Essai MDS Master MSROE Reiffsteck

Place des essais dans la pratique de la géotechnique

ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

P1-1

Les essais de la géotechnique 1. Introduction Panorama Les besoins des calculs Les limites des essais

2. Essais in situ pénétration cisaillement expansion


3. Prélèvements 4. Essais de laboratoire cisaillement spéciaux

5. Corrélation entre les essais 6. Conclusion Satisfaire les besoins ? Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

P1-2

1. PANORAMA - Des besoins variés

Importance des ouvrages

Coût des études


Complexité des ouvrages Catégories géotechniques (Eurocode 7)

Durée des études

Contraintes de la maîtrise d’ouvrage


P1-3

Comportement des massifs

•

Origine 3D du comportement – Anisotropie matérielle – Anisotropie des contraintes

•

Sollicitations 3D ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

– Déformation plane – Déformation tridimensionnelle


P1-4

Comportement des massifs rocheux •

forces tectoniques



P1-5


forces tectoniques



P1-6


forces tectoniques σv σh1

σh2


inverse

normale

σh2

σh1

σv

σv

σh2

chevauchement

σh1

σh2


σv

σh1

P1-7


Effet du relief

σv c)

σh1

σh2


a) b)

σh2

σh1

σv a)

σv

σh2

σh1

σh2

b) Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

σv

σh1 c) P1-8

Anisotropie des massifs



P1-9

Anisotropie des modules élastiques

v

0°

expérimental (Boehler 1975) modèle

30°

E (MPa)

45°

100 60°

50 90°


h2

λ

h1

E (MPa)

0 0

2 2 ⎡ 0 0 ⎡σ ' x ⎤ ⎢ c.(1 − n.ν 'vh ) c.(ν 'hh +n.ν 'vh ) c.(1 + ν 'hh ).ν 'vh 2 2 ⎢σ ' ⎥ ⎢c.(ν 'hh + n.ν 'vh ) c.(1 − n.ν 'vh ) 0 0 c.(1 + ν 'hh ).ν 'vh y ⎢ ⎥ ⎢ 2 0 ⎢σ 'z ⎥ ⎢c.(1 + ν 'hh ).ν 'vh c.(1 + ν 'hh ).ν 'vh c.(1 − n.ν 'vh ) / n 0 ⎢ ⎥=⎢ 0 0 0 0 Gvh ⎢τ yz ⎥ ⎢ 0 0 0 0 Gvh ⎢τ xz ⎥ ⎢ ⎢ ⎥ ⎢ 0 0 0 0 0 ⎣⎢τ xy ⎦⎥ ⎢ ⎣

⎤ ε ⎥⎡ x ⎤ 0 ⎥ ⎢ εy ⎥ ⎥⎢ ⎥ 0 ⎥.⎢ ε z ⎥ 0 ⎥ ⎢γ yz ⎥ ⎥⎢ ⎥ 0 ⎥ ⎢γ xz ⎥ E 'h ⎥ ⎢γ ⎥ 2.(1 + ν 'hh ) ⎥⎦ ⎣⎢ xy ⎦⎥

50

100

0


c=

n.E 'v 2 (1 + ν 'hh ).(1 − ν 'hh −2.n.ν 'hh )

P1-10

Comportement des massifs de sol Imbrication des ouvrages en milieu urbain Rotation des contraintes principales

σ1

α 3

α σ3

α

σ2 σ1 α σ3

α α σ2

σ3

σ1 σ2

Complexité du phénomène

β α

α

σ3

α σ1

σ1 σ2


β

σ3 α σ2

β

Réorientation des contraintes principales suivant plusieurs angles dans l’espace Nous étudions plus particulièrement la rotation dans le plan des contraintes principales majeure et mineure Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

P1-12

2. LES BESOINS DES CALCULS

• Types d ’ouvrages - fondations superficielles

labo/in situ

- fondations profondes

in situ/tables

- soutènements

labo/(in situ)


- pentes

labo/estimations

- remblais (corps, sol de fondation) labo,labo/in situ • Types de calculs - stabilité

- déplacements

- hydraulique

- sismique Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

P1-13

Essai adapté B

pressiomètre triaxial

H

B/H<<1

B


H

oedomètre

B/H>>1



P1-14

Essai adapté




P1-15

Essai adapté pressiomètre triaxial




P1-16

Essai adapté

cisaillement


B

oedomètre H B/H>>1


P1-17

Glissement de terrain à Randa (Suisse)



P1-18

Glissement d’un remblai routier en haut d’une pente



P1-19

3. LES LIMITES DES ESSAIS

• Possibilités techniques (modifier l’état initial du sol, dimensions des particules, …) • Complexité de la réalisation (forages, manipulations,…) ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

• Représentativité des résultats (remaniement, choix des échantillons, …) • Durée et coût • Complexité et coût des appareils d’essais (rentabilité?)


P1-20

bar bar

bar

bar

Essais in situ Sites ou ouvrages expérimentaux

Mesures

Calculs ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

Analyse numérique

Méthodes et outils de calcul Essais de laboratoire MEF

Lois de comportement


P1-21

bar bar

bar

bar

Essais in situ Sites ou ouvrages expérimentaux

Mesures

Calculs ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

Analyse numérique

Méthodes et outils de calcul Essais de laboratoire MEF

Lois de comportement


P1-22

Évolution des Moyens

q

Rigidité

σ zone I

zone II

E2

zone III

E1

zone III


S.E.L.

E1

zone II zone I

p'

E2 10-5

10-4 10-3

10-2 10-1 100 εp


ε

εp

déformations ε

P1-23

Évolution des Moyens Module de déformation

murs de soutènement fondations tunnels remblais sur sols compressibles ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

In situ

Laboratoire

10

-6

10

-5

10

-4

10-3

10-2

10-1

100

bender déformations ε colonne résonnante mesures locales triaxiaux de précision triaxiaux classiques, onde de surface oedomètres down et cross hole pressiomètre autoforeur, essai de plaque en fond de trou essais classiques, pénétromètre Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

P1-24

Évolution des Moyens • • •

Technologie de la mesure Essais in situ Essais de laboratoire



P1-25

Métrologie ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

Reiffsteck


P1-1

Plan

•

Les différents types de capteurs – déplacement, force, pression – évolution

•

Fiche du capteur ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

– lecture des informations

• • • •

CAN : numérisation Intégration Incertitudes et erreurs Asservissements


P1-2

Mesure des efforts

F

F

F

F

F


F comparateur

jauges Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

cristal piezoélectrique P1-3

Mesure des efforts •

Exemple de montage couramment utilisé Es


VM

Variation de résistance opposée Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

P1-4

Mesure des pressions

bar

p

jauges ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

p

cristal piezoélectrique

p tube de Bourdon


P1-5

Mesures des déplacements

noyau magnétique secondaire primaire N S

N S

S N

N S

S N

+


S N

0 -

tige


P1-6

Capteur à effet Hall 2,5

3,8 5,1

7,6

2

1,8 0,5 15,8

+0 -

6,9

1,5 voltage

2x2,54

0,5 0,4

1


0,5

0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

displacement (mm)

Alim inductance 10µH 10V

Vo inductance 10µH capacitÚ22µF

rÚsistance 2,2kOhm

Masse


P1-7

Mesure sans contact



P1-8

Mesure sans contact



P1-9

Mesure sans contact



P1-10

Mesure sans contact


Reconnaissance des matériaux en forage Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

P1-11

Systèmes d’acquisition •

Acquisition de déplacements = acquisition visuelle



P1-12

Systèmes d’asservissement • Système d ’asservissement à relais



P1-13

Étude réalisée



P1-14

Systèmes d’acquisition •

Acquisition de pressions = acquisition automatisée



P1-15

Systèmes d’acquisition • Acquisition de déplacements par traceurs XY



P1-16

Asservissement ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée


P1-17

Asservissement

• • •

Qu’est ce que l’asservissement Technique Logiciel ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée


P1-18

Asservissement

Qu’est-ce qu’un système asservi ? ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

C’est un système assurant des fonctions de mesure, de surveillance, de prise de décision et d’action.


