Sur un rapport de sol ou un bordereau de terrassement, les sols portent des codes, CL, SW, A2, B5. Derrière ces codes se cachent les deux grands systèmes de classification des sols, l'USCS et le GTR.
En deux mots, l'USCS décrit la nature d'un sol pour le construire, le GTR juge s'il se réemploie en remblai. La suite détaille les symboles, les classes et les essais qui rangent chaque sol dans sa case.
Sommaire
USCS et GTR : définition et différence
L'USCS et le GTR sont deux systèmes de classification des sols. L'USCS, d'origine américaine, range un sol selon sa nature, gravier, sable, limon ou argile, et lui donne un code à deux lettres comme CL ou SW. Le GTR, français, classe un sol selon son aptitude à être réutilisé en terrassement et lui attribue une lettre suivie d'un chiffre comme A2 ou B5.
La différence tient en une phrase. L'USCS dit ce qu'est un sol, le GTR dit comment le réemployer sur un chantier.
En bref : l'USCS (norme ASTM D2487) sert au rapport de sol et au calcul de fondation. Le GTR, guide du Cerema dont la classification suit la norme NF P11-300, sert au terrassement, pour savoir si on remblaie avec la terre extraite ou si on l'évacue.
L'USCS regarde la nature mécanique du sol. Il vient des travaux d'Arthur Casagrande pendant la Seconde Guerre mondiale et a été adopté en 1952 par les agences fédérales américaines. Le GTR, lui, raisonne chantier. C'est le guide technique du Cerema, et sa classification des sols est fixée par la norme NF P11-300. Les autres sigles du métier sont détaillés dans les autres définitions du lexique géotechnique.
| Critère | USCS | GTR |
|---|---|---|
| Origine | Américaine (Casagrande, 1952) | Française (LCPC SETRA, puis Cerema) |
| Norme | ASTM D2487 | NF P11-300 |
| Question posée | Qu'est-ce que ce sol, mécaniquement | Réutilise-t-on ce sol en terrassement |
| Codage | Symbole à deux lettres (CL, SW, GP) | Classe et sous-classe (A2, B5, R1) |
| Usage courant | Rapport de sol, fondations, calcul | Remblais, couches de forme, déblais réemployés |
Retenez la logique avant les détails. L'USCS décrit la nature du sol. Le GTR juge son comportement une fois déplacé et compacté. Un sol garde la même nature mais change de comportement selon son humidité du jour, et c'est pour ça que le GTR ajoute un paramètre que l'USCS ignore, l'état hydrique.
Comment lire un symbole USCS
Un symbole USCS tient en deux lettres. La première dit la nature dominante du sol, la seconde précise le tri des grains ou la plasticité.
Ce que disent les deux lettres
Première lettre, la famille du sol :
- G pour gravier (gravel)
- S pour sable (sand)
- M pour limon (silt)
- C pour argile (clay)
- O pour sol organique
- Pt pour la tourbe (peat)
Seconde lettre, la précision :
- W bien gradué, des grains de toutes tailles (well-graded)
- P mal gradué, des grains de taille trop homogène (poorly graded)
- L faible plasticité, limite de liquidité sous 50 (low)
- H forte plasticité, limite de liquidité égale ou supérieure à 50 (high)
Le tri grossier ou fin se joue sur deux tamis. Plus de la moitié des grains retenue au tamis de 0,075 mm (le tamis n°200), le sol est grossier. Plus de la moitié qui passe ce tamis, le sol est fin. À l'intérieur des sols grossiers, le tamis de 4,75 mm (le n°4) sépare les graviers des sables.
Bon à savoir : quand un sol grossier contient entre 5 et 12 pour cent de fines, il reçoit un double symbole, par exemple SP-SM pour un sable mal gradué un peu limoneux. C'est une zone de transition, ni tout à fait propre, ni tout à fait chargé en fines.
