Les pénétromètres statiques - Influence du mode d`emploi sur la
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1. J JEZEQUEL Ing nieur Laboratoire R gional de Saint Brieuc les p n trom tres statiques influence du mode d emploi sur la r sistance de pointe premi re vue tre totalement ind pendant du mode d emploi Alors que par exemple les essais de laboratoire sur chantillons intacts sont tributaires de toute une s rie de manipulations l es sai au p n trom tre statique peut s duire par son aspect purement m canique par un proc d quelconque on descend dans le sol vierge une pointe dont on enregistre par une m thode appropri e la r sistance l enfoncement L Er au p n trom tre statique peut sembler N anmoins il paraissait int ressant d valuer l in fluence de certains param tres sur la mesure de la r sistance de pointe tant donn les divergences des conclusions auxquelles aboutissaient diff rents exp rimentateurs voir bibliographie Aussi notre propos n est pas d appr cier tel ou tel appareil mais d essayer de montrer la difficult de l exploitation imm diate et pr cise d un essai dont la mise en uvre est apparemment simple La base de l tude consiste comparer le p n tro m tre Gouda classique l appareil modifi le p n trom tre lectrique qui est d crit dans la rubrique Informations de ce bulletin Nous supposerons que les param tres secondaires qui peuvent intervenir sont parfaitement ma tris s c est dire par exemple que les2. 2 Electrique rapide 10 cm 5 s 4 22 4 61 3 Gouda lent 1cm 5 s 6 59 5 84 4 Gouda rapide 10 cm 5s 7 53 7 34 5 Gouda lectrique 10 cm 5s 5 53 Dans l argile la r sistance augmente avec la vi tesse ph nom ne souvent mis en vidence rapide Il semble cependant exister une vitesse critique au del de laquelle la r sistance en pointe n augmente vtr ren a pp ao ao mesrine ee plus avec la vitesse Dans un cas nous avons m me trouv une d croissance de la r sistance en pointe lorsque la vitesse d passait une certaine limite d ail leurs tr s lev e de l ordre de 6 8 cm s par rap port aux vitesses couramment utilis es Le p n trom tre Gouda donne une r sistance pr s de deux fois sup rieure au p n trom tre lectrique Ce r sultat est d semble t il environ pour moiti au frottement sur la pointe frottement l arri re de la jupe de la pointe Gouda et environ pour moiti l influence du mouvement alternatif de la pointe par rapport au f t Dans l appareil Gouda il est probable que des cisaillement parasites se manifes tent l arri re du c ne au moment o celui ci est pouss seul au devant du f t Argile raide Les valeurs moyennes not es sur le site sont les suivantes Site de Loutehel fig 6 Rp 1 Electrique lent 1 cm 5 s 30 60 2 Electrique rapide 10 cm 5 s 24 56 3 Gouda lent 1 cm 5 s 38 91 4 Gouda rapide 10 cm 5 s 39 49 L influence de la vitesse est moins
3. bar 5 10 15 ELECTRIQUE essai lent 2 ELECTRIQUE essai rapide 3 _ _ GOUDA essai lent 4m COUDA essai rapide Fig 5 Argile molle Redon Ille et Vilaine R sistance en pointe bar 40 o 60 Profondeur en m TURDA A 1 ELECTRIQUE essai lent ELECTRIQUE essai rapide 3 GOUDA essai lent 4 GOUDA essai rapide 2 Fig 6 Argile raide Loutehel 155 R sistance en pointe bar 10 Profondeur enm 1 ELECTRIQUE essai lent 2 ELECTRIQUE essai rapide 3 GOUDA essai lent 4 GOUDA essai rapide 5 GOUDA ELECTRIQUE essai rapide 6 Fig 7 Silt satur Planco t C tes du Nord 156 La r sistance en pointe semble diminuer avec la vitesse Ce r sultat est assez g n ral dans les sols moyennement perm ables et dilatance n gative ll est possible que dans ces sols une pression in terstitielle tr s importante se manifeste sous la pointe des p n trom tres du fait de l introduction dans le sol d un volume tranger et de la diminution de volume du mat riau sous l influence des contrain tes de cisaillement Les grains de silts tant peu adh rents cette pression interstitielle suffit peut tre vaincre en grande partie cette faible adh rence Il ex