P1-19

Asservissement • • • •

système consigne perturbations mesures

Perturbations

Opérateur ou régulateur ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

action

Écart consignes

comparaison

décision

sortie

Système

mesure Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

P1-20

Essais triaxiaux

• Les premiers systèmes à acquisition automatique


M&O Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

P1-21

Essais triaxiaux •

Années 75 : système à acquisition automatique du LCPC



P1-22

Systèmes d’asservissement •

Système d’asservissement à relais = régulateur proportionnel 220 V

relais ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

moteur régulateur de pression air comprimé

indicateur de déformation

vérin

système d'application de la pression interstitielle


P1-23


Mécasol, 1972

Système d’asservissement à relais = régulateur proportionnel


Pression interstitielle


P1-24


Années 80 : les premiers ordinateurs avec système d ’exploitation en CPM



P1-25

Essais triaxiaux •

Menzies et Sutton, 1980


A la même époque en Angleterre


P1-26

Asservissement Objectif • Exécution automatique et fidèle des consignes en toute sécurité

Matériel utilisé •

régulateur monobloc analogique et numérique

• système numérique de contrôle, commande de procédé = automate ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

•

Gestion centralisée

opérateur de calcul arithmétique et dynamique

= ordinateur

Technique • • •

régulation en boucle fermée régulation discontinue régulation par modèle de référence

Car essai de mécanique des sols non linéaire (le principe de superposition ne s’applique pas)


P1-27

Asservissement L’existence de ces boucles peut provoquer l’apparition de phénomènes oscillatoires • •

échantillonnage rapide / phénomène utilisation de régulation de type PID

Perturbations


Régulateur

action Écart consignes

P I D

sortie

Système

mesure PID : proportionnel intégral dérivé Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

P1-28

Asservissement Entrée = écart entre mesure et consigne (par exemple écart de pression) Sortie = action de rattrapage I : intégral

P : proportionnel Entrée Sortie

D : dérivé

PI

Échelon


Temps

D Rampe

Impulsion Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

P1-29

Asservissement

Structure • • •

série parallèle mixte


Logiciel •

programmation facile


P1-30

Asservissement

capteur de force extérieur frottement du piston mauvais alignement jeux

capteur de déplacement extérieur capteur de pression interstitielle

capteur de force intérieur bender elements


rotation

capteur de pression interstitielle extérieur capteur radial

capteur axial

Diminution des efforts parasites : jeux, frottements amélioration de l’asservissement La solution : l’instrumentation locale Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

P1-31

Logiciel d’asservissement

Logiciel d’asservissement • • •

Fortran Visual basic, Visual C++, Delphi HPVee, Labview, LabWindows CVI, WinDev, DASYLab Catman,

Orienté objet


•


P1-32

Logiciel d’asservissement Logiciel d ’asservissement Perturbations Début

Régulateur chemin de contrainte

Entrée paramètre

action

écart P

I

D

Éprouvette


mesure Stockage fichier

Actions séquentielles : Stockage fichier

Mesure du gonflement Mise en contre-pression Consolidation Suivi du chemin de contrainte Fin d’essai

Fin

Affichage


P1-33

sortie

Logiciel d’asservissement Fichier interface utilisateur Fichier projet


Fichier définition

Fichier code Techniques d’essais - Philippe Reiffsteck

P1-34

Logiciel d’asservissement •

Structure de l’essai

GDS Structure de l’essai ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

Structure de l’appareillage

Suivi de l’essai


P1-35

Logiciel d’asservissement •

Logiciel orienté objet Fichier interface utilisateur

Fichier code



P1-36

Asservissement

⌦ Interrogations •

précision de l’asservissement pilotage en déplacement (et non en vitesse de déplacement) utilisé car de programmation plus simple et juste en P (cas des CPV GDS) ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

•

pilotage en force (plus proche de la réalité et de la modélisation) puis pilotage en déformation

⌦ Autre possibilité •

régulation prédictive = modèle de référence


P1-37

Exploitation

•

Tableur bureautique : Microsoft Excel, Grapher, Surfer, GNUplot

•

Outil mathématique : Matlab, Scilab... ntral rtieC o ab L adu h tC n o esP sée

•

Intégré dans logiciel de pilotage : HIQ,


P1-38

Exploitation

•

Analyse classique = ergonomie suffisante


•

Courbes tracées avec Excel


P1-39

Exploitation •

surface de Roscoe et de surface de charge anisotrope (Argile des Flandres) tracée en 3D par HIQ



P1-40

Techniques in situ

• • • •

Les essais pénétrométriques Les essais d’expansion Les essais de cisaillement Les essais spéciaux

Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P1-1

Essais in situ

Module de déformation

murs de soutènement fondations tunnels remblais sur sols compressibles

In situ

Laboratoire

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

bender déformations ε colonne résonnante mesures locales triaxiaux de précision triaxiaux classiques, onde de surface oedomètres down et cross hole pressiomètre autoforeur, essai de plaque en fond de trou essais classiques, pénétromètre


P1-2

Essais in situ

• Résistance au cisaillement

ττrz

rθ


P1-3

Essais in situ

• Déformabilité

τ


P1-4

Pénétromètre statique vérin

colonnes de guidage

afficheur conditionneur système de repérage

train de tige

sol

transmission mécanique ou électrique espace annulaire

jupe pointe électrique ou mécanique


P1-5

Pénétromètre statique

• Pointe mécanique : Gouda


P1-6

Pénétromètre statique

• Pointe électrique


P1-7

Influence de la pointe sur l’essai


P1-8

Influence de la pointe sur l’essai


P1-9

Pénétromètre dynamique axe de battage mouton

afficheur enclume conditionneur système d'injection pour le type A système de repérage

tiges de battage

sol espace annulaire (avec boue pour le type A)

pointe


P1-10

Pénétromètre dynamique léger


P1-11

Pénétromètre dynamique léger PANDA 25,5 mm

piston avec aimant

ensemble cellules avec câble

aimant

hammer

tête complète

pion guide piston

poignée

head

ressort pion guide ressort corps de tête

rod Panda small computer

tige

measurement of depth

porte pointe

Etudes Géotechniques

pointe perdue

fait le 27/08/97


P1-12

SPT

• Mouton (63,5 kg) et étui


P1-13

SPT

• Détails étui


P1-14

SPT

• Etui


P1-15

SPT


P1-16

Essais de cisaillement en forage

A

B

A'

