Sur un rapport de sol, un sable propre et bien étalé se note SW. La première lettre dit sable, la seconde dit bien gradué. Reste à savoir ce que bien gradué signifie pour un sable, à partir de quel seuil un sable y a droit, et si ce sol tient sous une fondation.
On détaille le critère de gradation propre au sable, l'essai qui le mesure, et ce que ce sable vaut une fois compacté.
Sommaire
Ce que désigne le symbole SW
Le symbole SW se lit en deux temps. Le S indique un sable, le W vient de l'anglais well graded, soit bien gradué. C'est un sol grossier de la classification USCS, celle qui range les sols par leur nature mécanique, à la base de tout rapport de sol et du calcul des fondations.
Pour mériter ce symbole, un sol doit cocher deux cases de nature :
- être un sable, donc plus de la moitié de sa fraction grossière passe le tamis de 4,75 mm
- être propre, donc contenir moins de 5 pour cent de fines, les grains qui passent le tamis de 0,075 mm
Un sable propre se range ensuite dans l'une de deux cases, SW s'il est bien gradué, SP s'il ne l'est pas. La logique des deux lettres et la place du SW parmi les sols grossiers sont posées dans la classification USCS et GTR. Pour les autres symboles de sol, voyez les autres entrées du lexique géotechnique.
En bref : SW est un sable propre dont la courbe granulométrique est étalée. Toutes les tailles de grains sont présentes, des plus gros aux plus fins, sans trou dans la distribution. C'est ce qui le distingue du SP, le sable mal gradué.
Le critère Cu propre au sable
Bien gradué n'est pas une appréciation à l'oeil. Le verdict repose sur deux nombres tirés de la courbe granulométrique, le coefficient d'uniformité Cu et le coefficient de courbure Cc.
Les deux conditions à remplir
Un sable est classé SW quand ces deux conditions sont vraies en même temps :
- le coefficient d'uniformité Cu est au moins égal à 6
- le coefficient de courbure Cc est compris entre 1 et 3
Si l'une des deux manque, le sable bascule en SP, mal gradué. Les deux comptent, pas seulement le Cu.
Bon à savoir : Cu se calcule en divisant D60 par D10, soit le diamètre laissant passer 60 pour cent des grains divisé par celui qui en laisse passer 10. Cc vaut le carré de D30 divisé par le produit de D10 et D60. Ces trois diamètres D10, D30 et D60 se lisent directement sur la courbe granulométrique.
Pourquoi le seuil monte de 4 à 6 entre gravier et sable
C'est la nuance la plus utile de cette fiche. Un gravier est jugé bien gradué dès que son Cu atteint 4. Pour un sable, le même titre demande un Cu d'au moins 6. Le Cc reste lui dans la plage de 1 à 3 dans les deux cas.
La raison tient à l'étendue des tailles. Un gravier couvre déjà une large plage de diamètres, il atteint vite un bon étalement. Un sable joue sur une fenêtre de tailles plus serrée, il faut donc une dispersion plus marquée pour parler de bonne gradation.
| Matériau propre bien gradué | Seuil de Cu | Plage de Cc |
|---|---|---|
| Gravier (GW) | Au moins 4 | Entre 1 et 3 |
| Sable (SW) | Au moins 6 | Entre 1 et 3 |
Ces seuils viennent de la classification USCS, un système adopté aux États-Unis en 1952 et aujourd'hui fixé par la norme ASTM D2487.
L'essai et la courbe granulométrique
Aucun de ces chiffres ne se devine. Ils sortent d'un essai de laboratoire, l'analyse granulométrique, réalisée sur un échantillon de sable prélevé en sondage. En France, cet essai suit la norme NF EN ISO 17892-4, qui a remplacé l'ancienne NF P94-056.
Le principe est simple, on sépare les grains par taille pour tracer une courbe, puis on y lit les diamètres qui servent au calcul.
Tamisage de l'échantillon
Le sable séché passe sur une colonne de tamis aux mailles décroissantes. On pèse ce qui reste sur chaque tamis pour connaître la part de chaque taille de grain.
Tracé de la courbe granulométrique
On reporte le pourcentage de grains qui passe chaque tamis en fonction de leur taille. La courbe d'un SW descend régulièrement, signe que toutes les tailles sont représentées.
Lecture des diamètres D10, D30 et D60
Sur la courbe, on relève la taille de grain qui correspond à 10, 30 et 60 pour cent de passant. Ce sont les trois points clés du calcul.
Calcul de Cu et Cc, puis verdict
On calcule les deux coefficients. Cu au moins 6 et Cc entre 1 et 3, le sable est SW. Sinon, il est SP.
