Essais en place et en laboratoire sur sols cohérents Comparaisons
Contents
1. pointe lectrique Cu 0 033 z 0 032 Solssom tro LPC s et p n trom tre Gouda 0 482 z 0 16f pointe lectrique 0z 0 250 P n trom tre Gouda pointe lectrique 0 34 z 1 67 oi triaxial 0z 3 75 et scissom tre LPC scissom tre LPC scissom tre LPC P n trom tre Gouda pointe lectrique et scissom tre LPC 4 m No 8 25 et pour z 10 m N 10 5 Fig 5 Tableau synth tisant ies r sultats obtenus 102 2 2 Coh sion d termin e en laboratoire en bar 0 2 0 5 1 0 HIGGINS 14 e LPC 1 5 2 0 Coh sion mesur e au pressiom tre en bar Fig 6 Comparaison entre la coh sion Cy mesur e en laboratoire ou au scissom tre d une part et au pressiom tre d autre part IV INTERPRETATION DES RESULTATS L expression des variations de Rp et P en fonction de z Rp az b et P az b permet de constater que pour tous les sols coh rents tudi s a et a sont compris entre z ro et 0 5 une exception pr s Valeur comparer la variation de Po qui est de l ordre de 0 2 z puisque en fait c est la diff rence Pr Po ou Rp Po qui intervient pour les sols coh rents raides les valeurs de b et b sont toujours tr s lev es Elles sont par contre tr s faibles voire n gatives pour les sols mous Cependant dans presque tous les cas le rapport Rp P est une fonction de z ce2. S AMAR Ing nieur D partement de m canique des sols Laboratoire central et J J Z QUEL Ing nieur Laboratoire r gional de Saint Brieuc got plus en plus importante de la m canique des I ES essais en place constituent une branche de sols Leurs premiers d veloppements taient probable ment dus leur simplicit apparente et donc leur co t relativement plus faible que celui des pr l ve ments et essais en laboratoire L exp rience a montr que l utilisation et l interpr tation des essais en place ne vont pas sans poser des probl mes tr s complexes qui sont de trois ordres r alisation correcte de ces essais comparaison directe entre ces essais et le com portement des fondations comparaison entre ces essais et les essais de laboratoire La r alisation correcte des essais en place est le premier probl me que le GEESEP s est attach r soudre A cet effet des recherches exp rimentales et tech nologiques ont t entreprises concernant le scisso m tre 1 2 3 4 le p n trom tre statique 5 6 et le pressiom tre 7 8 Ces recherches ont permis de d gager les facteurs essentiels qui influent sur les r sultats bruts des essais Elles ont conduit ou elles conduiront une uniformisation du mat riel et une standardisation des m thodes d utilisation de ces appareils par les laboratoires des Ponts et Chauss es En particulier pour le pressiom tr
3. ITBTP 239 nov 1967 Bru J P Etude des sollicitations horizon tales des fondations profondes Labo r gional de Rouen 1965 non publi PAREZ L Les p n trom tres et leur utilisa tion Journ es des Fondations LCPC 6 11 mai 1963 puis Warb W H MAISAND et SAMUELS Properties of the London clay at the Ashford Common shaft in situ and undrained strength tests Geotechnique 15 n 4 1966 p 321 344 MENARD L Etudes exp rimentales de l en castrement d un rideau en fonction des carac t ristiques pressiom triques du sol de fonda lion Sols Soils 9 p 15 COMBARIEU J Autoroute 13 Essais de chargement de pieux dans la vall e de la Risle Labo r gional de Rouen 1970 non publi Remblai exp rimental de Palavas les Flots Labo central P et C et Labo r gional de Toulouse 1968 69 non publi J Z QUEL J GOULET G et GUEGAN J Pieux flottants dans une argile molle Labo r gional de Saint Brieuc 1969 non publi 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 J Z QUEL J GOULET G et GUEGAN J Les fondations profondes sollicit es horizontale ment Labo r gional de Saint Brieuc 1970 non publi BEGEMANN The use of the static soil pene trometer in the Holland New Zealand Engi neering f v 1963 p 41 49 Bru J P Franchissement de la Dordogne et viaduc d acc s la falaise Saint Andr de Cu
