Plan
• Introduction
• Quelques définitions (Eurocode 7)
• Extraction d'échantillon
• Eurocode 7 : classes de qualité
d'échantillons de sol
• Eurocode 7 : essais de laboratoire en
géotechnique
• Eurocode 7 : essais in-situ
• Eurocode 7 : types de reconnaissances des
sols
• Essais de pénétration au cône et au piézocône
– CPT(U)
• Essai pressiométrique (PMT)
• Essai de pénétration au carottier (SPT)
1 Introduction
_La détermination
des caractéristiques d'un sol nécessite la réalisation d'essais.
_Les essais
permettant la détermination des caractéristiques à court terme peuvent être
effectués de deux façons :
- au laboratoire après prélèvement
d’échantillons (intacts ou remaniés) ;
- au sein du massif de sol, par un essai en
place ou in situ.
_Les essais
permettant la détermination des caractéristiques à long terme sont réalisés au
laboratoire sur des échantillons de sol intacts.
_ Les avantages de
l’essai in-situ sont les suivants :
- son exécution est rapide, donc on peut le
multiplier pour permettre une meilleure reconnaissance du sol ;
- il est parfois le seul à réaliser lorsqu’on
ne peut pas extraire des échantillons intacts ;
- il donne des résultats globaux par rapport
aux essais de laboratoire qui eux donnent des résultats qui ne sont valables
que localement.
_ L'Eurocode 7 donne
une place importante aux essais in-situ. Certaines des procédures recommandées
font appel directement aux résultats obtenus in-situ.
2 Quelques définitions (Eurocode 7)
Echantillon
Morceau de sol ou de roche pris dans le terrain
par des techniques de prélèvement.
Echantillon remanié
Echantillon de terrain dont la structure, la
teneur en eau et/ou les composants ont été modifiés pendant le prélèvement
Echantillon très remanié
Echantillon de terrain dont la structure du sol
ou de la roche en place a été fortement modifiée.
Echantillon non remanié
Echantillon de terrain dont les
caractéristiques n’ont subi, au cours du prélèvement, que des modifications
sans conséquence pratique.
Eprouvette
Partie d’un échantillon de sol ou de roche
utilisée pour un essai en laboratoire.
Eprouvette naturelle
Eprouvette réalisée à partir de l’échantillon
(non remanié, remanié, très remanié) disponible.
Eprouvette reconstituée
Eprouvette préparée en laboratoire ; pour les
sols fins, le matériau est préparé à l’état liquide (à la limite de liquidité
ou au-dessus), puis consolidé (sédimenté) ; pour les sols grenus pulvérulents,
le matériau est soit versé ou mis en place par pluviation à sec (séchée) ou par
voie humide et puis compacté, ou bien consolidé.
Eprouvette très remaniée
Eprouvette de terrain déstructuré réalisée à
une teneur en eau proche de la teneur en eau naturelle.
3 Extraction d'échantillon
4 Eurocode 7 : classes de qualité d'échantillons de sol
5 Eurocode 7 : essais de laboratoire en géotechnique
6 Eurocode 7 : essais in-situ
CPT essai de pénétration statique
au cône
CPTU essai de pénétration
statique au cône avec mesure de la pression interstitielle
DMT essai au dilatomètre plat
DP essai de pénétration dynamique
DPL essai de pénétration dynamique
au pénétromètre léger
DPM essai de pénétration dynamique
au pénétromètre moyen
DPH essai de pénétration dynamique
au pénétromètre lourd
DPSH-A essai de pénétration
dynamique au pénétromètre très lourd, type A
DPSH-B essai de pénétration
dynamique au pénétromètre très lourd, type B
FDP essai au pressiomètre refoulant
FDT essai au dilatomètre flexible
FVT essai au scissomètre de
chantier
MPM essai pressiométrique Ménard
PBP essai pressiométrique avec
forage préalable
PLT essai de chargement à la plaque
PMT essai pressiométrique
RDT essai dilatométrique dans le
rocher
SBP essai pressiométrique autoforé
SDT essai dilatométrique dans le
sol
SPT essai de pénétration au
carottier
WST essai de sondage par poids
7 Eurocode 7 : types de reconnaissances des sols
- Reconnaissances préliminaires pour
l’implantation et le prédimensionnement d’un ouvrage.
- Reconnaissances pour le dimensionnement et la
construction.
- Reconnaissances de contrôle.
Il convient de se reporter à la norme NF EN
1997-2 pour tous les détails concernant la reconnaissance des terrains et
essais.
Dans la suite, on décrit les essais in-situ :
CPT, PMT et SPT.
