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RÉSUMÉ
Pour la conception des ouvrages géotechnique, les paramètres de calcul des modèles peuvent être déterminés en laboratoire sur des éprouvettes taillées dans des échantillons prélevés par carottage ou dans un sondage par la réalisation d'essais en place.
Cet article expose les bases que doit connaître l’ingénieur, en ce qui concerne les essais en place (pressiomètre, pénétromètre, SPT, scissomètre, etc.) et présente les relations semi-empiriques ou corrélations reliant ces paramètres.
Une fois les propriétés déterminées, il est nécessaire de synthétiser les informations et données collectées pour élaborer le modèle géotechnique avec un risque maîtrisé.
Un des moyens de limiter ce risque est d’utiliser des corrélations pour estimer la qualité des jeux de données collectées en réalisant des comparaisons. Quelques exemples sont donnés à la fin de cet article.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Philippe REIFFSTECK : Directeur de recherche - SRO, de luniversité Gustave, Marne-la-vallée, France
INTRODUCTION
Les paramètres utilisés pour décrire les propriétés physiques et mécaniques des sols sont de nature très variée :
-
paramètres d’identification et d’état ;
-
paramètres de déformabilité ;
-
paramètres de résistance ;
-
paramètres de perméabilité.
Les essais en place (ou « in situ ») de mécanique des sols les plus courants sont les essais réalisés au pénétromètre (statique ou dynamique y compris l’essai de pénétration au carottier dit SPT), et les essais au pressiomètre Ménard et au scissomètre de chantier.
Cet article présente ces essais classiques (appareillage, modalités de mise en œuvre, interprétation des mesures). L’exploitation des résultats pour la reconnaissance des sols et le dimensionnement des ouvrages ne sera abordé que sommairement, le sujet étant traité dans d’autres articles.
Il existe d’autres essais en place intéressants, mais ils sont d’une utilisation moins fréquente en raison de leur caractère plus complexe ou de leur domaine d’intervention plus limité. On peut citer, par exemple, le pressiomètre autoforeur, le pressio-pénétromètre et le phicomètre. Le paragraphe de cet article qui leur est consacré donne également un aperçu des compléments qui peuvent être apportés aux essais classiques (notamment piézocône et manchon de frottement pour le pénétromètre statique) et présente les essais de chargement à la plaque et les essais d’eau les plus courants.
On peut arbitrairement subdiviser les essais en place en deux grandes familles : les essais qui donnent une caractéristique de sol à la limite (ou, si l’on veut, à « la rupture ») et les essais qui donnent en plus une relation contraintes – déformations.
Les pénétromètres statiques et dynamiques appartiennent à la première famille. Ils sont enfoncés dans le terrain soit à vitesse imposée soit sous l’effet de chocs répétés. Le sol sous la pointe est constamment dans un état limite puisque la pointe de l’appareil le poinçonne.
Le pressiomètre et le scissomètre appartiennent à la deuxième famille, car ils sollicitent le terrain depuis son état au repos jusqu’à une valeur limite.
Les pénétromètres ne permettent donc pas, par définition, de déterminer les caractéristiques de déformation du sol, sauf à procéder par corrélations. Avec le pressiomètre et le scissomètre, on peut cependant songer à mesurer des paramètres de déformabilité, utiles pour déterminer les tassements ou les déformations des ouvrages. Suivant les conditions de mise en œuvre des appareils et les conditions d’essai, on examinera l’intérêt et les limites de cette particularité.
Il est très rare que, sur un même site, tous ces paramètres soient mesurés en un nombre de points suffisant pour que l’on puisse juger bien connu l’ensemble du massif de sol. Habituellement, la reconnaissance géotechnique est limitée au strict minimum, et l’on dispose des valeurs de certains paramètres en certains points et d’autres paramètres en d’autres points. L’ingénieur géotechnicien doit tirer le meilleur parti possible de ces informations éparses et établir une coupe géotechnique représentative du site étudié.
C’est dans ce cadre général que l’utilisation de corrélations entre les propriétés physiques et mécaniques des sols peut contribuer efficacement au travail de synthèse du géotechnicien. La dernière partie de cet article s’intéresse à ces relations.
