Sur une courbe granulométrique ou un rapport de sol, le code GW range un gravier dans la case des graviers propres et bien gradués. Deux lettres résument tout, G pour gravier, W pour l'anglais well graded, soit bien étalé. Reste à savoir ce qui place un gravier dans cette case, et pourquoi ce sol porte et draine aussi bien. La réponse tient dans deux nombres calculés sur la courbe, le coefficient d'uniformité Cu et le coefficient de courbure Cc.
Sommaire
Ce que veut dire le symbole GW
GW vient de la classification américaine USCS, fixée par la norme ASTM D2487. C'est l'une des quinze familles de sols de ce système. Le code se lit en deux temps.
- La première lettre donne la famille. G pour gravel, le gravier.
- La seconde lettre donne la qualité du tri. W pour well graded, un sol qui contient toutes les tailles de grains de la plus grosse à la plus fine.
La classification USCS s'appuie sur deux seuils de tamisage lus sur la même analyse granulométrique. Premier seuil, plus de la moitié des grains reste retenue au tamis de 0,075 mm, le sol est grossier. Second seuil, plus de la moitié de cette fraction grossière reste retenue au tamis de 4,75 mm, le sol est un gravier et non un sable. Dernier point, le gravier est propre, il contient moins de 5 pour cent de fines (les particules argileuses ou limoneuses). Ce détail des familles voisines figure dans le lexique des termes géotechniques et dans la fiche de la classification USCS et GTR.
En bref : GW signifie gravier propre bien gradué. Propre car presque sans fines, bien gradué car ses grains s'étalent sur toute la plage de tailles. Ces deux conditions se vérifient sur la courbe granulométrique, pas à l'oeil.
Les deux conditions Cu et Cc
Un gravier ne devient pas GW parce qu'il a l'air bien mélangé. Il le devient quand deux nombres tombent dans des bornes précises, en même temps. Si une seule borne manque, le gravier bascule en GP, mal gradué.
| Indicateur | Condition pour un GW | Ce qu'il traduit |
|---|---|---|
| Coefficient d'uniformité Cu | Au moins égal à 4 | L'écart entre les gros et les petits grains, donc l'étalement |
| Coefficient de courbure Cc | Compris entre 1 et 3 | La régularité de la courbe, sans trou de tailles |
Bon à savoir : les deux formules tiennent sur une ligne. Cu vaut D60 divisé par D10. Cc vaut D30 au carré, divisé par le produit de D10 et D60. D10, D30 et D60 sont les diamètres de grain correspondant à 10, 30 et 60 pour cent de passant cumulé sur la courbe granulométrique.
Un point que beaucoup oublient. Le seuil de Cu n'est pas le même pour un gravier et pour un sable. Le gravier GW demande un Cu d'au moins 4. Le sable bien gradué SW, lui, demande un Cu d'au moins 6. Pour Cc, la borne reste la même, entre 1 et 3, dans les deux cas.
Lire D10, D30 et D60 sur la courbe
Tout part de l'analyse granulométrique en laboratoire, par tamisage, encadrée par la norme NF EN ISO 17892-4. Le sol séché passe à travers une série de tamis de plus en plus fins. On pèse ce qui reste sur chaque tamis, et on en tire une courbe qui donne le pourcentage de passant cumulé pour chaque taille de grain.
Tracer la courbe granulométrique
En abscisse, le diamètre des grains. En ordonnée, le pourcentage de matière qui passe sous chaque tamis. La courbe d'un GW descend en pente régulière, sans marche d'escalier.
Lire les trois diamètres clés
D10 est le diamètre sous lequel se trouvent 10 pour cent de la matière. Même logique pour D30 et D60. On les lit directement sur la courbe, à la verticale des repères 10, 30 et 60 pour cent.
Calculer Cu et Cc, puis comparer
On applique les deux formules et on regarde si Cu atteint 4 et si Cc reste entre 1 et 3. Les deux validés, le gravier est GW. Le détail de l'essai figure dans les essais qui identifient un sol.
Un exemple chiffré rend la chose nette. Pour un gravier où D10 vaut 0,5 mm, D30 vaut 3 mm et D60 vaut 10 mm, on obtient Cu égal à 10 divisé par 0,5, soit 20. Et Cc égal à 3 au carré divisé par 0,5 fois 10, soit 9 sur 5, donc 1,8. Cu dépasse 4, Cc tombe entre 1 et 3. Ce gravier est bien gradué, classé GW. Le protocole complet de mesure est décrit dans les essais qui identifient un sol.