B' C'

C

coupe AA' (a)

coupe BB' (b)

(c)

coupe CC' (e)

(d)

(a) scissomètre, (b) essai de cisaillement en forage, (c) Phicomètre, (d) scissomètre autoforeur, (e) Rhéotest Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P1-17


Scissomètre Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

Phicomètre P1-18

Scissomètre


P1-19

Scissomètre


P1-20

Phicomètre A-A 10 C ld1 ld2

guard zone

hd 4 1

dc

6 7

ds0 C

B-B

lt measuring zone ls lc

(before test)

1 3 ds0

2

B

guard zone

7 6 5

A

A B-B

B 9

9 3 2

(during test)

1 A

9 3 2 A

dc

dc ds0


P1-21

Phicomètre shear stress

ϕi

ci

pulling force

string of rods

radial pressure

ground surface level

a) Coulomb envelope and characteristic ci, ϕi

pc

casing

injected volume during shearing

Vf-Vd

ground

radial pressure

pc b) Curve of expansion of the probe during pulling phases

expandable probe with radial projection borehole

injected volume

ci

significant zone used for determination of parameters

radial pressure

pc c) Evolution of injected volume according to the radial pressure


P1-22


Rheotest

vane test canadien Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

Scissopressiomètre P1-23

Essais de plaque

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(a) en fond de forage, (b) plaque vissée, (c) pénétromètre latéral, (d) avec pointe pénétrométrique, (e) avec pressiomètre autoforeur Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P1-24

Essais de plaque

classique


P1-25

Essais de plaque portable

Diam 300mm (Allemagne)

et Clegg (australie)


P1-26

Essais de plaque

En fouille


P1-27

Essais de fondation

En fouille


P1-28

Étude d’une fondation

P1-29 Techniques in situ - Philippe Reiffsteck Les types d ’expérimentations réalisées (Lomize, 1970)

Étude d’une fondation

σz (kPa)

σr (kPa)

q=300 kPa

σθ (kPa)

τzr (kPa)

q=300 kPa

q=25 kPa

q=25 kPa 24

170

375

185 153

150

80

10

10

50

160

193

135 120

22

16

120

300

300 115

180

70

15

15

80

140

115

87

60

45

37

140

250

320 182

165

85

22

12

72

132

182

40

47

25

44

135

212

285 196

148

85

24

14

60

109

196

30

42

24

52

117

183

250 185

128

77

26

16

50

85

185

22

25

22

59

102

150

192 147

100

67

28

18

39

61

147

14

18

23

56

54

2.R

•

59

1.R

60

50

AXE

1.R

76

1.R

2.R

40

Diagramme des contraintes verticales et horizontales

2.R

3.R

3.R

4.R

4.R

24

2.R

1.R

16

5.R

16

16

2.R

•

1.R

60

AXE

2

1.R

5

11

2.R

Diagramme des contraintes orthoradiales et tangentielles


P1-30

5.R

Étude d’une fondation ∆v (mm)

∆u (mm)

q=300 kPa

q=25 kPa 400/703

206

u

703

0

0

41

50

49

58

39

47

29

30

15

20

v

184

487

130

259

110

72

541

323

37

2.R

3.R

25

•

5

4.R

52

1.R

19

2.R

148 3

31

1.R

AXE

1.R

2.R

32

Diagramme des déplacements verticaux et horizontaux


5.R

P1-31

Essais d’expansion

1 3

2 4

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(a) Pressiomète Ménard ; (b) pressiomètre autoforeur ; (c) pressiopénétromètre (1 : membrane et gaine, 4 : module d’autoforage) ; (d) dilatomètre Marchetti (2 : membrane flexible) ; (e) essai de pression en forage (3 : coquilles métalliques) Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P1-32

L’essai pressiométrique

• Essai pressiométrique selon Kögler

)Régulation par opérateur


P1-33

Le pressiomètre Ménard ba r

CPV

bar

système d'acquisition

ba r

ba r

bouteille de gaz comprimé (azote)

bâti

train de tiges

gaine

membrane

sonde


P1-34

Corrections • •

20

en pression en volume V en cm3

p en bar

10

p en bar

0 Vm

V en cm3


P1-35

Procédure d’essai V en cm3

p en bar

Vf V1

plage pseudo-élastique

∆p δt ∆ t

t

bar

bar

bar

Mesure de volume par burette graduée

p en bar P1

Pf

Pl

Détermination du module pressiométrique par l’équation

bar

Mesure de pression par manomètre

V +V ⎤ ⎛ P − P ⎞ ⎡ E M = 2.(1 + ν ) ⎢Vs + 1 2 ⎥.⎜⎜ 2 1 ⎟⎟ 2 ⎦ ⎝ V2 − V1 ⎠ ⎣


P1-36

Évolutions


P1-37

Ménard ou autoforeur

pressiomètre Ménard Pression latérale en kPa 200

pressiomètre autoforeur

150 100 50

phase élastique σho

phase remaniée 10

100

1000


V en mm3 10000

P2-1

Le pressiomètre autoforeur

sonde hexagonale

différents élancements

scissomètre

perméamètre pénétromètre latéral mais aussi sonde frottante, sonde gammadensimétrie Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P2-2


)Régulation par ordinateur


P2-3


)Architecture Appareil PAF2000 mai 2003 2 spider 8 : 8 capteurs

spider 8 : 8 capteurs

3 portable avec RS232

vérin : capacité 1000 cm

3

1

IEEE logiciel LabWindows

)Technique d ’asservissement

proche des essais de laboratoire Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

Sonde capteurs de déplacement 9 capteurs radiaux (1) capteurs de force 1 force verticale (2) capteurs de pression 1 pression cellulaire (3) 1 pression d'injection (4) 1 pression interstitielle (5)

5 4

P2-4

Le pressiomètre autoforeur pm us

Relaxation

po uo

Essai 0

t

C

D

pr 2MPa

pr

P2

∆p

P1

∆t ∆t

po

fin du test Vr

0

t

0 V1 V2


1000 cm 3

P2-5

Le pressiomètre autoforeur Influence de la technique de mesure sur σh contrainte horizontale totale σho en kPa 0 0

200

600

400

mesures de volume 4

palpeur

8

profondeur en m

12

meilleure estimation de σho

16 20 24 Ko =0,56

28 Ko =0,48 32 36


P2-6


dp a.

b.

c.

d.