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MOTS-CLÉS
propriétés mécaniques géotechnique Corrélation essais in situ carottage pénétromètre pressiomètre
VERSIONS
- Version archivée 1 de août 1978 par Samuel AMAR, Jean-François JÉZÉGUEL
- Version archivée 2 de févr. 1998 par Samuel AMAR, Jean-François JÉZÉQUEL
DOI (Digital Object Identifier)
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Essai au scissomètre de chantier
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1. Essais pénétrométriques
Ces essais déterminent directement une résistance limite du sol. Les pénétromètres se subdivisent en pénétromètres dynamiques (enfoncés dans le terrain par battage) et les pénétromètres statiques (appelés quasi-statiques par certains auteurs), qui sont vérinés dans les terrains à vitesse lente et régulière. L’essai de pénétration au carottier (appelé aussi « essai de pénétration standard » ou SPT) occupe une place particulière, bien que s’apparentant sur certains points aux essais de pénétration dynamique.
1.1 Pénétromètres dynamiques
Un pénétromètre dynamique est un appareil constitué essentiellement par un train de tiges, à l’extrémité inférieure duquel est placée une pointe conique d’un diamètre supérieur à celui du train de tiges (figure 1).
L’ensemble est battu dans le terrain sous l’action de chocs répétés, exercés sur la tête du train de tiges par une masse (le mouton de battage) tombant en chute libre d’une hauteur constante. La pointe débordant par rapport au train de tiges, il se crée un espace annulaire entre ce train de tiges et le sol.
Un sondage au pénétromètre dynamique consiste à enfoncer l’appareil dans le terrain jusqu’à une profondeur donnée, en général limitée par la capacité de pénétration de l’appareil lui-même.
L’opérateur relève le nombre de coups nécessaires pour enfoncer l’appareil sur un pas de profondeur fixé, en général 10 cm. On peut ensuite tracer le profil de résistance du sol correspondant en fonction de la profondeur atteinte par la pointe.
Les anciennes normes françaises (NF P94-114 et 115) différenciaient deux types de pénétromètres dynamiques : les pénétromètres de type A et les pénétromètres de type B suivant qu’ils aient ou non une injection de boue. La norme européenne qui leur a succédé (NF EN ISO 22476-2) considère quatre types de pénétromètres pour couvrir l’éventail d’énergie spécifique de battage par coup disponible (voir le tableau 1) :
-
pénétromètre dynamique léger (DPL) :...
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Essais pénétrométriques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - WASCHKOWSKI (E.) - Le pénétromètre dynamique. - Bulletin de liaison des Laboratoires des Ponts et chaussées no 125 (1983).
-
(2) - GONIN (H.), VANDANGEON (P.), LAFEUILLADE (M.P.) - Étude sur les corrélations entre le SPT et le pressiomètre. - Revue Française de Géotechnique no 58, (1992).
-
(3) - AFNOR - Justification des ouvrages géotechniques – - Normes d’application nationale de l’Eurocode 7 – Fondations superficielles, NF P94-261, Paris, 124 pages (2013).
-
(4) - AFNOR - Justification des ouvrages géotechniques – - Normes d’application nationale de l’Eurocode 7 – Fondations profondes, NF P94-262, Paris, 205 pages (2012).
-
(5) - MÉNARD (L.) - An apparatus for measuring the strength of soils in place. - Masters thesis presented to the Department of Civil Engineering Univ. of Illinois (1956).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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ISO Acoustique : méthode de calcul du niveau d’isotonie - ISO 532 1975 ISO - 1975
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AFNOR Tuiles en terre cuite pour posé en discontinu. Détermination des caractéristiques physiques. Partie 1 : essai d’imperméabilité - NF EN 539-1 AFNOR - 1994
-
(toutes les parties) Normes d’essais en place - NF EN ISO 22476 -
-
(toutes les parties) Normes d’essais d’eau - NF EN ISO 22282 -
-
Sols : reconnaissance et essais. Contrôle de la qualité du compactage – Méthode au pénétromètre dynamique à énergie constante – Principe et méthode d’étalonnage des pénétrodensitographes – Exploitation des résultats – Interprétation - NF P94-63 -
-
Sols : reconnaissance et essais. – Contrôle de la qualité du compactage – Méthode au pénétromètre dynamique à énergie variable – Principe et méthode d’étalonnage du pénétromètre – Exploitation des résultats – Interprétation - NF P94-105 -
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