4. de M canique des Sols et Travaux de Fonda tions Paris 1961 tome 3 275 277 J Kerisez Fondations profondes en milieux sableux 5e Congr s international de M canique des Sols et Tra vaux de Fondations Paris 1961 tome 2 73 W H Warb A MarsLanp et G SAMUELS Properties of the London clay at the Ashford commun shast institut and undrained straings tests G otechnique n 4 15 1966 321 344
5. nette que dans les argiles molles Le p n trom tre Gouda donne toujours un r sultat sup rieur au p n trom tre lectrique mais la diff rence est moins marqu e 30 60 uniquement Cela tient peut tre la nature m me de l argile qui reflue moins l arri re de la pointe que les argiles molles hypoth se d j avanc e par Thomas 2 Devant la dispersion de nos r sultats sur ce site h t rog n it probable on se gardera d une extra polation h tive toute argile raide Silt satur H s agit d un mat riau l che peu pollu indice de plasticit Ip 12 15 y 1 8 y 1 4 Site de Planco t fig 7 Rp 1 Electrique lent 1 cm 5 s 4 67 2 Electrique rapide 10 cm 5 s 4 11 3 Gouda lent 1 cm 5 s 9 37 4 Gouda rapide 10 cm 5 s 7 52 5 Gouda lectrique rapide 10 cm 5 s 5 87 La r sistance en pointe en fonction de la profondeur est indiqu e en bars sur les figures 4 9 Les r sistances en pointes donn es dans le texte sont les moyennes arithm tiques de l ensemble des r sultats du sondage 153 Profondeur en m Fig 4 Argile molle Site du Pont de Cran Morbihan 154 R sistance en pointe bar 10 ELECTRIQUE essai lent ELECTRIQUE _ essai rapide GOUDA essai lent GOUDA essai rapide GOUDA ELECTRIQUE essai rapide Profondeur en m 11 a a i a a i E R sistance en pointe
6. non n gligeable On convient de prendre comme r sultat le maximum de la lecture sur ces quatre centim tres Les manom tres utilis s sont en g n ral de 0 100 bars et 0 600 bars Dans les argiles molles des manom tres plus sensibles 0 25 ou 0 50 bars ont t utilis s La pr cision de la mesure est de l ordre de 2 bars dans les argiles molles C est pourquoi on sera contraint de comparer des moyennes de r sistance en pointe sur un profil et non pas comparer entre eux des r sultats un m me ni veau Suivant la nomenclature propos e par M Parez 1 il s agit donc d un appareil c ne mobile et trans mission par barres Fig 1 P n trom tre Gouda P n trom tre Gouda modifi ou p n trom tre lec trique Tout en conservant les qualit s propres au p n trom tre Gouda qui sont la robustesse la relative maniabilit et le rendement lev nous avons modi fi la technique de mesure en adaptant en pointe un peson jauges de d formations l s agit d un p n trom tre mesure continue Le p n trom tre Sol Essais Parez tr s r pandu en France se classe dans la m me cat gorie mais la mesure se fait par pression d huile Les deux p n trom tres Gouda et lectrique ont le m me diam tre 36 mm soit 10 cm de section Un appareil lectrique de plus grande section 60 mm soit 28 cm environ de section a t r alis mais les r sultats des essais
7. o comme dans les silts la r sistance diminue quand la vitesse augmente Peut tre peut on expliquer ce ph nom ne comme dans le cas de silts satur s par la naissance de pressions interstitielles sous la pointe faute d avoir pu pr lever d chantillons intacts sous la nappe dans ces mat riaux nous ne pouvons dire si la dilatance est positive ou n gative Limon des plateaux fig 9 I s agit du limon d Orly mat riau peu compact forte teneur en CO Ca 15 20 Electrique lent 23 2 bars Electrique rapide 12 4 bars Gouda rapide 20 8 bars L influence de la vitesse est tr s importante la r sistance en pointe diminue presque de moiti quand la vitesse est multipli e par 10 Comme il s agit d un mat riau fragile on peut sup poser que sous une p n tration brutale les cimen tations dues au CO Ca sont d truites et que la structure du mat riau s effondre La r sistance en pointe sera donc d autant plus pessimiste que la vitesse sera plus rapide A vitesse gale l appareil Gouda conduit des r sultats presque doubles de ceux du p n trom tre lectrique Comme pr c demment les causes en sont probable ment le frottement parasite du sol l arri re de la pointe des cisaillements parasites et les arr ts momentan s n cessit s par la m thode CONCLUSIONS Les r sultats pr sent s ici indiquent que le type de p n trom tre et la vitesse de p n tration ont une influence importan
