granulométrie

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Granulométrie des sables
I – Généralités
La granulométrie est l'étude de la répartition des éléments d’un sédiment selon leur taille. Elle
s’applique aux roches meubles ou faiblement consolidées. Cette étude se base sur le fait que toute roche
sédimentaire est formée de particules (minéraux ou fragments) provenant de la destruction de roches
préexistantes. Ces éléments d’érosion ont des dimensions variables selon les mécanismes (transport et
sédimentation) hydrauliques ou éoliens de qui les ont affectés.
Le but de la méthode est de mesurer le pourcentage de la masse correspondant à chaque classe
de dimension de particules par rapport au poids total du sédiment étudié. Cette mesure est suivie par
une interprétation des résultats obtenus en faisant des comparaisons avec les résultats des études des
milieux actuels.
II – Préparation des échantillons
Le mode opératoire de la granulométrie d’une arénite est le suivant :
 Dans le cas d'une roche consolidée, on commence par la dissocier
 Elimination des particules dont la taille est supérieure à 2 mm
 Elimination des particules dont la taille est inférieure à 0,05 mm,
 Décalcification par action d'HCL 1/10, 30 %
 Elimination de la matière organique par addition d'eau oxygénée.
 Rinçage dans de l'eau distillée.
 Séchage de l'échantillon.
III - Tamisage
La méthode de détermination de la granulométrie la plus simple est obtenue par le
passage du sable à travers une série de tamis à mailles décroissantes : c’est le tamisage. Ce
dernier se fait sur une colonne de tamis s'emboîtant les uns dans les autres. Les mailles sont rangées du bas
vers le haut de la plus fine vers la plus grossière. La succession des ouvertures des tamis suit une progression
géométrique de base 1 et de raison 1,259 (gamme AFNOR). La suite des diamètres des tamis (en micron)
est la suivante: (50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600…).
La manipulation consiste à placer les tamis sur le plateau d'un vibreur pendant un certain
temps (10mn à15mn) et une certaine fréquence de vibration (70), ces deux paramètres doivent être
réglées afin d’éviter la destruction des constituants de la roche.
Pour faire passer le sédiment à travers toute la gamme de tamis, il est nécessaire d'effectuer
le tamisage en plusieurs étapes car toute la colonne ne peut pas tenir sur le vibreur (maximum 7 tamis).
Le premier tamisage est effectué avec les tamis grossiers qui sont placés au dessus du réceptacle. Finie la
première phase du tamisage, le contenu du réceptacle est versé dans une deuxième série de tamis placée
sur le vibreur, et la manipulation se poursuit jusqu’à la dernière série à mailles fines.
Le refus de chaque tamis doit être pesé minutieusement et les résultats obtenus sont reportés
sur le tableau suivant :

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Granulométrie : Feuille de résultats.
N° de
tamis
Maille
(mm)
Maille
(phi) Ø
Poids
séparé
(g)
Poids
séparé
(%)
Poids
cumulé
(g)
Poids
cumulé
(%)
Réceptacle
<0.04
>4.64
1
0.050
4.32
2
0.063
3.98
3
0.080
3.64
4
0.100
3.32
5
0.125
3.00
6
0.160
2.64
7
0.200
2.32
8
0.250
2.00
9
0.315
1.66
10
0.400
1.32
11
0.500
0.99
12
0.630
0.66
13
0.800
0.32
14
1.000
0.00
15
1.250
-0.33
16
1.600
-0.68
IV - Tracés des courbes
Après avoir pesé les refus et calculé les pourcentages, les résultats peuvent être
exprimés sous forme de représentations graphiques : Histogramme ou courbe de fréquences et
Courbe cumulée.

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1) Histogramme et courbe de fréquences
L'histogramme de fréquence est une représentation en bâtonnets sur un repère
constitué par un axe d’abscisses (diamètres des grains) et un axe d’ordonnées (pourcentage
des refus des tamis). Au lieu des rectangles ou bâtonnets, on peut également tracer une
courbe de fréquence.
2) Courbe cumulative
Elle est tracée sur une feuille à repère semi-logarithmique : ordonnées en échelle
arithmétique et abscisses en échelle logarithmique. Selon les systèmes, on commence soit par
les diamètres les plus fins (système américain) soit par les plus grossiers (système français).

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V – Paramètres et indices granulométriques
A partir de la courbe cumulée certains paramètres granulométriques sont dégagés.
Ces paramètres sont en millimètre mais ils peuvent être reconvertis en unité phi. Ce sont les
quartiles (Q25, Q50 et Q75) et les fractiles Q16 et Q84.
Les indices granulométriques les plus utilisés sont ceux de Trask (en
mm) : Sorting index et le Skewness et ceux d’Inman (en unité phi) : Moyenne, Ecart-type et
Asymétrie.
10 %
20 %
30 %
40 %
50 %
60 %
70 %
80 %
90 %
100 %
Fins Grossiers
Classes
granulométriques
84 %
75 %
25 %
16 %
Courbe cumulée
Q16 Q25 Q50 Q75 Q84
Sorting index So = Q 75
Q25
Skewness K = Q 75 x Q25
(Q 50)2
Moyenne M=16
50
84+
2
Ecart-type  =16 84-
2
Assymétrie A=
-
M
Unité phi = - log (Q en mm) x 3.3219