4. dans la sonde est repris uniquement par la compressibilit lastique du milieu infini Dans un sable dilatant c est dire un sable dont le volume l mentaire augmente au cours de l essai sous l influence du d viateur c est encore la compressibilit du milieu dans le domaine lastique qui encaisse la d formation d ensemble d formation propre du pressiom tre plus la d formation de dilatance CONCLUSIONS Cette tude sans pouvoir r pondre tous les pro bl mes que posent les comparaisons entre les r sul tats des essais en place et de laboratoire permet cependant de d gager les difficult s auxquelles on se heurte et d orienter les futures recherches entre prises dans cette voie Un point important a t n anmoins mis en vidence c est qu il n existe pas une relation biunivoque entre d une part la coh sion Cu d termin e en laboratoire et d autre part la pression limite P et la r sistance en pointe Rp Nous pensons qu il est trop simple d expliquer les carts constat s uniquement par la qualit des essais et l h t rog n it des sols La sensibilit et la com pressibilit des terrains interviennent certainement pour une large part dans ce ph nom ne Nous avons ainsi constat dans plusieurs sites tu di s que le terme Nc d termin partir de Cu et de Ph diminue avec la profondeur z bien que la coh sion non drain e Cu augmente avec la profon deur De m me le terme B
5. Salen on 33 M nard 34 pour l application au pressiom tre des th ories pr c dentes et pour l application des m mes th ories aux fondations profondes Meyerhof 35 etc Dans le cas d une cavit sph rique la formule de Bishop Hill et Mott s crit Rp Cu loge zz Po o E est le module d lasticit du sol module d Young Pour une cavit cylindrique pressiom tre la for mule devient P Cu 1 1oge E 3 Cu e Remarquons que cela donne Rp P Cte 4 3 ce qui n est pas confirm par l exp rience Puisque le pressiom tre donne th oriquement E on pourrait penser appliquer cette seconde formule pour d duire Cu de P L exp rience montre galement que les r sultats ne sont gu re meilleurs Par exem ple pour la ville nouvelle de Marne la formule pr c dente donne 5 m de profondeur P Po 3 94 alors qu exp rimentalement on a trouv P Po 7 6 Ces nouvelles divergences pourraient en partie s ex pliquer par les remarques suivantes le module pressiom trique tel que d fini par M nard n est pas le module d Young du sol l ap pareil n tant pas assez sensible pour mesurer ce module qui correspond de tr s petites d formations relatives le module M nard est fortement influenc par la mise en uvre de l appareil au moins pour les sols mous les fondements m mes des th ories rh ologiques sont discutables pour les so
6. de tels sols on obtient souvent des intercala tions de couches sableuses voire graveleuses qui sont limin es lors de la r alisation d essais en labo ratoires alors qu elles peuvent tre int gr es par l essai pressiom trique Cette explication peut intervenir dans certains cas et son incidence peut tre plus importante dans une compression simple que dans l essai triaxial fig 7 et 8 2 Remaniement du sol au pr l vement Ce facteur peut avoir une importance sur la mesure de Cu en laboratoire d autant que si le sol est raide l utilisation des meilleures techniques de pr l vement piston stationnaire est impossible et que l on doit utiliser le battage ou la rotation Higgins donne un exemple qui lui para t typique de ce ph nom ne 14 figures 7 et 8 dans un profil la divergence entre le Cu pressiom tre et le Cu laboratoire est d autant plus grande que la cote d essai est plus profonde En surface 4 12 pieds les r sultats sont confondus En profondeur la diver gence est de 50 par rapport la valeur de Cu mesur e en compression simple Pour les exemples que nous avons cit s nous pen sons que ce ph nom ne a t important surtout dans le cas de la Risle un chantillon pr lev Sorrente Station 13 14 Profondeur en pieds 24 28 Pressiom tre 32 36 40 44 48 52 0 2 0 4 0
7. donnant Cu et Cu Lana R Ne B On n a pas examin par exemple l influence de la nature sont peu pr s valables pour du champ de contrainte les conditions de drainage des essais in situ et l incidence des vitesses de cisaillement dans les Ne 12 et B 5 5 m mes conditions de drainage BIBLIOGRAPHIE 1 Lemasson H Un exemple d utilisation du 7 JEZEQUEL J LEMAssoN H et Touze J Le scissom tre de chantier Bull liaison labo P et C 20 juil ao t 1966 p 14 8 2 Lemasson H et LuBI RE A Unit de son dage LPC pour la reconnaissance des sols peu consistants Bull liaison labo P et C 36 Ganv f v 1969 p 41 8 3 PEiGNaUD M et LEVILLAIN M Exp rimenta tion du carottier piston b ti hydraulique et scissom tre Labo r gional d Angers 1969 non publi 4 LEMasson H Etude des param tres influant sur les r sultats des essais du scissom tre de chantier Labo r gional de St Brieuc 1970 non publi 5 JEZEQUEL J Les p n trom tres statiques Influence du mode d emploi sur la r sistance de pointe Bull liaison labo P et C 36 janv f v 1969 p 151 160 6 BIVERT et DEBRAND RE Normalisation de l essai p n trom trique Labo r gional de Lille 1970 non publi pressiom tre Louis Menard Bull Liaison Labo P et C 32 juin juil 1968 p 97 120 8 JEZEQUEL J Etude du d veloppement et de la dissipation des surpressio