Les différents outils (à étage, papillon, jet central, jets périphériques)


P2-7


h

h dp

Hauteur des buses par rapport à la trousse coupante


P2-8

Le pressiomètre autoforeur •

Remaniement du à un foncage trop rapide


P2-9

Dilatomètre Marchetti


P2-10

Dilatomètre Marchetti Comparaison avec pénétromètre statique

Comparaison avec pénétromètre dynamique


P2-11

Dilatomètre Marchetti Comparaison avec le pressiomètre Ménard


P2-12

Dilatomètre Marchetti Comparaison avec le pressiomètre autoforeur


P2-13

Goodman Jack


P2-14

Mais aussi

X.g

Géomécamètre Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P2-15

Géomécamètre


P2-16

Géomécamètre •

Les premiers essais en forage dans les limons de la plaine du Grésivaudan, permet de mesurer : – un module élastique de 5 MPa (4,5 MPa) – k= 1,4.10-6 m/s, – Cv= 9.10-4 m2/s, – une cohésion de 5 kPa, (0 kPa) – un angle frottement de 30° (33°)

•

Les débits mesurés sont de l’ordre de 40 l/mn avec une durée d’essai de 5 h essentiellement liée à la mise en surpression du sol autour de la sonde.

•

La contrainte verticale simulée est de 119 kPa pour une contrainte verticale au repos de 55 kPa.


P2-17

Modes de sollicitation explorés

τ τrz

Expansion radiale

Pénétration latérale

Cisaillement linéaire


τ rθ

Cisaillement annulaire P2-18

Zone sollicitée

pressiomètre


triaxial

P2-19

Essais triaxiaux in situ

7

7 5

8

1

6

5

4

8

4

7

7 8

3 6 1

3

6

1 6

5

5 4

4

9

3 3

8 1 2

(a)

(b)

(c)

(d)

1 : enceinte, 2 : trousse coupante, 3 : membrane, 4 : chapeau, 5 : capteur de force, 6 : tuyauterie, 7 : chargement, 8 : capteur de déplacement, 9 : désagrégation Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P2-20

Essais triaxiaux in situ 7

6 5 9

4

3 8 1 2


P2-21


9

5

4

5 6

3

7

2

1

3 6

2 2

7

6

1 1

7 4

8 8

cellule Bishop Wesley

triaxial en place


9

pressiomètre autoforeur

P2-22


piston membrane capteur


P2-23

Essais de propagation d’ondes

t

oscilloscope

profondeur

trigger

1/1

source

2/1 récepteur 1 récepteur 2

3/1 récepteur 3 récepteur 4

4/1

L

VL

VT

temps

down-hole, cross-hole, ondes de surface, SHS Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P2-24

Comportement des massifs rocheux

• Chargement – Fracturation hydraulique – Compensation par vérin plat

• Relâchement – Surcarottage (collage de jauges) – Découpe en forage

• Indirectes – Géophysique (plan de failles, séismes) – Géologiques (stylolite, oolithes) Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P2-25

Massifs rocheux

• Borehole slotter


P2-26

Massifs rocheux x1 σo1

• Borehole slotter

σo2

θ ρ

t [mn]

8

M

A B

3°

B’

X2

O A’

6 242°

4 2

1−υ 2 {(σ x + σ y ) − 2. (σ x − σ y ). cos 2θ + τ xy sin 2θ εθ = E

[

122°

0

ε[10.mV] 0

2

4

Becker (1994) Zurich


P2-27

]}

Becker (1994) Zurich

Berlin

Paris


Eu

Londres

r

e p o

P2-28

Essais de perméabilité

7 Key 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

cavité Système support de la cavité tube de mesure Capteur de mesure de la charge hydraulique Système de mesure Appareil d’application d’une variation de charge hydraulique Appareil de mesure de la variation de charge hydraulique Obturateur (packer) Tubage

6 4 5 9

3 8

2


1 P2-29

Essais de perméabilité Q

Q

Q

Forage ouvert a) Essai par prélèvement d’eau b) Essai par apport d’eau Forage fermé c) Essai par prélèvement d’eau d) Essai par apport d’eau

c)

a) Q

Q Double obturateur (packer)

e) Infiltromètres

b) Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

d) P2-30

Essais de perméabilité Exemple du pressio-perméamètre Key 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

cavité d’essai cellules d’injection de mesure cellules d’injection de garde appareil d’application d’une variation de charge hydraulique système de mesure appareil de mesure de la variation de charge hydraulique bouteille d’azote réservoir tube de mesure obturateurs (packers)

8

6 4

7 1

5 9 10

3


2

P2-31

Limites

• Généralement – volume de sol représentatif (? : par rapport taille ouvrage) – testé dans l ’état réel (? : remaniement…) – rapidité – essais de pénétration pas relié avec essais élémentaires

• Essai pénétrométrique statique – attention aux faux refus (sols trop denses ou raides) – moyens lourds à mettre en œuvre Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P2-32

Limites

• Essai pénétrométrique dynamique – attention aux faux refus (sols trop denses ou raides) – frottement sur le train de tige – à limiter aux sols pulvérulents si l’on veut dimensionner des fondations (plus qualitatif)

• Essai S.P.T – à limiter aux sols pulvérulents pas trop denses

• Essai scissométrique – à limiter aux sols cohérents pas trop raides


P2-33

Limites

• Essai pressiométrique – résultats influencés par le mode de forage

• Essai pressiométrique autoforeur – couteux et susceptible au mode de forage

• Essai dilatométrique – essai avec géométrie non élémentaire

• Essai au Goodman jack – essai avec géométrie non élémentaire


P2-34

Techniques in situ

z Généralités sur les capteurs de pression totale z Expérimentations en laboratoire z L’expérimentation de la « Trémie Pasteur » z Conclusions


P3-1

Généralités sur les capteurs des pressions totales Mesure de la contrainte moyenne

Chaîne de mesure dispositif d’acquisition

σthz ( z) = γ z

σ

réel z

(i ) ≠ σ

σ

moyenne z

σ zréel (i )

th z

( z) → σ

z

Gs

ligne de transmission du signal de sortie GS D

th z

capteur

i

D>>d50

σzmesurée = f(Gs) - étalonnage en milieu fluide Vice intrinsèque du capteur -

indiscrétion (perturbation des contraintes à mesurer) Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P3-2

Causes de l’indiscrétion des capteurs

130

120

110

Contrainte perturbée % Contrainte appliquée

A. Double effet d’inclusion (un solide de rigidité différente dans le sol et une membrane déformable) 3 1. Elasticité théorique 2. Mesures sous faibles pressions et inclusion rigide

1

2

3. Mesures sous fortes pressions

4

4. Capteur à membrane

Inclusion cylindrique (i)

e

100

Ei= 10Em

D =5e

νi=νm

90 3D/2

Distance à l'axe

D

D/2

0

D/2

B. Technique de mise en place du capteur

D


3D/2

P3-3

Deux types des capteurs qui ne se comportent pas de la même façon ...

Capteur à action directe

Capteur à action indirecte

(mesure directe de la déflexion de la membrane)

(mesure de la déflexion d’une membrane annexe)


P3-4

Facteurs affectant la pertinence des mesures

A. Caractéristiques physiques des capteurs et du sol Es, d50

1.

d > 50 d 50

2.

e < 0 ,1 D

D d

e

δmax

t

δ max ( p = p max ) < 3. d

1 10 000

3

4.