Les quinze familles de l'USCS
L'ASTM D2487 range les sols en trois grands ensembles, sols grossiers, sols fins et sols fortement organiques, soit quinze groupes au total.
| Symbole | Nom du sol | Famille |
|---|---|---|
| GW | Gravier propre bien gradué | Sol grossier |
| GP | Gravier propre mal gradué | Sol grossier |
| GM | Gravier limoneux | Sol grossier |
| GC | Gravier argileux | Sol grossier |
| SW | Sable propre bien gradué | Sol grossier |
| SP | Sable propre mal gradué | Sol grossier |
| SM | Sable limoneux | Sol grossier |
| SC | Sable argileux | Sol grossier |
| ML | Limon peu plastique | Sol fin (LL sous 50) |
| CL | Argile peu plastique | Sol fin (LL sous 50) |
| OL | Limon ou argile organique | Sol fin (LL sous 50) |
| MH | Limon de forte plasticité | Sol fin (LL 50 ou plus) |
| CH | Argile de forte plasticité | Sol fin (LL 50 ou plus) |
| OH | Argile ou limon organique | Sol fin (LL 50 ou plus) |
| Pt | Tourbe | Sol fortement organique |
Un exemple concret. Une argile de chantier qui colle aux bottes, dont la limite de liquidité reste sous 50, se lit CL. La même argile mais beaucoup plus gonflante, avec une limite de liquidité au-dessus de 50, se lit CH. Le passage de L à H change tout pour la fondation, parce qu'une argile CH gonfle et se rétracte davantage avec l'eau.
Les six classes du GTR
Le GTR range les matériaux en six grandes classes, de A à F. Chacune regroupe des sols qui se comportent de la même façon une fois mis en remblai.
| Classe | Ce qu'elle regroupe | Exemples |
|---|---|---|
| A | Sols fins | Argiles, limons, sables fins argileux |
| B | Sols sableux et graveleux avec fines | Sables et graves contenant un peu d'argile ou de limon |
| C | Sols comportant des fines et de gros éléments | Sols dont la dimension des plus gros blocs dépasse 50 mm |
| D | Sols insensibles à l'eau | Sables et graves propres, sans fines |
| R | Matériaux rocheux | Craies, calcaires, roches issues d'extraction |
| F | Sols organiques et sous-produits industriels | Terres végétales, vases, mâchefers, laitiers |
Des sous-classes pour affiner
Chaque grande classe se découpe ensuite en sous-classes. La classe A se subdivise en A1 à A4 selon l'argilosité du sol, mesurée par l'indice de plasticité ou la valeur de bleu. Un limon peu argileux tombe en A1, une argile franche en A3 ou A4. Les classes B, C, D et R ont aussi leurs sous-classes, codées par un chiffre qui suit la lettre.
Le seuil qui revient le plus souvent dans le GTR est celui de la dimension des plus gros éléments, fixé à 50 mm. En dessous, le sol se range en classe A, B ou D. Au-dessus, il passe en classe C s'il contient des fines, ou en sous-classe D3 s'il en est dépourvu.
Pourquoi le GTR regarde l'état hydrique
Le même limon n'a pas le même comportement en plein été et après trois semaines de pluie. Le GTR le sait, et il accole à la classe un état hydrique, sur une échelle de cinq niveaux, du plus sec au plus humide.
Un sol A2 en état hydrique sec se compacte bien et tient en remblai. Le même A2 trempé devient une pâte qui refuse le compactage et qu'il faut traiter à la chaux avant de l'employer. Cette mémoire de l'eau n'existe pas dans l'USCS, qui décrit le sol indépendamment de sa météo du moment.
Une lettre du GTR ou un symbole USCS ne tombent pas du ciel. Ils découlent de mesures précises faites en laboratoire sur un échantillon de sol.
Les paramètres qui décident de la classe
Les deux systèmes s'appuient sur les mêmes mesures de base, mais ils n'en tirent pas les mêmes conclusions. Ces quelques paramètres font basculer un sol d'une catégorie à l'autre.
La taille des grains
La granulométrie répartit les grains par taille. Trois repères suffisent à comprendre un classement :
- le passant à 0,075 mm (tamis n°200), qui sépare les sols grossiers des sols fins dans l'USCS
- le passant à 2 mm et le tamisat à 80 µm, que le GTR lit pour distinguer les classes A, B et D
- la dimension maximale des plus gros éléments (Dmax), avec le seuil de 50 mm du GTR
Pour les sols propres de l'USCS, deux coefficients précisent le tri, le coefficient d'uniformité Cu et le coefficient de courbure Cc. Ce sont eux qui décident entre un W bien gradué et un P mal gradué.
