Les essais insitu en géotechnique appliqués au BTP

Les essais insitu en géotechnique appliqués au BTP

Le but de ces essais est de compléter ou même de remplacer les essais sur échantillons intacts en laboratoire pour déterminer les caractéristiques physiques et mécaniques des sols avec d’avantage de précision. Ils sont surtout utilisés dans les terrains très hétérogènes ou très incohérents quand les carottes prélevées sont trop modifiées.

Voici quelques techniques d’essai in-situ qui sont relativement les plus utilisés dans une étude géotechnique:

ü  Essai de pénétration dynamique ;

ü  Essai de pénétration standard SPT (standard pénétration test) ;

ü  Essai de pénétration statique ;

ü  Essai au Pressiomètre ;     

Dans notre étude nous avons utilisé des essais de types pénétration dynamique et standard pénétration teste (SPT)

 II.1- Essai de pénétration dynamique :

 L’essai de pénétration dynamique au cône s’effectue selon un procédé très semblable à celui de l’essai SPT, sauf que l’énergie  sert à enfoncer une pointe conique qui peut être perdue au  moment de la remontée des tiges.

II.1.1- La description de l’essai :

 L’essai de pénétration dynamique au cône fait l’objet de la norme NFP 2501-145.

Il consiste à déterminer le nombre de coup d’un mouton de 63,5kg tombant d’une hauteur libre de 760mm nécessaires pour enfoncer une pointe conique à une profondeur de 200mm. Ce nombre de coups, noté N, correspond à l’indice de pénétration dynamique

Avant  l’essai, on trace des traits de repère à la craie, à des intervalles de 200mm, sur les tiges de calibre AW utilisées pour unir la pointe conique au dispositif de battage. Le procédé de battage représenté qui ci-après est analogue à celui utilisé lors de l’essai SPT, et le rythme de battage est également limité à 30 coups par minute.

Pénétromètre dynamique

Outre les interruptions requises pour allonger la tige, l’essai se poursuit jusqu’à ce que la profondeur

prévue soit atteinte ou jusqu’au refus d’enfoncement. Il ya refus lorsque 15 coups consécutifs ne

produisent aucune pénétration, que les tiges rebondissent ou qu’il faut plus de 100 coups pour

enfoncer le cône de 300 mm ou moins.

Remonter  le cas présent, on peut remonter les tiges par contre-battage sur  une butée ajoutée au

sommet de la tige –guide du mouton ; ce qui est interdit dans le cas de l’essai de pénétration

standard.

La résistance de pointe donnée par le sol  (Rp) est estimée en fonction de ce nombre de  coups par la formule dite « de Hollandais »:

M : Poids du mouton

H   : Hauteur de chute  = 76 cm

S    : Section de la pointe  = 15.20 cm²

e    : Enfoncement du pieu de 20 cm

P    : Poids des accessoires et de mouton pour un enfoncement de 20 cm

II.2- Essai de pénétration standard (SPT) :

            L’essai de pénétration standard est probablement l’essai le plus utilisé en géotechnique pour

 la caractérisation des sols sableux. Il consiste en l’enfoncement par battage d’une cuillère normalisée (cuillère fendue) attachée à l’extrémité inférieure des tiges.

Le marteau (63,5 kg) et de hauteur de chute (762 mm). « Normalisé ».

L’essai ne se réalise que dans les terrains sableux

II.2.1- Procédure de l’essai SPT

1) Nettoyer par lavage jusqu’au fond du trou.

2) Enfoncer par battage la cuillère fendue.

3) Compter le nombre de coups requis pour un enfoncement de 15 cm – répéter 3 fois .

4) La valeur de N est la somme des deux derniers 15 cm.                                                     

En plus de procurer une indication sur la résistance du sol, l’essai permet de récupérer un échantillon.

Dans le rapport de forage le nombre de coups pour chaque 15 cm de pénétration doit être indiqué.

S’il y a refus avant que l’enfoncement soit complété on essaye de donner des précisions. On

considère qu’il y a refus, si plus de 30 coups sont requis pour pénétrer de 1 cm.

Si le sol traversé contient des cailloux et des blocs, les valeurs de N seront facilement faussées (plus élevées). Il faut utiliser ces valeurs avec discernement. L’essai doit se faire au moins à chaque 1,5m.

II.2.2- Correction de la valeur de N

Si l’on opère dans une nappe le nombre « N » pour enfoncer un carottier normaliser sur une

hauteur de 30 cm. (peut varier dans le sable).

La valeur de  N’ soit très influencée par les surcharges dues au poids des terres, au niveau de  l’essai. C’est pourquoi certains auteurs conseillent d’opérer une correction de profondeur :

selon TERZAGHI et PECK par l’expression suivante :   

 N’= valeur mesuré à la profondeur D exprimé en mètres .

= densité apparente des sols KN/m3 (sous la nappe on prend γ’).

Si on appelle «N» le nombre de coups enregistre au-dessous de la nappe, la valeur équivalente N’’ qui est prise en considération est donnée par l’expression suivante :

II.2.3- Interprétation :

L’enfoncement dépend de la cohésion et de l’angle de frottement interne mais il est très difficile de déduire ces caractéristiques de mesure. Cependant, il est possible de classer les terrains suivant

leur densité relative. Ainsi TERZAGHI et PECK indiquent :

Dr= (e_max -e)/ (e_max - e_min)

Dr : densité relative

e_max : indice des vides du sol dans l’état le plus lâche

e : indice des vides du sol intact

e_min : indice des vides du sol dans l’état le plus serré

Nb. De coups	Densité relative	Angle de frottement	Rp (bars)	État de compacité
0 à 4	<à 0.2	<30	<à20	Très inconsistant
4 à 10	0à0.4	30à35	20à40	Inconsistant
10 à 30	0.4à0.6	35à40	40à120	Moyen
30 à 50	0.6à0.8	40à45	120à200	Compact
Au-dessus de 50	>à0.8	>45	>200	Très compact

 II.2.4- Remarque

Pour les sols sablo-graveleux, cet essai n’est pas valable à cause de la présence de gros éléments qui perturbent les résultats.

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