8. on constate fr quemment m me lorsque Cu augmente une diminution de Ne avec la profondeur et dans des proportions qui peuvent tre importantes Ce fut galement le cas de Higgins sur le site de Sorrente Stations 13 14 14 Peut on proposer quelques explications ces diver gences consid rables 1 L h t rog n it Ce facteur peut intervenir de plusieurs mani res tout d abord dans la dispersion des r sultats On ne peut pas faire sur le m me chantillon de sol tous les essais La dispersion en plan n est que rarement n gligeable surtout pour des petites valeurs des coefficients a et a etc Dans la grande masse des r sultats notre disposition nous avons limin tou tes les valeurs qui de ce fait nous paraissaient douteuses Mais pour les recherches venir il appa ra it clairement que ce facteur important doit tre limin si l on veut aboutir des r sultats accep tables d autre part l h t rog n it de la carotte elle m me intervient souvent surtout pour les sols raides Sorrente Station 13 14 Profondeur en pieds Pressiom tre Compression simple 0 02 04 06 08 10 1 2 1 4 L6 1 8 Resistance au cisaillement entonnes pied carr Fig 7 Essais pressiom trique et de compression simple R sultats donn s par Higgins 104 C est une des explications avanc es par Higgins dans
9. 6 0 8 1 0 1 2 1 84 16 1 8 20 R sistance aucisaillement entonnes pied carr Fig 8 Essais pressiom trique et triaxial R sultats donn s par Higgins 25 m tres a donn une coh sion de 0 65 bar alors que sur un chantillon de m me nature pr lev 15 m tres on avait Cu 1 3 bar Mais il faut remarquer qu il s agissait d une argile sableuse satu r e qui comme les silts est un mat riau tr s fra gile Nous ne pensons pas que cette explication puisse tre avanc e pour la ville de Marne ou Romainville 3 La sensibilit des sols Il a t mis en vidence pr c demment que P Po et Rp Po n taient peut tre pas des fonctions simples de Cu C est d ailleurs ce qui appara t la lecture des tra vaux de Bishop Hill et Mott 30 et de l ou vrage de Hill 31 Ces auteurs ont montr que le mat riau entre en plasticit au bord de la cavit avant la pression limite De m me il a t montr exp rimentalement 321 que au cours d essais pressiom triques le d viateur maximal tait mobilis la pression de fluage Prt d finie d apr s M nard Donc si le sol est sensible c est dire si sa courbe de r sistance au cisaillement est celle de la figure 9 c est la coh sion r siduelle Cu r qui r gne au bord de la sonde la pression limite Resistance au cisaillement 5 Cur siduelle D placement Ye Fig 9 Courbe de r sistance au cisaillement d un sol
10. ans la zone des Rp de la figure 11 On rejoint l encore le probl me voqu dans l introduction le pressiom tre ne s enfonce pas il am ne le sol la limite R sistance enpointeenbar CNe Enfoncement Rp R R R en cm e Fig 11 Courbe de chargement d un pieu en pointe 105 Donc en premi re approximation la r sistance en pointe du p n trom tre et du pieu se trouve comprise suivant la vitesse de fon age entre Pr et P aux facteurs de formes et autres pr s c est dire que les anneaux du sol au bord des pointes sont remani s Cependant l ensemble des sols que nous avons tes t s sont de sensibilit peu lev e 2 5 et ce fac teur ne nous parait pas pouvoir seul expliquer les carts constat s 4 La compressibilit ou la d formabilit Lorsque l on crase une carotte en laboratoire une fois le d viateur maximum atteint l chantillon s ef fondre n en est pas de m me en place une fois le d viateur maximum atteint on peut encore aug menter la pression par exemple dans la sonde pres siom trique de Pr P Les anneaux plastifi s au bord de la sonde sont maintenus en place par les anneaux intacts plus loign s et c est la compressibilit du milieu qui en caisse la d formation Cette compressibilit n est nullement prise en compte dans le terme CN Ce probl me a d j t pris en consid ration par Bishop Hill et Mott 30
11. bzac Labo r gional de Bordeaux 1970 non publi Lemasson H Station d puration de Redon Labo r gional de Saint Brieuc 1966 non pu bli PAUTE J L Remblai d acc s la rupture de Lanester le Rohu Labo r gional de Saint Brieuc 1969 non publi Bisxop A W HiL R et Morr M The theory of identation and hardness tests Proceedings of Physical Society 57 3 partie n 321 mai 1945 Hizz R The mathematical theory of plasti city Chap The expansion of a spherical shell Oxford Clarendon Press p 97 J Z QUEL J et LE MEHAUTE Etudes th orique el exp rimentale du d veloppement et de la dissipation des surpressions interstitielles du rant l expansion des sondes cylindriques dans les sols argileux satur s Labo r gional de Saint Brieuc 1969 non publi SALEN ON J Expansion quasi statique d une cavit sym trie sph rique ou cylindrique dans un milieu lasto plastique Annales des P et C 3 mai juin 1966 p 175 187 MENARD L The Menard pressumeter tech nical digest Persons Brinkerhoff Quade and Douglas Sept 1961 MEYERHOF G G The ultimate bearing capa city of foundations Geotechnique 2 1944 p 301