5.


E ⎛d ⎞ R = s ⎜ ⎟ <1 Ec ⎝ t ⎠

d 1 1 < < 3 D 2

P3-5

B. Techniques de mise en place des capteurs 1. Capteurs installés au sein d’un massif ¾ sable : 9 capteur foncé

⇒ Non

9 capteur posé en creux

⇒ Non

9 capteur posé simplement

⇒ Bon

9 à l’aide d’un dispositif de mise en place adéquat ⇒ Bon ¾ argile : 9 capteur posé en creux sans couverture

⇒ acceptable

9 capteur posé en creux avec couverture

⇒ acceptable

9 capteur posé dans un puits avec remblaiement

⇒ Bon

2. Capteurs installés à l’interface sol-structure 9capteur installé dans le sol à côté de la structure ⇒ Non 9 capteur encastré dans la structure Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

⇒ Bon P3-6

La mesure des pressions totales dans la littérature

Contrainte mesurée (kPa)

Contrainte mesurée (kPa)

A. Qualification en centrifugeuse des capteurs enfouis dans un sable (Boulebnane, 1996)

Contrainte géostatique (kPa)

a) Capteur à action directe

Contrainte géostatique (kPa)

b) Capteur à action indirecte


P3-7

La mesure des pressions totales dans la littérature

B. Dispositif de mise en place des capteurs (Garnier et al. 1998)


P3-8

Capteurs disponibles sur le marché C). GLÖTZL

A). GEONOR P - 105

B). KYOWA BE-C

D). GEOKON 4820


P3-9

Plan

z Généralités sur les capteurs de pression totale z Expérimentations en laboratoire z L’expérimentation de la « Trémie Pasteur » z Conclusions


P3-10

Exemple : prototype du CECP d’Angers (P7569) Vue de dessus

Coupe axiale gaine thermo-rétractable

câble

3,2

12,2

chapeau de protection coussin hydraulique

capteur Keller

8 71 75- Philippe Techniques in situ Reiffsteck

film d'huile P3-11

(suite)

C. Kyowa BE-F (K2)

Bride annulaire

B. Prototype d’Angers série 2 (P7566)


P3-12

Caractéristiques physiques contribuant à la discrétion

Capteurs disponibles Diamètre Fabricant Type total (D) (mm) Prototype 75 série 1 CECP 75 Angers Prototype série 2 et 3 75 Univ. de Prototype

Rapport de forme

Epaisseur coussin (e)

maximale (eM ) moyenne (em )

< 1/23 < 1/19

>930

<1/26

>930

< 1/37 < 1/30

>100

(mm) 3,2

(mm) 12,2

(mm) 3,8

2,2

11,2

2,8

<1/34

2

12

2,6

Brunel KYOWA

(e/D) (em/D)

Raideur surf. active (GPa/m)

BE-C

30

6,5

9

7,5

<1/4,6

BE-M

94

18,2

18,2

18

<1/5,1 < 1/5,2

>625

BE-F *

200

25

75

26

<1/8

>295

230

11

181

16

Slope VW Cell * Indicator Jack-Out

< 1/4

<1/7

>1666

<1/20 <1/14 inconnue

Critères < 1/20 < 1/20

>50

capteurs d'interface (le critère de limitation du rapport de forme ne s'applique pas) Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P3-13

Moyens d ’essai en laboratoire

Centrifugeuse du LCPC

Chambre triaxiale du CERMES


P3-14

Conditions d’essai Sable de Fontainebleau (d50=0,2 mm) de granularité uniforme (Cu=1,5) Fabrication par pluviation (poids volumique prédéfini, γs= 15,3 kN/m3)

Situations de mesure privilégiées : ¾ mesure des contraintes principales agissant dans la zone centrale des échantillons ¾ mesure des contraintes principales agissant à l ’interface des échantillon et d’une paroi rigide

Techniques de mise en place spécifiques pour chaque capteur


P3-15

Essai en centrifugeuse plate-forme de la nacelle conteneur à paroi rigide

Position des capteurs

h=0,36m

axe de rotation

Capteur enfoui s

α<5°

0,25m

D = 0,9m

Capteur encastré

r

z

dFc

Capteur encastré

r

Ro = 5,5 m Techniques inH=0,45m situ - Philippe Reiffsteck

P3-16

Essais en centrifugeuse : résultats 400

Enfoui

200

Interface

150

100

pression mesurée (kPa)

pression mesurée (kPa)

350

300

250

P7569 (m1)

200

P7569 (d1)

K5 (m1) K5 (d1)

150

P7569 (m3) P7569 (d3)

50

courbe idéale pression appliquée (kPa) 0 0

50

100

150

200

K5(m3) 100

K5 (d3)

50

courbe idéale pression appliquée (kPa)

0 0

50


100

150

200

250

300

350

P3-17

400

Essais en chambre triaxiale Position des capteurs

membrane

Capteur encastré

D=0,52m

Capteur enfoui

Ph

H=0,68m

Capteur encastré

Piston

rigide

h1=0,40m

Pv

bâti

d1=0,06m Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P3-18

Essais en chambre triaxiale : résultats 450

150

100

Essai I6 : capteur K2 installé en interface

400

pre ssion m e surée (kPa)

pre ssion m e surée (kPa)

Essai I6 : capteur P7571 installé au centre de l'échantillon

350

300

250

P 7 5 7 1 (m 3 )

200

K 2 (m 1 ) K 2 (d 1 )

P 7 5 7 1 (d 3 ) 50

150

K 2 (m 3 )

P 7 5 7 1 (m 4 ) P 7 5 7 1 (d 4 ) c o u rb e id é a le

K 2 (d 3 )

100

c o u rb e id é a le

50

pre ssion appliquée (kPa) 0

pre ssion appliquée (kPa) 0

0

50

100

150

0

50

100 150 200 250 300 350 400 450


P3-19

Conclusions des études en laboratoire A. Qualification des capteurs en milieu fluide (essai hydrostatique) : ¾ incertitude de mesure < 1% de l’étendue de mesure

B. Discrétion des capteurs : ¾ résultats des mesures en centrifugeuse conformes aux prévisions théoriques... ¾ résultats des mesures en chambre triaxiale moins proches des prévisions théoriques...

