Essai triaxial
L’essai triaxial est un essai de compression axiale
d’un échantillon soumis à une contrainte latérale
s3 constante. La compression axiale est poussée jusqu’à
l’obtention de la rupture.
La détermination du critère de rupture d’une roche nécessite
de réaliser plusieurs essais triaxiaux avec des valeurs de contraintes
de confinement croissantes ; on effectue au minimum quatre essais, incluant
l’essai de compression uniaxiale (s3 = 0).
Pour chaque essai correspondant à une valeur de contrainte de confinement
donnée, la courbe complète s1 - s3 = fct (epsilon1) permet de
connaître la valeur de la contrainte de rupture déviatorique
s1 - s3 maximale (valeur de pic) et éventuellement la valeur de la
contrainte résiduelle (palier), correspondant au cisaillement de l’échantillon
selon la surface de rupture.
Les mesures des déformations axiale et transversale durant l’essai
permettent d’obtenir la valeur du module de Young et du coefficient
de Poisson sous contrainte de confinement.
C’est le critère classique en mécanique des roches qui
s’exprime par :
Teta = c + Sn tangente(Phi), où :
- Sn est la contrainte normale et Teta la contrainte de cisaillement sur la
facette de rupture ;
- c est la cohésion ;
- Phi est l’angle de frottement interne.
En fonction des contraintes principales s1et s3 , avec s1> s3 , l’expression
du critère de Mohr-Coulomb devient :
s1= [s3 (1+sin Phi) + 2c (cos Phi)]/[1- sin Phi]
Ce critère de résistance limite peut être appliqué
aux limites élastiques, aux pics ou aux paliers des courbes contrainte-déformation
des essais triaxiaux (contraintes totales ou effectives, essais drainés
ou non drainés).
Le critère de Mohr-Coulomb peut correspondre au comportement mécanique
de certaines roches dans le domaine des contraintes de confinement moyennes.
D’une manière plus générale, il peut être
admis pour représenter le comportement d’une roche donnée
dans une plage déterminée et limitée de contraintes de
confinement.
Dans l'essai non drainé (U), la pression s3 dans la cellule est maintenue constante,
la pression axiale s1 étant augmentée mais sans permettre le drainage ni la consolidation
de l'éprouvette. Par conséquent, la pression interstitielle évolue au cours de l'essai et,
si l'éprouvette est saturée, l'opération se produit à volume constant. Le chemin en contraintes effectives est déplacé vers la gauche de la valeur de la pression
interstitielle u, qui varie de manière continue au cours de l'essai.
Le chargement non drainé de cet essai peut être précédé d'une consolidation
isotrope à la même pression que la pression d'essai s3; on parle alors d'essai
consolidé non drainé (CU).
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