12. du pressiom tre P Po RE B pour ces m mes sols diminuait avec la profondeur Par contre si l on fait abstraction de la profondeur et si l on compare la coh sion Cu d une part et Rp et P d autre part on peut en premi re approxima tion distinguer deux familles de r sultats 1 Pour les coh sions inf rieures 0 5 bar les for ce qui correspond aux limites approximatives P Po 3bars et Rp Po 6 bars 2 Pour des coh sions sup rieures 0 5 bar la dispersion est tr s grande et l utilisation des for mules pr c dentes n est pas recommand e Afin d obtenir un ordre de grandeur plus raisonnable en moyenne nous proposons les deux formules sui vantes Pr Po Ti 0 25 pour P P gt 3 bars 0 3 pour Rp Po gt 6 bars En corollaire il ressort de ce qui pr c de que si l on recherche la r sistance en pointe d un pieu voire la portance d une fondation en g n ral il est pr f rable d utiliser Rp et P frapp s des coefficients hab tuels plut t que la formule Rp C Ne Po Cette tude sera poursuivie en respectant videm ment des plans d exp rience tr s stricts dans des sites d j reconnus comme homog nes Mais il est probable qu elle ne trouvera sa solution que dans l tude th orique des essais en place en essayant de prendre en compte tous les param tres qui inter viennent dans le comportement du sol Rp P P P mules
13. e le GEESEP a tabli un mode op ratoire 9 La comparaison directe entre les essais en place et le comportement des fondations a t d velopp e surtout en ce qui concerne le p n trom tre et les Bull Liaison Labo P et Ch 58 mars avr 1972 R f 1140 Essais en place et en laboratoire sur sols coh rents Comparaisons des r sultats pieux d une part Ecole hollandaise et le pressio m tre et les fondations en g n ral d autre part Louis M nard Ces proc d s sont uniquement empiriques car ils constituent essentiellement des talonnages Ils don nent cependant des r sultats int ressants et valables dans de nombreuses conditions d utilisation L exa men de ces probl mes sort du cadre du pr sent article La comparaison entre les essais en place et les essais de laboratoire a galement fait l objet de nombreuses tudes car les th ories classiques de la m canique des sols tant bas es sur les param tres de r sistance au cisaillement et de compressi bilit d termin s en laboratoire il est imm diatement apparu n cessaire de relier les r sultats des essais en place ces param tres cela dans le double but de comprendre l action des essais en place sur le sol et d obtenir ces param tres plus rapidement et au moindre co t Ce type de recherche a t entrepris par exemple par Buismann qui avait tent de relier la r sistance en pointe Rp du p n trom tre statique l ind
14. ice de compression Ce suivant la formule Rp Po Pa tant la pression des terres au repos Ce 1 5 Plus r cemment on doit citer les tudes de Van Vanbeke 10 M nard 11 Sanglerat 12 Cassan 13 et Higgins 14 GEESEP Groupe d tude des essais de sols en place cr l initiative du LCPC en 1967 et dont MM J z quel et Amar sont les animateurs NDLR 97 De leur c t les laboratoires des Ponts et Chaus s es ont accumul un certain nombre de r sultats comparatifs d essais r alis s par leur soin sur des sols tr s divers et en respectant les modes op ra toires et les techniques d essais pr c demment d finis Bien que ces r sultats soient incomplets et parfois m me discutables il a paru n cessaire de les expo ser ici car ils vont permettre d orienter les recher ches futures dans ce domaine difficile H appara t en effet illusoire de penser extraire des conclusions valables d apr s une compilation de r sultats d essais qui pourraient tre obtenus au cours d tudes habituelles de fondations m me si les modes op ratoires ont t respect es car la comparaison entre les essais de laboratoire et les essais en place n cessite de plus le choix de sites homog nes la r alisation des divers essais dans une zone aussi concentr e que possible la connaissance parfaite du sol ce qui impose la r alisation de toute la panoplie des essais de labo ratoi