C. Sensibilité thermique... Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P3-20

Plan z Généralités sur les capteurs de pression totale z Expérimentations en laboratoire z L’expérimentation de la « Trémie Pasteur » z Conclusions


P3-21

La « Trémie Pasteur » (Rouen) 15,00

15,00

Coupe transversale

TN

Coupe longitudinale côté Sud

poutre de couronnement

1,10

TN

0,55

butons provisoires Φ 410

côté Nord

(équidistance de 3,10 m) paroi moulée chaussée 2%

0,1

radier

Vue en plan 10,74m

cages de 2,60m espacées de 0,50 m

0,80m

nord zone panneaux instrumentés sud

cages de 2,60m espacées de 0,50 m


0,55

P3-22

Principe de l’instrumentation TN 5,79 NGF

Sommet cage 5,50 NGF chaussée

chaussée chaussée

plots (fil invar)

Remblai 2,12 sablo-limoneux 3,29 NGF

buton provisoire (Φ410)

0,41

2,76

Côté fouille

Côté terrain Argile limono-tourbeuse

jauge

Axe buton 3,33 NGF

paroi côté Sud

paroi côté Nord chaussée

Axe radier 0,09 NGF

radier en BA 2%

2,44

0,1

-1,71 NGF 2,10

Limon argilo-sableux

tube inclinométrique

10,74 m

-7,81 NGF

6,03

Grave sablo-limoneuse Base cage -9,95 NGF

-10,01 NGF Marne

Base paroi -10,50 NGF 0,80

0,55

5,00

0,80


P3-23

Dispositifs de mesure des pressions totales capteur Kyowa

plaque contre-appui embase capteur

capteur Slope Indicator

vérin hydraulique coulissant à l'intérieur d'une gaine

682 mm


P3-24

Phasage de construction et de mesure Séquence 0 : mise en place de l’équipement et bétonnage du panneau instrumenté Séquence 1 : béton jeune Séquence 2 : mise en place d’un panneau adjacent Séquence 3 : exécution de la poutre de couronnement Séquence 4 : préterrassement et mise en place des butons Séquence 5 : excavation jusqu’au fond de fouille Séquence 6 : mise en œuvre du radier Séquence 7 : dépose des butons Séquence 8 : cinq semaines après la fin des travaux Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P3-25

Séquence 0 (bétonnage du panneau instrumenté) Trois niveaux d’interfaces béton-boue pressions (kPa)

0

2 côté terrain

4

80

160 160

pth pmes pexp côté fouille

80

profondeur (m)

béton

8

10

160

80

côté terrain

côté fouille

2

boue

3,80

4

160

80

0 pressions (kPa)

0 pression (kPa)

côté terrain

hcr=3,5m 2

côté fouille

3,60 4

béton

hcr=3,5m

6 boue

6,95

160

80

6 7,30

8

10


6 profondeur (m )

80

profondeur (m)

160

8

10

P3-26

Séquences 1, 2, 3 (durcissement du béton) Comportement observé et prévisions théoriques 0

50

100

0

150

200

250

pressions horizontales (kPa) K5

2

th au repos (Jaky) σpth h th σpth initiale (Balay) h

pexp (fin bétonnage)

4

K2

pexp (21 jours) pexp (56 jours)

6

8

10

12

profondeur (m)

SI3 SI4 SI1

Balay 56j

21 j

SI0

0j

(semiempirique)

Jaky

Techniques in situ - Philippe (K0) Reiffsteck

P3-27

Évolution des déplacements horizontaux du terrain à partir des mesures inclinométriques déplacements horizontaux (mm) 0

2

4

-2 phase 5 (a,b) 0 2 profondeur (m)

•

6

8

phase 6

10

12

phase 7

12

phase 8

10

8

6

phase 7 phase 6

4

2

0

phase 5 (a,b)

phase 4 axeaxe butons

4

pré-terrassement

6

radier

8 10 12

Niveaux caractéristiques du chantier

14 16


P3-28

Pressions sur la paroi à la fin de chaque phase

pression (kPa) 140

120

100

80

pression (kPa)

60

40

20

0

20

40

60

80

100

120

140

1

1

2

2

3

4

5

4

8 6

5

6

7

0 7

profondeur (m)

0

profondeur (m)

0

1

2

3

4

7

3

4

5

6

7

8

8

3 5

9

6

2

1

0

9

8 10

10


P3-29

Évolution des pressions mesurées au cours du temps

0

0

temps (jours) 100 150

50

200

250 k5 2,40m

pressions (kPa)

20 40

k2 5,17m sl0 9,71m

60 sl2 7,61m 80 100 Phases (1 à 8) 120 1

2

3

4

5

6

7

8

140 Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P3-30

250 200 150 100

50

0

Séquence 6

-50 -100 -150 -200 -250 -300

0 pression p (kPa/m),

Séquence 6

eff. tranchant T (kN/m) moment flexion M (kNm/m)

2 ∆TB6 =(526- 42)/3,1=156kN/m

côté terrain (CT)

(relation expérimentale «efforts - déplacements»)

côté fouille (CF)

4

6

confirmation de la pertinence des ajustements opérés

radier

8 CT p6CT p

p6CF pCF

10

CT

CF

p6=p6CT-p6CF p=p -p

T=T(p,NB) T6=T(p6,NB6) M=M(p,N ) M=M(φ)

B M6=M(p6,NB6)

profondeur (m)

12

14

M6=-(EI)ech(fi'6)

ajustement : T(13,5m)=0 M=M(φ)

16


P3-31

Conclusions

Evaluation en laboratoire des capteurs :

z exercice nécessaire...; z la centrifugeuse permet la qualification de la discrétion des capteurs...

L’expérimentation de la « Trémie Pasteur » est un exemple de mesures in situ réussies : z bétonnage de la paroi ; z durcissement du béton dans la paroi ; z flexion de la paroi. Techniques in situ - Philippe Reiffsteck

P3-32

Prélèvement

Les éprouvettes d’essai sont découpées • dans des échantillons intacts – prélevés par carottage, – obtenus par découpage de blocs dans des fouilles, des puits ou des galeries

• dans des échantillons reconstitués en laboratoire Techniques de prélèvement - Philippe Reiffsteck

P1-1

Prélèvement Années 20

Techniques de prélèvement - Philippe Reiffsteck

P1-2

Prélèvement Sondeuses


P1-3

Prélèvement

Type de prélèvement

État structurel

Type d’essai résistance de pic, déformabilité

Précautions à toutes les étapes

Arrangement OK, liaisons OK

résistance, résiduelle Absence de précautions à une étape Arrangement OK, liaisons KO

identification Sans précautions particulières

Arrangement KO, liaisons KO Techniques de prélèvement - Philippe Reiffsteck

P1-4

Prélèvement

Vrac

Maintenu


P1-5

Prélèvement

Poinçonneur Techniques de prélèvement - Philippe Reiffsteck

P1-6

Prélèvement

Poinçonneur


P1-7

Prélèvement

Double


P1-8

Prélèvement

Triple


P1-9

Prélèvement

• Hvorslev, 1949 D4

tube du carottier

Indice de jeu extérieur : étui

Indice de surface : Indice de jeu intérieur :

D3 trousse coupante

Co = Ca =

D2 − D4 D4 D 22 − D12

D12 D − D1 Ci = 3 D1

Aire des évents : Se (conduits d'échappements supérieurs de l'air ou de l'eau) Angle d’attaque du biseau de la trousse :

α

D1 α

D2


P1-10

Prélèvement

• Carottier à Piston Stationnaire (CPS) Piston tête

piston

train de tiges

câble

mannequin

évents

étui

tige centrale

joints d'étanchéité

trousse coupante

Plan Tube extérieur Techniques de prélèvement - Philippe Reiffsteck

P1-11

Prélèvement

• CPS : phasage du carottage

Descente du carottier

descente

fonçage

accouplement

Reverrouillage

remontée

Remontée

Désolidarisation de l’étui et vérinage Techniques de prélèvement - Philippe Reiffsteck

P1-12

Université Laval sampler

• Université Laval sampler head valve

locking pin

external guides

202 660

steel teeth and cutters

internal guides

Sampling tube Coring tube Techniques de prélèvement - Philippe Reiffsteck

P1-13


• Components : coring tube + cutting edge

Outer tube

Inner tube


P1-14


• Components : head valve


P1-15


• Components : internal guide, collar


P1-16


• • • •

the sampler is lowered into the borehole; the sampling tube is unhooked and pushed down alone. the head valve is closed; overcoring around the sampling tube is carried out by rotating the external tube with injection of mud between it and the internal tube, until the base of the coring ring exceeds the cutting edge of approximately 2 cm; • the sample is cut by shearing at the bottom and the sampling tube is hooked back and the sampler is retrieve from the borehole.