8. de 83 2 bars Il faut tout d abord noter que les r sultats au des sus de la nappe sont bien group s Au dessous de a nappe il en est diff remment et il s agit d un hasard si la r sistance en pointe de l lectrique lent est gale celle du Gouda rapide G n ralement dans les sols sableux secs l cart est faible entre les divers appareils Cependant l appa reil lectrique donne alors presque toujours des r sultats sup rieurs au Gouda de l ordre de 10 en m Profondeur _ Resistance en pointe bar 50 __ ELECTRIQUE essai lent 2 mme ELECTRIQUE essei rapide k GOUDA essai rapide R sistance en pointe bar 100 Profondeur en m ELECTRIQUE essai lent ELECTRIQUE essai rapide 12 4 GOUDA essai rapide Fig 8 Sable fin Barrage de la Rance enceinte nord gabion 16 157 Ce fait avait d j t not par De Beer et Raed schelders 3 qui l expliquaient par l influence du champ de contraintes du f t sur la pointe R sistance en pointe bar e 100 1 ELECTRIQUE essai lent ELECTRIQUE essai rapide 3 GOUDA essai rapide Profondeur en m Fig 9 Limon des plateaux Orly 158 Dans le sable sec on ne voit pas en g n ral appa ra itre d influence nette de la vitesse Il n en est pas de m me sous la nappe
9. iser de bonnes mesures du point de vue pratique d autres crit res entrent en ligne de compte surtout pour les essais en place qui sont la robustesse la maniabilit le rendement Il faudrait donc consid rer deux cas ou bien on ne demande au p n trom tre statique qu une reconnaissance rapide en tude pr liminaire ou pour interpolation de caract ristiques mesur es par des m thodes plus volu es essais de labora toire par exemple dans ce cas on peut utiliser peu pr s tout type de pointe et des vitesses de p n tration assez lev es ou bien on demande au p n trom tre statique une mesure absolue dans le but de calculer une fondation sur pieux par exemple ou d appliquer des R formules empiriques du type w comme taux de travail de semelles en surface ou encore de tenter de mesurer la coh sion des argiles On devra alors notre avis s orienter vers des mesures continues vitesses lentes R dig en janvier 1968 159 BIBLIOGRAPHIE 1 L PAREZ Les p n trom tres et leur utilisation Jour n es des Fondations 6 au 11 mai 1963 Laboratoire Central des Ponts et Chauss es 2 D THomas Static penetration tests in London clay Geotechnique n 2 15 1965 174 179 3 RaepscueLDeRs Belgique Intervention orale sur la d termination de la force portante d une fondation partir des indications du p n trom tre 5 Congr s inter 160 4 5 national
10. iste sans doute une relation de cause effet entre d une part la perm abilit du mat riau li e la vitesse de dis sipation de la pression interstitielle et d autre part la vitesse de p n tration du p n trom tre laquelle est li e la naissance de cette pression interstitielle plus la vitesse est grande et plus la r sistance en pointe est faible Le p n trom tre Gouda conduit encore des r sis tances en pointes sup rieures l lectrique On peut avancer les m mes hypoth ses que pour les argiles molles Peut tre galement la discontinuit inter Vient elle par les arr ts impos s par la technique Gouda ces arr ts tant suffisants 1 2 secondes pour que la consolidation autour de la pointe se manifeste Nous avons tent de v rifier cela en r a lisant au p n trom tre lectrique une p n tration discontinue Le ph nom ne n a pas t mis en vi dence mais la raison en est peut tre le temps de r ponse de l appareil qui est de l ordre de 2 3 secondes en mouvement alternatif Sable peu compact fig 8 Il s agit ici d un mat riau artificiel un sable propre peu compact du remblai hydraulique du barrage de la Rance gabion 16 On peut s parer deux cas tr s diff rents a au dessus de la nappe Electrique lent 43 8 bars Electrique rapide 47 3 bars Gouda rapide 41 1 bars b au dessous de la nappe Electrique lent 83 5 bars Electrique rapide 65 6 bars Gouda rapi