15. istante veies e la Argile sableuse i tr s compacte PALAVAS LES FLOTS Vase molle 23 a Argile molle gt Silt l che SAINT ANDRE DE CUBZAC Argile molle 27 ii Argile molle POSER Vase molle Si pour le site de Palavas on ne tient pas compte de Po on trouve pour z Les chantillons ont t pr lev s avec le plus grand soin carottier Craelius Soil Sampler et la coh sion Cu a t mesur e en laboratoire l appareil triaxial La variation de Cu en bars avec la profondeur z en m tres s crit Cu 0 08 z 0 440 Comme d autre part P Y z 0 190 z il vient avec Rp z 25 Rp P 1 65 N ii Apai o 10 1 ET C2 081 0 08 z 0 440 z 0 Ne 56 z 5m Ne 34 z 10m Ne 26 Bien que en toute rigueur ce calcul ne soit valable qu l int rieur des bornes des profondeurs de mesure il apparait que Ne est toujours beaucoup plus lev que 10 et que sa valeur diminue quand z augmente Pour le pressiom tre on a P 0 5 z 6 P Po 1 16 eh 0 QE a P Gii S 008 z sa pour z 0 B 142 pour z 10m B 7 6 Relations f z Observations 0 08 z 0 440 ossai triaxial 05z7 6 et p n trom tre Gouda z 25 pointe lectrique 017 06 ls triaxial 0 435 7 45 et p n trom tre 0 57 z 30 Parez P 45 essai triaxial et p n trom tre Parez P 45 Scissom tre u 0 014 z 0 1 de chantier LPC 0 183 z 0 61 et p n trom tre Gouda
16. ite si n cessaire en diam tre de 60 mm faire les essais au pressiom tre dans le forage ainsi obtenu mais avec un laps de temps le plus court possible entre les deux op rations comparer les caract ristiques pressiom triques ainsi obtenues avec la moyenne de r sistance de pointe correspondant la hauteur de la cellule de mesure du pressiom tre Il s agit en premier lieu de conna tre l influence de ce proc d sur les r sultats des essais pressiom triques Les graphiques de la figure 4 repr sentent des r sul tats d essais obtenus dans des forages voisins par divers proc d s Le soi est une argile consistante le gt 0 8 16 Par d finition nous avons pris comme talon le forage 4a o les essais pressiom triques ont t effectu s dans un forage r alis aux m ches Nous pr f rons le terme relation plut t que celui de corr lation qui fait appel des notions statistiques peu applicables ici tant donn le faible nombre de r sultats dont on dispose 99 h lico dales continues sec Les avant trous ont t obtenus au p n trom tre avec ou sans manchon ergots Pr cisons que ce manchon est une tige sp ciale comportant des ergots interpos entre la pointe et le train de tiges et dont le r le est de diminuer le frottement lat ral afin de permettre d augmenter la profondeur de p n tration de l appareil Dans le cas pr sent les ergots d bordaient de 5 mm par
17. les et 7 8 pour les sables compacts La l g re influence de la profondeur mise part on peut donc dire que le pressiom tre et le p n tro m tre sont des essais tr s proches l un de l autre en d pit des diff rences technologiques fondamen tales num r es pr c demment t le p n trom tre statique R sultats exp rimentaux obtenus dans une argile consistante E Module pressiometrique Pression limite Resistance en pointe bar standard 150 250 E en bar Pe en bar o O N M OU AAU N gt Rp 0 707 28 Fig 4b P n trom tre Gouda pointe lectrique Fig 4c R sultats pressiom triques apr s r al sage du forage sans manchon ergots p n trom trique 4b la tari re main injection i Module pressiometrique ion imi Resistance en pointe bar lu a Pression limite P ba 100 150 E en bar gt en r 20 50 100 500 3 O D y OO UM FF ww D _ Fig 4d P n trom tre Gouda pointe lectrique Fig 4e R sultats pressiom triques apres r al sage du forage avec manchon ergots p n trom trique 4d la tari re main injection lll COMPARAISON ENTRE Bret P repos soit Y z et Ne un coefficient sans dimension appel nte C ET LA COHESION APPARENTE Cu ppel facteur de force portante C est le m me Ne qui est utilis pour le calcul des pieux en g n ral on prend a
18. lors Ne 9 ou 10 Th oriquement la r sistance en pointe Rp au p n trom tre statique est donn e par la relation Donc connaissant Ne et Po on peut th oriquement d duire Cu de Rp Rp Cu Ne Po Rp Po Cu N o Po est la pression totale verticale des terres au c 101 Pour l utilisation de cette formule certains auteurs ont propos des valeurs de Ne sup rieures 10 Begemann par exemple 26 propose Ne 13 6 pour un appareil muni d une pointe fixe par rapport au tube Plus r cemment sont apparues des formules de la forme Cu Rp avec a pouvant aller jusqu 15 ou 20 D autre part on a montr 5 19 20 que dans cer tains sols Rp tait fonction de la conception de la pointe De m me pour l essai pressiom trique M nard pro pose une relation de la forme Cu Pipo ci B varie en fonction du rapport E P 11 et Po la pression totale horizontale des terres au repos sous r serve que P soit galement exprim e en pression totale B 5 5 pour E P 10 B 6 4 pour E P 15 Essayons de v rifier sur quelques sols types les valeurs de ces coefficients Les diff rents r sultats obtenus sont synth tis s dans le tableau fig 5 Il nous semble cependant n cessaire avant d inter pr ter ces r sultats d exposer plus en d tail ceux se rapportant au site de la figure 4 16 Nature du sol Ville nouvelle Argile de Tii consistante ROMAINVILLE Argile 17 cons