P1-17



P1-18

8 inch sampler (oct 1975)


P1-19



P1-20



P1-21



P1-22

Truck


P1-23

Sampling

• Preparation of borehole


P1-24

Sampling

• Assembling


P1-25

Le Prélèvement

• L’opération de forage Moteur hydraulique pompe


P1-26

Le Prélèvement

• Pistonnage de la carotte fil tendu

support en contreplaqué paraffiné


P1-27

Le Prélèvement

• L’emballage

mélange paraffine vaseline

sol

film étirable


P1-28

SAMPLE

FOAM

BOX


P1-29

Sampling

• Carottier Sherbrooke


P1-30

Sample as recovered


P1-31

Spoil is gently removed by hand


P1-32

Complete sample prior to protection

Sample is from 12.5 - 12.8 m depth. It is 25 cm dia. / 30 cm high Techniques de prélèvement - Philippe Reiffsteck

P1-33

Initially sample protected by cling film, tin foil and tape


P1-34

Effet du prélèvement

B

t

z

localisation verticale de l'élément z/B en m

• Baligh, 1985 2

1 B/t=10

20 40

compression

0 extension -1

40 20

B/t=10

-2

Ca=10, 25 et 60% -5

-4

-3

B 2 .(Ci + 1) Ca = −1 (B − 2.t ) Techniques de prélèvement - Philippe Reiffsteck

2 -2 -1 0 1 3 déformation axiale en %

4

5

P1-35


• Clayton et al., 1999

3

carottier 1 carottier 2 carottier 3 carottier 4 carottier 5

3° 7° 15°

7° 20°

30°

carottier 2

Carottier Diamètre Indice de intérieur surface mm % 105,4 104,0 101,9 97,5 97,5

26,4 27,1 47,7 8,5 8,4

5°

45°

carottier 1

1 2 3 4 5

15°

B/t

18,1 17,7 11,2 50,0 48,8

0,1 mm 0,7 mm carottier 3 carottier 5 carottier 4

Indice de jeu intérieur % 1,10 1,44 1,35 0 0

Déformation maximale en compression % 1,51 0,93 2,62 0,85 0,61

Déformation maximale en extension % -1,35 -0,67 -1,96 0 0


2

1

3

1 2

0

3

1 5 4 2

-1

-2

-2,5


-2 -1,5 -1 -0,5

0

0,5

1

1,5

déformation axiale en %

P1-36

2

2,5


• Hight, 2000 3

5 mm


2

2 mm

carottier Laval carottier CPS 100 sans étui

1

0

1

2

-1

5°

5°

-2

0,1 mm carottier CPS 100 sans étui

carottier Laval

-2,5

-2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 déformation axiale en %


2

2,5

P1-37


• Bothkennar clay (Smith et al., 1992)

Esec ou G (MPa) q

q

400

in situ

Eini

300

bonne qualité S.E.L.

200

mauvaise qualité 100

ε

p'

εv ou N

0 10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

u


P1-38


• Norme sur les carottiers – norme XP P 94-202 α (degrés) Carottier à Piston <10 Stationnaire

Ca (%) Ci (%) <15 0,5 à 1,5

Co (%) Se <2 0,1.D12

D1 (mm) >75

– matériel disponible Carottier Carottier à Piston Stationnaire sans étui CPS 80 LPC CPS 100 LPC Laval 200

α (degrés) Ca (%)

Ci (%)

5

8

0

D1 (mm) B/t (SU) 98 51

5 5 5

22 20 10

1 1,3 0

77 95,8 208


21,25 22,82 43,6

P1-39


– l’échantillon est remanié (cas du CPS) • à sa partie supérieure sur 2 diamètres, • à sa partie inférieure sur 1 à 2 diamètres • sur sa périphérie uip>uic d’où transfert d ’eau

stationnaire?

de prélèvement - Philippe P1-40 Conséquence éliminer Techniques la périphérie et travailler en gros diamètres Reiffsteck


• Modification de l ’état de contrainte – hypothèse : pas de remaniement mécanique ∆V=0 <<σvo uo

<<σho

σvo

uo

σho

A

<σvo uo σho B

<σvo uo σho C

uo

uo

ui= -σ’v.[Ko.(1-A)+A] NC : A=0,1±0,2 SC : A=0,4±0,1 D


E

F

P1-41

Effet du prélèvement (XP P 94-202)

Paramètres obtenus

• Sols naturels

Caractéristiques de nature D, wl, wp, emin, emax, ρs, MO, Cc, Cs, Z+ D, wl, wp, emin, emax, ρs, MO, Zo D, wl, wp, emin, emax, ρs, MO, Zo Z-

Classes 1 2 3 4

q

Caractéristiques d’état et de comportement Z+, ID, e, wnat, ρd, τf (φ’, c’, cu, φuu, cuu), E, Rc, σ’p, k, Cv Zo, e, wnat, ID, ρd, k Zo, wnat, Z-

M

Compression

Etat limite Ko A (F) B'

uo

B

Extension

p' DE

C"

C' D'

C


P1-42


e0

Validation à l’œdomètre Cc/Cs >10 Cc/(1+e0) proche de 0,2 ∆e/e0 σ’ 0,04 0,08 0,14 ∆e/e0 v0

∆e très mauvais

bon très bon


mauvais

P1-43

Techniques de laboratoire

• • • •

Les essais triaxiaux Les essais œdométriques Les essais à la boîte de cisaillement Les essais spéciaux

Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

P1-1

Essais de laboratoire

• Choix des essais Module de déformation

murs de soutènement fondations tunnels remblais sur sols compressibles 10-5 10-4 10-3 10-2 100 10-1 bender déformations ε colonne résonnante mesures locales triaxiaux de précision triaxiaux classiques, onde de surface oedomètres down et cross hole pressiomètre autoforeur, essai de plaque en fond de trou essais classiques, pénétromètre

In situ

Laboratoire

10-6


P1-2

Essais triaxiaux

• Les premiers appareils


P1-3

Essais triaxiaux (NF P 94-070)