Pourquoi un gravier GW porte et draine bien
Le bon étalement n'est pas qu'une affaire de chiffres. Il change le comportement physique du sol, une fois compacté sous une fondation ou un remblai.
Comme le gravier contient toutes les tailles de grains, les petits viennent combler les vides laissés par les gros. Le résultat est un empilement serré, peu de vides, beaucoup de contacts entre grains. De là viennent ses qualités.
- Une portance forte. Les grains s'emboîtent et se bloquent entre eux, le sol résiste bien à la charge d'un bâtiment.
- Un bon compactage. À l'engin, il atteint une densité élevée rapidement, sans demander beaucoup d'eau.
- Une faible compressibilité. Une fois en place, il tasse peu sous le poids de l'ouvrage.
- Un bon drainage. Sans fines pour boucher les pores, l'eau circule librement à travers le gravier.
Ces qualités supposent un sol bien mis en oeuvre. La portance réelle dépend du compactage atteint sur le chantier et de la couche qui se trouve dessous, pas du seul étalement des grains.
Côté français, ce profil correspond à un matériau insensible à l'eau au sens du Guide des terrassements, ce qui le rapproche de la classe D du GTR. Cette correspondance reste indicative, sans équivalence officielle entre les deux systèmes, qui ne lisent pas les sols aux mêmes seuils.
GW ou GP, ce qui sépare les deux graviers propres
GW et GP désignent tous deux des graviers propres, avec moins de 5 pour cent de fines. La seule différence tient à l'étalement des grains. Le GW les étale sur toute la plage de tailles. Le GP est uniforme (tous les grains presque de même taille) ou présente une lacune (une plage de tailles absente).
| Repère | Gravier GW | Gravier GP |
|---|---|---|
| Étalement des grains | Toutes les tailles présentes | Uniforme ou avec un trou de tailles |
| Critères Cu et Cc | Cu d'au moins 4 et Cc entre 1 et 3, les deux à la fois | Au moins un des deux n'est pas respecté |
| Compactage | Dense, vides comblés | Plus de vides résiduels |
| Portance après mise en oeuvre | Plus élevée | Plus faible à propreté égale |
À propreté égale, le GW se compacte mieux et porte davantage que le GP. C'est l'étalement, pas la propreté, qui fait la différence entre les deux. Le détail du cas mal gradué figure dans le gravier mal gradué GP.
À noter : entre 5 et 12 pour cent de fines, le gravier reçoit un double symbole, par exemple GW-GM pour un gravier bien gradué un peu limoneux. C'est une zone de transition, ni propre, ni tout à fait chargé en fines.
Où l'on croise un gravier GW
Sur un chantier ou dans un rapport, le GW revient sur trois usages où ses qualités comptent.
- En assise et en remblai porteur. Sa portance et sa faible compressibilité en font un bon support sous dallage ou sous fondation.
- En couche drainante. Derrière un mur de soutènement ou autour d'un drain, il évacue l'eau sans se colmater.
- En couche de forme de qualité. En terrassement routier, un gravier propre et bien gradué fait une plateforme solide et stable.
Voir GW dans un rapport est plutôt une bonne nouvelle pour un terrain de construction. Cela ne dispense pas d'une étude géotechnique, car la couche de gravier peut reposer sur un sol plus mou en profondeur, qui commande lui le dimensionnement des fondations.
Reconnaître un gravier GW d'un coup d'oeil
Questions fréquentes
Que veut dire le symbole GW
Qu'est-ce qu'un gravier bien gradué
Quels seuils de Cu et Cc définissent un GW
Comment calcule-t-on le coefficient d'uniformité Cu
Qu'est-ce que le coefficient de courbure Cc
Quelle différence entre GW et GP
Pourquoi le seuil de Cu est-il de 4 pour le gravier et de 6 pour le sable
Quel essai permet de classer un gravier en GW
Que sont D10, D30 et D60
Pourquoi un gravier GW se compacte-t-il bien
Un gravier GW convient-il aux fondations
À quelle classe GTR correspond un gravier GW
À retenir
- GW veut dire gravier propre bien gradué, dans la classification USCS (norme ASTM D2487), avec moins de 5 pour cent de fines.
- Deux conditions le définissent, un coefficient d'uniformité Cu d'au moins 4 et un coefficient de courbure Cc entre 1 et 3, remplies ensemble.
- Cu vaut D60 sur D10, Cc vaut D30 au carré sur le produit de D10 et D60, tous lus sur la courbe granulométrique.
- Le bon étalement comble les vides, d'où une portance forte, un bon compactage, peu de tassement et un drainage libre.
- Le GP, gravier propre mais uniforme ou à lacune, se compacte moins bien et porte moins que le GW.