L'argilosité et l'eau
Côté argile, deux mesures dominent. L'indice de plasticité, calculé à partir des limites d'Atterberg, et la valeur de bleu de méthylène.
La valeur de bleu, ou VBS, mesure la quantité et l'activité de l'argile contenue dans le sol. Plus elle est haute, plus le sol gonfle avec l'eau. C'est un paramètre central du GTR, détaillé dans la fiche dédiée à la valeur de bleu. L'USCS, de son côté, place le sol sur l'abaque de Casagrande grâce à sa limite de liquidité et à son indice de plasticité.
| Paramètre | Ce qu'il mesure | Système qui l'utilise |
|---|---|---|
| Granulométrie | La répartition des grains par taille | USCS et GTR |
| Limites d'Atterberg | Les seuils d'eau où l'argile devient plastique ou liquide | USCS et GTR |
| Indice de plasticité | L'étendue de la plage plastique de l'argile | USCS et GTR |
| Valeur de bleu (VBS) | La quantité et l'activité de l'argile | GTR |
| Coefficients Cu et Cc | La qualité du tri des grains | USCS |
| État hydrique | L'humidité du sol au moment des travaux | GTR |
Les essais de laboratoire derrière la classification
Chaque paramètre vient d'un essai précis en laboratoire. Classer un sol, c'est enchaîner ces essais sur un échantillon prélevé en sondage.
Analyse granulométrique
On tamise le sol séché pour mesurer combien passe à 0,075 mm, 2 mm, et quelle est la taille du plus gros élément. C'est la base des deux systèmes.
Limites d'Atterberg
On cherche la teneur en eau où l'argile passe de l'état solide à plastique, puis de plastique à liquide. La différence donne l'indice de plasticité.
Essai au bleu de méthylène
On dose la quantité de bleu qu'absorbe le sol. Cet essai, encadré par la norme NF P94-068, donne la VBS, le marqueur d'argilosité du GTR.
Essais de portance Proctor et IPI
On mesure la densité maximale du sol compacté et sa portance. Ces essais conditionnent la réutilisation en couche de forme.
Pour les matériaux rocheux de la classe R, deux essais s'ajoutent, le Los Angeles et le Micro-Deval, qui mesurent la résistance des roches au choc et à l'usure. Le détail de ces protocoles figure dans les essais qui identifient un sol.
À noter : la VBS s'exprime en grammes de bleu pour 100 g de la fraction 0/50 mm du sol, même si l'essai se pratique sur la fraction fine 0/5 mm. C'est cette VBS qui sert de paramètre d'identification dans la norme NF P11-300.
Un même sol, deux étiquettes
C'est le point qui surprend le plus. Un sol unique porte un symbole USCS et une classe GTR en même temps, parce que chaque système le regarde sous un angle différent.
Prenez une argile peu plastique. L'USCS la nomme CL, comme le détaille la fiche de l'argile peu plastique CL. Le GTR, lui, la range plutôt en A1 ou A2 selon son argilosité. Même matériau, deux noms, deux usages.
| Type de sol | Symbole USCS | Classe GTR indicative |
|---|---|---|
| Argile peu plastique | CL | Classe A (A1 ou A2) |
| Argile gonflante | CH | Classe A (A3 ou A4) |
| Limon peu plastique | ML | Classe A (A1) |
| Sable propre bien gradué | SW | Classe D (insensible à l'eau) |
| Sable avec fines | SM ou SC | Classe B |
| Gravier propre | GW ou GP | Classe D |
Attention : ces correspondances restent indicatives. Il n'existe pas de table d'équivalence officielle entre l'USCS et le GTR, parce que les deux ne mesurent pas tout à fait les mêmes paramètres aux mêmes seuils. Un même sable limoneux glisse d'une sous-classe B à l'autre selon sa teneur en fines et son humidité. La classe exacte se lit toujours dans le rapport de l'essai, pas dans un tableau de conversion.