8 Essais de pénétration au cône et au piézocône – CPT(U)
_ Le but d’un essai
de pénétration statique au cône (CPT) est de déterminer la résistance d’un sol
ou d’une roche tendre à la pénétration d’un cône ainsi que le frottement local sur
un manchon.
_ L’essai de
pénétration statique CPT consiste à enfoncer verticalement dans le sol une pointe
pénétrométrique, au moyen d’un train de tiges. La pointe pénétrométrique doit être
foncée dans le sol à une vitesse constante. Elle comprend un cône et, le cas échéant,
un fût cylindrique ou manchon de frottement. La résistance à la pénétration du
cône (qc) ainsi que, le cas échéant, le frottement local sur le manchon de
frottement doivent être mesurés.
_ L’essai de
pénétration statique au piézocône (CPTU) est un essai CPT avec une pointe électrique
contenant une instrumentation complémentaire destinée à mesurer, lors de la pénétration,
la pression interstitielle au niveau de la base du cône.
L’angle au sommet du cône q
doit être de 60 degrés.
L’aire nominale totale de la base est normalement
: AC = 1 000 mm2
Pour le piézocône, il convient d’adopter une
géométrie du cône telle que :
- la hauteur he de la partie cylindrique,
incluant la hauteur hu de l’élément filtrant, soit comprise dans les limites
suivantes : 7.0 mm< he<10.0 mm ;
- le diamètre du de l’élément filtrant soit
compris dans les limites suivantes :
dc<du<dc + 0.2 mm où dc est le diamètre
du cône.
Il convient d’employer des dispositifs pour
mesurer, s’il y a lieu, les grandeurs suivantes :
- force de pénétration totale Qt ;
- force axiale Qc, agissant sur le cône et
associée au cône ;
- effort de frottement Qs agissant sur le
manchon de frottement et associé au manchon de frottement (autre grandeur
possible : somme des forces Qc + Qs agissant sur le cône et sur le manchon de
frottement, associées au cône et au manchon de frottement);
- inclinaison et vitesse de pénétration du
cône.
Dans les essais au piézocône, la pression
interstitielle de pénétration u, au niveau de l’élément filtrant présent dans
le cône est aussi à mesurer.
L’inexactitude des mesures ne doit pas dépasser
5 % de la valeur mesurée.
Il convient que l’inclinaison maximale des
tiges de fonçage en surface soit de
2 % par rapport à la verticale.
La vitesse de pénétration doit être de (20 ±
5) mm/s.
Exemple de corrélation entre la
résistance à la pénétration du cône et l’angle de frottement interne :
j'est
l’angle de frottement interne, en degrés ;
qc est la résistance à la
pénétration du cône, en MPa.
Cette relation est valable pour les
sables mal gradués (CU < 3) situés au-dessus du niveau de la nappe et pour des résistances à
la pénétration du cône dans la plage 5 MPa
_ qc
_ 28 MPa.
- Cette méthode a été établie à
partir d’essais de pénétration statique au cône à pointe électrique et d’essais
triaxiaux en laboratoire.
- Cette méthode a été
publiée par Stenzel et al. (1978) et dans la norme
DIN 4094-1 :2002.
9 Essai pressiométrique (PMT)
Le but d’un essai pressiométrique est de
mesurer in-situ la déformation d’un sol ou d’une roche tendre produite par
l’expansion d’une sonde cylindrique à gaine souple, sous l’effet de la
pression.
L’essai consiste à introduire dans le terrain,
soit dans un trou de forage réalisé au préalable, soit par autoforage, soit par
refoulement, une sonde à gaine cylindrique souple.
Une fois descendue à la profondeur d’essai
prévue, la sonde est mise sous pression et dilatée et les lectures de la
pression et de l’expansion sont enregistrées jusqu’à ce que l’expansion
maximale de l’appareillage d’essai soit atteinte.
L’expansion de la sonde est mesurée à partir du
déplacement radial de la sonde, ou calculée à partir de la variation du volume
de la gaine cylindrique.
De manière générale, il y a quatre types d’appareillage
disponibles, pour lesquels les normes correspondantes doivent être utilisées :
- pressiomètres avec forage préalable (PBP),
par exemple pour l’essai au dilatomètre flexible (FDT), selon la norme EN
ISO-22476-5 ;
- pressiomètre Ménard (MPM), un type spécifique
de PBP : pressiomètre avec forage préalable, selon la norme EN ISO-22476-4 ;
- pressiomètre autoforeur (SBP), selon la norme
EN ISO-22476-6 ;
- pressiomètre refoulant (FDP), selon la norme
EN ISO-22476-8.
Un mode opératoire permettant d’obtenir un
module pressiométrique (EM) et une pression limite (pLM) pouvant être utilisés
dans les méthodes de calcul spécifiques au pressiomètre Ménard.
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