11. manom tres ou les pesons sont correctement talonn s qu il n exis te pas dans le p n trom tre Gouda classique de frottements parasites ni de flambage des tiges dans les tubes etc PRINCIPES DES MESURES P n trom tre Gouda fig 1 et 2 La pointe est pouss e seule sur une longueur h g n ralement de 4 cm par l interm diaire de tiges rigides qui coulissent sans frottement dans un tube de rev tement P n trom tre lectrique mesure continue par MM J z quel Pinel et Ravilly p 17 15 Bull Liaison Labo Routiers P et Ch no 36 Janv F v 1969 R f 522 RS iem kaaa onto RD EL oi RSR RAS L effort de fon age est obtenu par un v rin qui agit sur les tiges ou les tubes par l interm diaire d une chambre de compression sur laquelle sont branch s deux manom tres de sensibilit diff rente En poussant la pointe seule on enregistre donc l ef fort de pointe qu il faut corriger du poids des tiges surmontant le c ne En phase 3 on ram ne les tubes au niveau du c ne sans effectuer de mesure Puis en phase 4 on pousse l ensemble tiges tubes sur une longueur h g n ralement de 16 cm ce qui donne l effort total d enfoncement d o l effort lat ral par diff rence entre les op rations 4 et 2 La lecture de la r sistance en pointe par mano m tre est assez peu pr cise Pour la course de h 4 cm l aiguille du mano m tre peut osciller de fa on
12. ne sont pas encore exploit s Tube de h 4cm rev tement Dans certains cas nous avons exp riment un appa reil composite que nous appellerons Gouda lec trique la pointe Gouda met en but e un peson jauge le m me d ailleurs qui sert l appareil lec trique proprement dit 4 On a donc sch matiquement trois appareils fig 3 1 L appareil Gouda classique mouvement relatif Fig 2 Principe du p n trom tre Gouda f t pointe 152 CSS SONY LKR Z SSS 7 1 2 3 1 Gouda classique 2 Gouda lectrique 3 P n trom tre lectrique Fig 3 Sch ma des trois p n trom tres 2 L appareil Gouda lectrique sans mouvement relatif f t pointe 3 Le p n trom tre lectrique La diff rence entre 1 et 2 donne l influence du mou vement de la pointe par rapport au f t La diff rence entre 2 et 3 donne l influence de la g om trie de la pointe De plus l influence de la vitesse de fon age a t tudi e L influence des param tres ci dessus tant fonction du terrain des essais ont t r alis s dans diff rents sols types RESULTATS PAR SOL TYPE Argile molle Il s agit d argile molle post glaciaire approximative ment sa limite de liquidit W 70 et de masse volumique y de 0 9 g cmi Les valeurs moyennes sont les suivantes Site de Site de Cran Redon fig 4 fig 5 Rp Rp 1 Electrique lent 1cm 5 s 3 12 3 19
13. te sur la mesure de la r sistance en pointe Les divergences de lecture semblent dues la g o m trie des pointes utilis es au mouvement relatif ventuel de la pointe par rapport au f t et la vitesse de p n tration D autres facteurs non abord s ici interviennent aussi en particulier le diam tre de la pointe TABLEAU RECAPITULATIF Influence Influence Nat d vitesse vitesse ature QLE 80 rapport 10 rapport 10 lectrique Gouda Argile molle Cran nature nature frottement Mouvement p n trom tre p n trom tre sur la relatif lent rapide pointe Influence Influence Influence Influence Argile molle Redon Argile raide Loutehel Silt satur Planco t Sable peu compact sec Rance gabion 16 Sable peu compact satur Rance gabion 16 Sable peu compact sec Rance gabion 12 Sable peu compact satur Rance gabion 12 Limon des plateaux ciment Orly Les rapports obtenus au cours de cette tude som maire ne devraient pas tre le pr texte de correc tions ventuelles des mesures effectu es au p n trom tre Gouda classique Nous n avons tudi que des sols types et la difficult du probl me provient justement du fait que ces rapports d pendent des sols test s Il n est pas question videmment de juger tel ou tel type de mat riel Si du point de vue de la m canique des sols il est indispensable de r al
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