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Essai pressiométrique

Un sondage pressiométrique consiste en un ou plusieurs essais dont l'interprétation permet de calculer les caractéristiques ou paramètres pressiométriques du sol.

L'expression sondage pressiométrique désigne à la fois la technique et la représentation du profil de l'ensemble des paramètres pressiométriques réalisés au cours d'un même forage. Les informations recueillies grâce au forage ainsi que les caractéristiques mécaniques obtenues lors des essais permettent :

- d'apprécier la succession des couches de sol et éventuellement leur nature ;

- de définir l'aptitude des terrains à recevoir certains types de construction et d'orienter le choix des fondations d'ouvrages ;

- de dimensionner les fondations ;

- d'évaluer les déplacements des structures en fonction des sollicitations auxquelles elles sont soumises.

Une sonde à gaine souple se présente sous la forme de trois cellules cylindriques à section circulaire et de même axe, agissant simultanément sur la paroi du forage pendant l'essai. Elle comprend:

- une cellule centrale de mesure, de diamètre extérieur d, de longueur ls capable de se déformer radialement dans un forage de diamètre dt et d'appliquer une pression uniforme sur le sol. Elle est dilatée par injection d'un liquide supposé incompressible (eau additionnée éventuellement d'un produit antigel).

- deux cellules de garde de diamètre extérieur d et de longueur lg, situées de part et d'autre de la cellule centrale et destinées à transmettre au sol la même pression que la cellule centrale. Elles sont gonflées à l'aide d'un gaz.

Une gaine recouvre la membrane de la cellule centrale et délimite ainsi les cellules de garde. En réalité la pression dans les cellules de garde doit donc être légèrement inférieure à celle dans la cellule de mesure, de manière à éviter le décollement de la gaine. Les cellules relient la sonde au système de mise en pression. Une purge de la cellule de mesure est prévue à la partie inférieure de la sonde. Le diamètre nominal extérieur est de 60mm. La sonde est mise en place dans un forage.


extrait de [24]


Remarque générale :



On constate que l'établissement de formules d'interprétation et de corrélation avec d'autres paramètres est surtout satisfaisant dans les sols cohérents. Cependant, on constate que les calculs de capacités portantes et de tassements de fondations sur sols pulvérulents, basés sur les essais pressiométriques, sont également très satisfaisants.

La qualité de cet essai est très sensible à la taille et à la forme du trou de forage. Les valeurs de module fournies par le pressiomètre s'avèrent souvent soit dispersées soit sous-évaluées donnant alors lieu à un surdimensionnement.

L'emploi doit être réservé à un usage plutôt qualitatif permettant la comparaison avec des terrains analogues.

Essai pressiométrique Ménard

La réalisation des essais pressiométriques doit suivre immédiatement l'opération de forage. Dans le cas d'une introduction directe de la sonde, il est acceptable d'effectuer les essais, après un délai de repos, en remontant le train de tubes. L'essai consiste:

- à appliquer progressivement par palier, selon une procédure déterminée, une pression uniforme sur la paroi du forage,

- à mesurer l'expansion de la sonde en fonction de la pression appliquée.

Il permet d'obtenir une caractéristique de rupture qui est la pression limite pl et une caractéristique de déformabilité qui est le module pressiométrique EM.

Programme de chargement de l'essai pressiométrique- Obtention de la courbe pressiométrique

Le programme de chargement doit être du type de celui représenté à la figure ci-contre, c'est-à-dire que la pression mesurée doit être augmentée progressivement par pas de pression Δp identiques et que chaque pression doit être maintenue constante pendant une durée Δt fixée. Le temps de passage d'un palier au suivant doit être inférieur à une valeur δt. Enfin, le déchargement se fait sans palier.

Pour chaque essai, c.à.d. à chaque profondeur de mesure, est mesurée l'évolution de la déformation de la cavité pressiométrique en fonction de la pression appliquée sur le sol. On fait varier la pression dans la sonde de zéro à une valeur maximale, fonction de la rigidité du sol. Une mesure est faite environ tous les mètres. Ce sont les lectures de pression p et de volume V qui permettent d'obtenir les paramètres pressiométriques. Les valeurs doivent être corrigées :

- de la charge hydraulique ph ;

- de la résistance propre de la sonde pe ;

- des dilatations parasites des tubulures et du système de mesure.

On obtient ainsi la courbe pressiométrique corrigée.Une courbe pressiométrique typique comprend 3 parties :

- la partie I correspond à la mise en contact de la paroi de la sonde avec le sol,

- la partie II, approximativement linéaire, traduit un comportement pseudo-élastique du sol,

- la partie III peut être associée à une phase de grands déplacements de la paroi du forage.

On lui associe des pressions caractéristiques qui sont des valeurs conventionnelles : la pression de fluage, la pression limite pressiométrique, la pression de fluage nette et la pression limite nette.


extrait de [22]


Relations entre la pression limite, pression de fluage et les paramètres classiques de la mécanique des sols.

Il est possible, sur base des théories fondamentales de la mécanique des sols et au prix d'un certain nombre d'hypothèses simplificatrices, d'établir des relations théoriques entre pl et EM, d'une part, et les paramètres classiques de l'élasticité et du critère de Coulomb, d'autre part.

Lorsqu'il s'agit des sols à caractère granuleux, ces relations sont assez mal vérifiées expérimentalement. Pour les sols cohérents, par contre la vérification expérimentale est meilleure.

Relation entre la pression limite et le module pressiométrique

On retiendra de ceci une propriété très importante qui permet de se servir de l'essai pressiométrique pour constater la surconsolidation éventuelle d'une argile. En effet, en fonction du rapport EM/pl on pourra déterminer le degré de surconsolidation du sol.

Ménard donne pour les sols cohérents les correspondances suivantes :

- EM/pl < 5argiles remaniées ou triturées ;

- 5<EM/pl<8argiles sous-consolidées ;

- 8<EM/pl<12argiles normalement consolidées ;

- 12<EM/pl<15argiles légèrement surconsolidées ;

- EM/pl >15argiles fortement surconsolidées.

Relation entre le module oedométrique et le module pressiométrique

Selon Ménard et Rousseau (19XX), on a


où alpha est un coefficient de structure, très important et pas toujours facile à définir dans le calcul des tassements de fondations.

Relation entre pl et qc

Selon Van Wambeke & al. (1982), le rapport qc/pl vaut 3 pour les argiles, 6 pour les limons, 9 pour les sables et graviers et 12 pour les sables et graviers denses.


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