols compressibles.
Cc donne l'ampleur du tassement, pas sa durée. La vitesse à laquelle ce tassement se produit dépend d'un autre paramètre, le coefficient de consolidation Cv. Une argile épaisse et peu perméable étale son tassement sur plusieurs années.
Ce qu'un rapport de sol indique sur la compressibilité
Bon à savoir : un même tassement final s'étale sur quelques mois dans un limon assez perméable, mais sur plusieurs années dans une argile épaisse. C'est pourquoi un remblai sur sol mou est parfois préchargé bien avant la construction, pour absorber le tassement à l'avance.
Questions fréquentes
Qu'est-ce que l'indice de compression Cc
Que signifie Cc en géotechnique
L'indice de compression a-t-il une unité
Comment mesure-t-on l'indice de compression
Qu'est-ce que l'essai œdométrique
Comment Cc sert-il à estimer un tassement
Quelle différence entre Cc et l'indice de gonflement
Qu'est-ce que la pression de préconsolidation
Quelles valeurs de Cc selon le type de sol
Quels sols sont les plus compressibles
Cc donne-t-il la vitesse du tassement
Que veulent dire les lettres Cc
À retenir
- L'indice de compression Cc dit de combien un sol fin se tasse sous une charge, par consolidation lente.
- C'est une pente sur la courbe de l'essai œdométrique, donc un nombre sans unité.
- Cc décrit la branche vierge, l'indice de gonflement Cs la décharge, plus faible, et la pression de préconsolidation sépare les deux.
- Les valeurs grimpent du sable dense, peu compressible, à la tourbe, fortement compressible.
- Cc donne l'ampleur du tassement, pas sa vitesse, qui dépend du coefficient de consolidation.