19. ls en particulier la sch 106 matisation lasto plastique ne prend pas en compte la sensibilit des sols D autres tentatives ont t entreprises pour relier Rp la compressibilit des sols Buismann Parez puis plus r cemment Sanglerat 12 Par compres sibilit on entend cette fois ci le terme Ce c est dire l indice de compression mesur en laboratoire lors de l essai dom trique Sanglerat donne par exemple les r sultats de la figure 12 indice de compression Ce 0 3 10 R sistance en pointe bar Fig 12 Relation C f Rp d apr s Sanglerat Cette fa on de faire nous semble discutable pour plusieurs raisons Ce rend compte de l aptitude des particules de sol se rapprocher sous un champ donn de d for mation ce qui ne peut se faire que lorsque le fluide interstitiel peut s chapper Ce n est videmment pas ce qui peut se produire lors de la p n tration de la pointe du p n trom tre dans une argile la figure 12 montre d ailleurs qu il ny a pas de relation entre les deux param tres si Rp gt 10 bars le Ce est pratiquement constant et de l ordre de 0 1 0 2 si Rp lt 10 bars Ce peut avoir n importe quelle valeur au del de 0 3 Les essais consid r s sont des essais non drain s sur sol satur Le volume l mentaire de sol est donc invariable Sous l influence par exemple du pressiom tre il se d forme et se d place Le volume total inject
20. ns interstitielles cr es par l expansion des sondes cylindri ques dans les sols coh rents satur s Labo r gional de St Brieuc 1969 non publi 9 Mode op ratoire LCPC Essai pressiom trique normal Dunod 1971 10 VAN VANBEKE M thodes d investigation des sols en place tude d une campagne d essais comparatifs Sols Soils 2 1962 11 Menard L Calcul de la force portante des fondations sur la base des essais pressiom triques Sols Soils 5 1963 12 SANGLERAT Correlation between in situ pene trometer test and the compressibility charac teristics of soils Conf rence sur Les recher ches in situ sur les sols et les roches organis e par la British Geotechnical Society Londres 13 15 mai 1969 107 13 14 15 16 17 18 19 20 22 108 Cassan Les essais in situ en m canique des sols Revue Construction 7 et 8 juil et ao t 1969 HiGGiNs Pressumeter correlation study re search project 66 25 Louisiana HPR 1 7 Baton Rouge LivNEH et Uzan In situ investigations in soils and rocks Comptes rendus de la conf rence organis e par la British Geotechnical Society Londres 13 15 mai 1969 AMAR S Etude de l argile verte de la ville nouvelle de Marne Labo central P et C sept 1970 non publi KERISEL J et ADAM M Calcul des forces ho rizontales applicables aux fondations profon des dans les argiles et les limons Annales
21. omme un tubage plac l arri re de la pointe Dans le premier cas on pourrait donc concevoir que le refoulement du sol se fasse vers le trou de forage et que l essai pressiom trique en d pit des cellules de garde ne testerait pas la compressibilit d en semble du milieu On a pu voir dans certains ouvrages des sch mas de principe montrant des bourrelets de sols dans le forage au dessus et au dessous de la sonde pres siom trique R cemment Livneh et Uzan 15 ont pr sent une th orie de la rupture au pressiom tre utilisant les sch mas classiques de lignes de glis sements venant se refermer sur un tubage plac au dessus de l appareil 2 L essai pressiom trique sollicite le sol horizonta lement alors que dans l essai au p n trom tre sta tique la sollicitation est verticale comme elle le serait sous une fondation sur pieu Pourtant si on enfonce un p n trom tre dans le sol sur plusieurs m tres il est vident que le refoule ment se fait essentiellement lat ralement et que l on ne comprime pas sous la pointe une colonne enti re de sol 3 Mais il existe une autre diff rence fondamentale entre les deux essais bien moins apparente de prime abord Lorsque le sol entre en plasticit autour du pres siom tre Pr celui ci videmment reste en place et on peut continuer gonfler la sonde jusqu attein dre une pression limite P Au contraire pour l essai au p n trom tre