La fiche du gravier propre bien gradué GW montre bien ce double visage, ce gravier idéal pour le drainage côté USCS devient un matériau D recherché pour les remblais côté GTR.
Dans la pratique, vous ne verrez pas toujours les deux codes. Celui que vous rencontrez dépend du document posé devant vous, un rapport de sol ou un bordereau de terrassement.
À quoi sert chaque système sur un chantier
Selon votre projet, vous croiserez l'un, l'autre, ou les deux. Sur le terrain, on les reconnaît vite, et chacun sert un usage précis.
Quand vous lisez un rapport de sol
Dans un rapport géotechnique de maison ou de bâtiment, c'est l'USCS qui domine. L'ingénieur décrit chaque couche par son symbole, CL pour une argile, SM pour un sable limoneux, et s'en sert pour calculer la portance et dimensionner les fondations.
Voir un CH dans un rapport doit attirer votre regard, c'est une argile gonflante, sensible au retrait-gonflement, qui demande des fondations adaptées. Un sol fortement organique Pt ou OH signale au contraire un terrain compressible, peu porteur, qui tasse sous charge.
Quand vous gérez un terrassement
Sur un chantier de remblai, de plateforme ou de voirie, c'est le GTR qui parle. La question ne se limite plus à la portance, elle porte sur le réemploi. Les déblais extraits servent-ils de remblai, ou faut-il les évacuer et importer des matériaux.
Un sol D propre se réemploie presque toujours. Un sol A trop humide demande un traitement à la chaux avant compactage, ou une mise en attente le temps qu'il sèche. Un sol F organique part en général à la décharge. Cette lecture évite de payer l'évacuation de terres parfaitement réutilisables, ou à l'inverse de remblayer avec un sol qui se révélera instable.
Des exemples concrets de lecture
Trois situations courantes pour fixer les idées.
- Un rapport de sol indique CL. C'est une argile peu plastique. Elle se travaille, mais en secteur argileux elle reste sensible au retrait-gonflement et impose de soigner les fondations.
- Un rapport indique CH, ou un bordereau classe le sol en A4. C'est une argile gonflante. Les fondations descendent plus bas ou s'appuient sur un dispositif adapté pour passer sous la zone qui travaille avec l'eau.
- Un bordereau de terrassement indique A2 en état humide. Le sol fin est trop mouillé pour être compacté tel quel. On le traite à la chaux, ou on le laisse sécher avant de le remettre en remblai.
Bon à savoir : le Cerema met en accès libre les tableaux complets de classification des sols, dans les annexes techniques du guide des terrassements. Pour le détail au-delà des six classes, consultez les tableaux de classification du Cerema (PDF).
Reconnaître le bon système d'un coup d'oeil
Questions fréquentes
Quelle différence entre la classification USCS et la classification GTR
Que signifient les symboles comme GW, SC ou CL
Quelles sont les classes de sol du GTR
Quelle norme définit la classification GTR
Sur quelle norme repose la classification USCS
Qu'est-ce que la valeur au bleu de méthylène
Quels essais déterminent la classe d'un sol
Qu'est-ce que l'abaque de Casagrande
Comment distinguer un sol grossier d'un sol fin
Un même sol peut-il avoir deux classifications
À quoi sert chaque système dans un projet
Que veulent dire les classes R et F du GTR
À retenir
- L'USCS (norme ASTM D2487) décrit la nature mécanique du sol. Le GTR (norme NF P11-300) juge sa réutilisation en terrassement.
- Un symbole USCS tient en deux lettres, la nature puis le tri ou la plasticité, pour quinze familles de GW à Pt.
- Le GTR range les sols en six classes, A sols fins, B sableux et graveleux avec fines, C à gros éléments, D insensibles à l'eau, R roches, F organiques.
- La valeur de bleu (VBS) et l'état hydrique sont propres au GTR. Les coefficients de tri Cu et Cc sont propres à l'USCS.
- Un même sol porte les deux étiquettes en même temps, sans table d'équivalence officielle entre les deux systèmes.
