La mécanique des sols fait principalement référence au sous-ensemble du génie civil qui étudie les propriétés du sol lorsqu’il est utilisé comme matériau de construction ou comme fondation. Dans un sens plus large, il peut également impliquer l’étude de la formation du sol par l’altération et son transport par le vent et l’eau. Le processus de formation détermine de nombreuses propriétés physiques du sol, telles que la structure, la composition et la densité relative. La façon dont ces propriétés peuvent affecter un projet de construction est examinée par des méthodologies d’ingénierie qui incluent la mécanique des fluides et la mécanique des matériaux. La façon dont le sol d’un site donné réagira aux contraintes imposées par les exigences d’un projet est particulièrement préoccupante en mécanique des sols.
Du point de vue d’un ingénieur, le sol est constitué des couches de matériau meuble et non stratifié à la surface de la terre qui résultent de la désintégration des roches. Il contient généralement une certaine quantité d’eau, peut contenir des matières organiques et repose sur une couche solide sous-jacente. La mécanique des sols est unique en ce sens que les ingénieurs ont souvent peu de contrôle sur les propriétés des matériaux d’un composant majeur du projet. Des adaptations doivent être apportées aux propriétés du sol tel qu’il se trouve sur le site.
Ces propriétés variables sont le produit du processus de formation géologique et de facteurs climatiques locaux. La mécanique du sol d’un site peut être anticipée par échantillonnage pour construire un profil de sol. En général, le profil examine trois couches qui peuvent être décomposées en couches de composants si nécessaire
La couche supérieure est généralement riche en matière organique et a rarement plus de 15 pieds (4.6 m) de profondeur. En dessous se trouve une couche d’environ 2 pieds (0.61 m) de profondeur de matériau lâche, à grain fin et chimiquement actif qui a été déposé d’en haut. La couche la plus basse reste essentiellement dans le même état géologique que lors du premier dépôt et peut s’étendre vers le bas sur plus de 100 pieds (30.5 m). La construction des routes et les fondations des bâtiments résidentiels ou commerciaux légers dépendent généralement des propriétés de la couche secondaire. Les grandes constructions en terre, telles que les barrages ou les digues, sont généralement composées de matériaux prélevés au niveau le plus bas.
Plusieurs structures de sol courantes peuvent être classées selon leur composition minérale, leurs propriétés chimiques et la disposition des particules. Le comportement de chacun varie en fonction de la compression, de la contrainte angulaire et du débit d’eau. Le génie civil applique les sciences physiques telles que la mécanique des fluides et des matériaux pour déterminer la mécanique des sols pour un site particulier. Cette analyse peut exclure un site pour un projet particulier ou indiquer les adaptations nécessaires pour procéder.
Une connaissance de la mécanique des sols est essentielle dans de nombreux aspects du génie civil. Toutes les structures reposent sur une fondation qui est construite en référence aux propriétés du sol. La conception de la chaussée dépend de la façon dont le sol sous-jacent réagit aux contraintes de charge et aux changements dus à la saturation en eau ou aux variations de température. La construction souterraine, comme les tunnels et les pipelines, est une interaction dynamique des propriétés du sol, des méthodes de construction et des matériaux constitutifs.