22. r sistance au cisaillement des sols et leur compressibilit On peut distinguer deux types d appareils Les p n trom tres dynamique et statique Il existe de nombreux appareils qui diff rent par des d tails technologiques et g om triques fig 2 Leur caract ristique principale est qu ils testent le sol la limite Les essais au p n trom tre dynamique tant diffi ciles interpr ter on ne parlera dans ce qui suit que des p n trom tres statiques Le pressiom tre L int r t de cet appareil par rapport aux deux pr c dents est qu il permet en principe de tester le sol depuis l tat naturel Po jusqu l tat limite P donc en particulier dans la phase pseudo lastique Ce qui permet de d finir un module E proportionnel l inverse de la pente de la partie approximative ment lin aire de la courbe type fig 3 Fig 1 Sch ma de principe et courbe scissom trique type Rotation du moulinet en degr s Contr leur pression volume Fig 3 Sch ma de principe et courbe pressiom trique type Sonde tricellulaire I COMPARAISONS ENTRE LE PRESSIO METRE ET LE PENETROMETRE STATIQUE Il existe videmment des diff rences technologiques g om triques et de mise en uvre fondamentales entre ces deux types d appareils en particulier 1 Le pressiom tre est g n ralement r alis dans un forage non tub alors que le train de tiges du p n trom tre se comporte c
23. rap port la tige On constate sur les graphiques 4b et 4d que l effort total de fon age donc le frot tement lat ral s est trouv r duit de 6 5 tonnes 1 tonne environ 7 m tres de profondeur I s agit de v rifier galement l influence de ce man chon ergots sur les r sultats pressiom triques Pour comparer entre elles les diff rentes valeurs mesur es dans un sol homog ne il est pr f rable d exprimer les variations des divers param tres en bars en fonction de la profondeur z en m tres Par exemple pour la r sistance en pointe et la pression limite on peut crire Rp az b et P az b o Rp et P sont exprim s en bars et z en m tres d o a az b Ron y i ba ab P a Ces r sultats fig 4 permettent de tirer les conclu sions suivantes que l on se gardera cependant d ex trapoler tous les cas sans v rification pr alable pour les trois mises en uvre aucune diff rence significative n apparait sur la valeur de la pression limite P pour le module pressiom trique E il ny a pas de diff rence significative entre les m thodes a et c Par contre pour le cas e il semble que le module ne varie plus avec la profondeur z le rapport E P ne pr sente pas de diff rence significative avec la profondeur En moyenne on a dans le cas pr sent E P 17 ce qui est une valeur lev e par rapport ce que l on obtient dans la plupart des
24. rapport diminue avec la profondeur dans la plupart des sols cette diminution tant plus sensible pour les sois raides que pour les sols mous Les valeurs moyennes retenir concordent bien avec celles donn es par de nombreux auteurs Dans la figure 6 nous avons port en ordonn es les valeurs de la coh sion d termin e en laboratoire l appareil triaxial ou au scissom tre pour les sols mous et en abscisses les valeurs obtenues au pres siom tre partir de la formule P a Po Cu 55 Pour un site donn nous n avons pas fait appara tre sur ce graphique l influence de la profondeur On constate une grande dispersion des r sultats qui peuvent varier du simple au double pour des valeurs faibles de la coh sion Cu lt 0 5 bar c est dire P Po lt 3 bars environ il y a en moyenne une bonne concordance entre les deux m thodes pour les valeurs lev es de la coh sion Cu gt 0 5 bar la dispersion devient tr s importante bien que la coh sion d termin e au pressiom tre soit toujours sup rieure celle obtenue en laboratoire Pour les essais au p n trom tre statique les r sul tats vont dans le m me sens si les argiles sont 103 peu consistantes Ne est de l ordre de 10 et par fois m me beaucoup moins par contre pour les sols raides la valeur de Ne peut atteindre 40 50 et plus Si pour un site donn on fait appara tre l influence de la profondeur
25. re ceux ci devant tre effectu s avec le plus grand soin sur des chantillons v ritablement intacts Ces conditions tr s s v res conduisent pour une telle recherche liminer sans h sitation toute mesure douteuse I CLASSIFICATION SCHEMATIQUE DES ESSAIS EN PLACE Essais ne d pla ant pas le sol C est l essai au scissom tre fig 1 La rotation de la pale cisaille le sol suivant une surface cylindrique Connaissant le couple de torsion n cessaire et cette surface on en d duit la r sistance au cisaillement mobilis e Pour des raisons technologiques possibilit de mise en place de l appareil et r sistance des tiges la torsion et th oriques connaissance de la surface de cisaillement le domaine d utilisation de cet appareil est limit aux sols fins coh rents peu consistants Il donne donc une coh sion apparente Cu approxi mativement pour des valeurs de Cu inf rieures 0 6 ou 0 8 bar Moment de torsion R sistance au cisaillement mobilisee Tige centrale Cu sol intact Cu sol remani Moulinet 98 Mouton de batta Hauteur de chute Z Tube de revetement e gt e Ni PA N Fig 2 Sch ma de principe des p n trom tres dynamique et statique Essais d pla ant le sol L originalit de ces essais est que les appareils p n trent dans la masse du sol en le d formant et en le refoulant Ce sont donc des essais qui testent la fois la