Pourquoi un SW se comporte bien
Un sable bien gradué porte une réputation flatteuse en géotechnique. Elle vient de sa structure de grains, et elle se mesure sur le terrain.
Une bonne densité après compactage
Comme toutes les tailles de grains coexistent, les petits viennent loger dans les vides laissés par les gros. Le sable se serre, atteint une densité élevée au compactage, et laisse peu d'espace vide. Résultat, une portance solide et un tassement faible une fois la charge posée. Sur ce point, sa capacité portante tient bien la comparaison avec un sable uniforme.
Un drainage correct, mais moins libre que le gravier
Sans fines argileuses pour boucher les passages, l'eau circule à travers un SW. Il draine donc bien. Ses pores restent toutefois plus fins que ceux d'un gravier, l'eau s'y faufile un peu moins vite.
Côté résistance, son angle de frottement interne se situe le plus souvent entre 30 et 40 degrés selon sa densité, en dessous des valeurs d'un gravier. Bien gradué et compacté dense, il résiste mieux à la liquéfaction qu'un sable lâche et uniforme soumis à une secousse sismique sous nappe.
SW contre SP, étalé contre uniforme
Le vrai jumeau du SW, c'est le SP, son voisin de classement. Les deux sont des sables propres. Ce qui les sépare tient à la forme de leur courbe granulométrique.
| Ce qu'on compare | Sable SW, bien gradué | Sable SP, mal gradué |
|---|---|---|
| Étalement des grains | Toutes les tailles présentes | Tailles trop semblables, ou plage manquante |
| Coefficient Cu | Au moins 6 | Inférieur à 6 |
| Coefficient Cc | Entre 1 et 3 | Hors de la plage 1 à 3 |
| Compactage | Dense, peu de vides | Plus lâche, davantage de vides |
| Portance compactée | Élevée | Plus modérée |
| Usage type | Assise, couche drainante, remblai de qualité | Remblai courant, simple drainage |
À propreté égale, le SW se compacte mieux et porte davantage parce que ses grains s'emboîtent. Le détail du cas mal gradué se trouve dans la fiche du sable mal gradué SP.
SW et GW, sable ou gravier
Le SW partage sa logique de bonne gradation avec le GW, le gravier bien gradué. Même esprit, deux matériaux différents.
Le GW est un gravier, ses grains sont plus gros. Il atteint le titre de bien gradué avec un Cu de 4 seulement, là où le sable réclame 6. Sur le chantier, le gravier draine plus librement et offre un frottement plus élevé. Le sable SW reste un bon support, mais avec un drainage et une résistance un cran en dessous. La comparaison complète figure dans la fiche du gravier bien gradué GW.
Où l'on rencontre un sable SW
Un SW est un sol recherché. Dense, drainant et stable, il sert à plusieurs postes du chantier :
- en assise de fondation, où sa bonne portance compactée limite les tassements
- en couche drainante, derrière un mur ou sous une dalle, pour évacuer l'eau sans retenir d'humidité
- en remblai de qualité, car il se met en place et se compacte sans difficulté
Côté terrassement, un sable propre comme le SW se range plutôt en classe D du Guide des terrassements, celle des sols insensibles à l'eau, qui se réemploient presque toujours sans traitement. La logique de réemploi est décrite dans le guide du Cerema.
Repérer un SW sur un document
Questions fréquentes
Qu'est-ce qu'un sol SW
Que signifie sable bien gradué
Quel seuil de Cu pour un sable bien gradué
Pourquoi le seuil de Cu diffère entre sable et gravier
Quelle différence entre SW et SP
Un sable SW draine-t-il bien
Le sol SW convient-il aux fondations
Comment calcule-t-on Cu et Cc d'un sable
Un sable bien gradué se compacte-t-il bien
Que veut dire la lettre W dans SW
Le sable SW est-il sensible à la liquéfaction
En quoi le SW diffère-t-il du gravier GW
À retenir
- SW est un sable propre, moins de 5 pour cent de fines, bien gradué au sens de la classification USCS (norme ASTM D2487).
- Bien gradué pour un sable veut dire Cu au moins 6 et Cc entre 1 et 3, les deux conditions à la fois.
- Le seuil de Cu monte de 4 pour un gravier à 6 pour un sable, parce que le sable joue sur une plage de tailles plus serrée.
- Cu et Cc se calculent à partir de D10, D30 et D60, lus sur la courbe de l'analyse granulométrique (NF EN ISO 17892-4).
- Compacté, un SW est dense, porteur et drainant, mais son drainage et son frottement restent en deçà de ceux d'un gravier.