26. sensible On peut plus simplement mettre en vidence cette propri t si on gonfle une sonde dans une argile sensible jusqu P puis si on la d gonfle et regonfle nouveau on trouvera encore le m me P mais bien s r pour des d formations plus importantes fig 10 Cela veut dire que On ne peut pas avec le pressiom tre mesurer la sensibilit des sols directement e P d autres facteurs interviennent autres que la r sistance au cisaillement il en est probablement de m me pour Rp qui ob it des lois similaires car comme on le verra plus loin le rapport Rp P varie peu en g n ral pour un site donn 3 Volume en cm Fig 10 Essai pressiom trique cyclique Pression de la sonde en bar Sch matisons la courbe de r sistance en pointe d un pieu en fonction de son enfoncement fig 11 Dans une premi re phase AB le pieu tient La pointe tasse Au point B il y a rupture du sol d viateur maximal mobilis Si les propri t s du sol taient constantes en profondeur on pourrait continuer enfoncer le pieu pour cette m me contrainte Rp Si le v rin qui charge le pieu le permet il sera pos sible d augmenter la charge jusqu une limite Rpp impos e d ailleurs par le dispositif op ratoire c est dire par la capacit des pompes huiles Or au p n trom tre statique les vitesses de fon age sont tr s lev es et on doit se trouver toujours d
27. statique on pourrait enfoncer la pointe en maintenant la charge Pr constante sous r serve que les caract ristiques du sol soient cons tantes en profondeur Si l on augmente la charge en pointe la seule cons quence est d augmenter la vitesse de fon age 700 600 500 400 Volume inject en cm3 Pe Pe Pression en bar Corr lativement comme on impose en g n ral la vitesse de fon age on comprend pourquoi la r sis tance en pointe augmente avec cette vitesse pour certains sols silts sables l ches satur s etc d au tres ph nom nes interviennent qui infirment cette constatation En d autres termes seul l essai pressiom trique per met de montrer l existence d une pression limite dans les sols Etant donn un si grand nombre de diff rences de g om trie de technologie de principe etc y a t il une relation entre les r sultats de ces deux essais Pour le v rifier il est n cessaire de tenir compte de l h t rog n it des sols en effet il est vain de comparer les r sultats des deux sondages m me tr s voisins La technique recommand e est la suivante faire l essai de p n tration statique l aide d un appareil de petit diam tre par exemple un p n tro m tre Gouda de 36 mm de diam tre muni de sa pointe habituelle ou de pr f rence d une pointe lec trique 5 r al ser ensuite ce forage l aide d une tari re main avec injection de benton
28. terrains E 8 lt 5y lt 12 tudions le rapport Rp P pour les graphiques b et c on a 23 Rp P 1 D pl 07245 soit par exemple pour z 5m Rp P 3 76 z 10m Rp P pour les graphiques d et e 6 5 Rp P 2 1 PE n p P 5 soit par exemple pour z 5m Rp P 3 72 z 10m Rp Pr 8 18 On constate que le rapport Rp P diminue l g rement avec la profondeur et qu il est en moyenne pour les profondeurs int ress es ici de l ordre de 3 5 2 91 Fig 4 Comparaisons entre le pressiom tr Module pressiom trique standard E enbar Pression limite Poen bar 50 100 500 19 20 0 667 4 9 123 80 Fig 4a R sultats pressiom triques obtenus en fonction de la profondeur z dans un forage aux m ches h licoidales continues forage sec Pour un sol similaire Romainville 17 18 on a P 0 435 z 7 45 Rp 0 57 z 30 Les valeurs de P sont ramen es en pression totale c est dire en rajoutant la hauteur d eau dans les tubulures du pressiom tre Les valeurs de Rp ont t mesur es au p n trom tre P45 type Parez On trouve encore que le rapport Rp P diminue l g re ment avec z 4 pour z 0 et 3 40 pour z 5 Ces valeurs sont tout fait comparables avec celles obtenues par M nard et d autres auteurs dans des sols similaires Rappelons que d une mani re plus g n rale Rp P varie avec la nature du sol et se situe entre 2 5 3 pour les argiles mol
Download Pdf Manuals
Related Search