• Principe σa = p + F/S εa = δH/Ho D

H

u

σr = p

u

εr = δD/Do

εv = δV/Vo=εa+2.εr


P1-4

Essais triaxiaux

• Zone explorable – lié aux conditions aux limites Compression

q

σ1 MC= 6.sin ϕ 3-sin ϕ 3

H

Extension

p'

-3 2

ME= - 6.sin ϕ 3+sin ϕ

σ3

zone inaccessible


P1-5

Essais triaxiaux

• Cellule (16) (14)

(17)

(15) (13) (4) (19)

(2)

(10)

(20)

(3)

(8) sol (18)

(12) (5) (11)

(6)

(7)

(1) Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

P1-6

Essais triaxiaux

mercure

• Systèmes de mise en charge

1

régulateur de pression

pression air comprimé

moteur

2 3

pression

pression eau pression


P1-7

Essais triaxiaux

• Évolution du mode d ’application du déviateur


P1-8

Essais triaxiaux • Atkinson, Evans, Scott, 1985


P1-9

Essais triaxiaux

• Les systèmes asservis actuels marque GDS


P1-10

Essais triaxiaux • Configuration classique régulée par un opérateur burette

réservoir d'eau purge

anneau dynamométrique comparateur

bar

indicateur de zéro

vérin Wikeham Farrance Eng. Co. Slough England

presse

colonne de mercure


P1-11

Essais triaxiaux

• Configuration classique asservie moteur

moteur régulateur de pression

régulateur de pression air comprimé

réservoir d'eau

purge vérin

réservoir d'eau

air comprimé

PC

système d'application de la pression interstitielle

système de mise en pression TRITECH50

0000005

50 kNcompression test machine


P1-12

Essais triaxiaux

• Configuration asservie avec asservissements délocalisés au niveau des CPV


P1-13

Essais triaxiaux

• Appareillages hautes pressions spécifiques pour les roches


P1-14

Erreurs expérimentales

capteur de force extérieur frottement du piston mauvais alignement jeux rotation

capteur de déplacement extérieur capteur de pression interstitielle capteur de pression interstitielle extérieur capteur radial

capteur de force intérieur bender elements capteur axial

La solution : l ’instrumentation locale Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

P1-15

Essais triaxiaux

• Mesure des volumes huile de paraffine colorée

court circuit vers générateur de pression

vers l'éprouvette

eau tube gradué

mercure

PC

vers générateur de pression

vers cellule ou éprouvette

vers source de pression

vers l'éprouvette

membrane Bellofram


P1-16

Essais triaxiaux

• Consommables – – – –

pierres poreuses, papier filtre membranes : latex, caoutchouc liquide de la cellule : eau, huile de silicone embase lubrifiées


P1-17

Essais triaxiaux

• Découpage et montage de l’éprouvette • mesure de ui et application d’une contrainte hydrostatique • application de la contrepression par palier • consolidation (C) ou non (U) – isotrope (I), anisotrope (A), Ko ⇒CIU, EAU,EAD

• cisaillement – drainé (U), non drainé (D) – compression (C), extension (E) Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

P1-18

Essais triaxiaux

• Sols naturels – taille des éprouvettes sur un touret ou carottage


P1-19

Essais triaxiaux

• Sols reconstitués en laboratoire – compactage, pluviation ou consolidation piston supérieur collier membrane

moule

couche de graisse au silicone entre la membrane et le moule

moule

disque poreux sec

piston inférieur

vers la pompe à vide

colliers de serrage

plateau de la presse


P1-20

Essais triaxiaux

• Mise en place – papiers filtres de drainage – membrane et joints toriques 2x +


=

P1-21

Essais triaxiaux

• Déformations • Modes de rupture


P1-22

Essais triaxiaux

• Corrections – déformation avant et après la rupture – apport de résistance dû à la membrane et au papier filtre δho α θ

ho

δhp

δhp.cotan α

Do


P1-23

Essais triaxiaux capteur de force

• Sources d’erreurs – vitesse de déformation • lent : fluage - sols mous • rapide : redistribution de w - sols raides

– conditions géométriques :

capteur pression interstitielle capteur radial

capteur axial

• élancement : frettage, alignement : rotation

– effet d’échelle : dépend de l’écartement des fissures – effet de la température – fuites Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

P1-24

Œdomètre (NF P 94-090-1) •

Principe

•

drainage vertical ou radial

pierres poreuses

plaques pleines

drain central

bague oedométrique


P2-1

Œdomètre

• Œdomètre à chargement par palier – existe en haute pression

réglage de l'horizontalité du bras de levier par la molette ici surcharge kg éprouvette


P2-2


P2-3

Œdomètre

• Courbe de compressibilité contrainte σ'p

σ’p : pression de

e0

pour l’intervalle de charge σ’, σ’+∆σ’

Cs indice des vides

préconsolidation Cs : indice de gonflement Cc : indice de compression

chargement

e1 Cc déchargement

e2

σ1 Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

σ2 P2-4

Œdomètre

• Courbe de consolidation pour l’intervalle de charge

σ’+∆σ’

σ’,

t90 Fournit les données expérimentales nécessaires au calcul de Cv coefficient de consolidation verticale

Kc

Kv Kv60%

pente*1,15

Kv90% Kv100%


P2-5

Œdomètre

• Pneumatique CECP


P2-6

Œdomètre • Œdomètre à contrepression et à vitesse de chargement constante

source pression source contrepression

capteur de force pierres poreuses

PC

capteur de déplacement

source de pression

source de contrepression

éprouvette

pierres poreuses

acquisition capteur de pression

éprouvette

système d'application de la pression interstitielle TRITECH50

presse


0000005

50 kNcompression test machine

P2-7

Œdomètre

∆u < 0,15.∆σ’v contrainte σ'p

indice des vides

chargement

Drain

ucp

∆u pression interstitielle

∆u Courbure maximale Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

P2-8

Œdomètre

• Œdomètre Ko – LRPC Aix et Toulouse

piston

LCPCtro nic TTD20

A

B

1 2

conditionnement des jauges

pierres poreuses sol

circuit de drainage bague oedométrique équipée de jauges

vers système de jauges d'extensométrie mise en pression


P2-9

Essais de cisaillement coupe AA'

A

A'

(a)

zone déformée

(b)

(c)

Scissomètre et différents types de boîte de cisaillement : cerclage métallique - direct, - simple, - annulaire (d) Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

ou

(f)

(e) P2-10

Scissomètre (NF P 94-072)

• Principe 2

4

3

1


P2-11

Boîte de cisaillement (NF P 94-071-1)

• Principe σ = N/S δh

τ = T/S

H

τ

σ

δl

l

l (8)

N (4)

(4) (3)

(10) T

(2)

(5) (9b)

(6b)

(10)

(0)

(6a)

(6a)

δl (7)

deux cas - rotation autorisée - rotation empêchée

(1) (9a)


P2-12

Boîte de cisaillement

• Essai CD

τf (kPa)

τf,p ou τf,p

φ 'cu δl (mm) 0 +

(tassement)

c'

δh

0

σ'(kPa)

σ'p

δl (mm) 0

-

(cf. triaxial CD) (gonflement)


P2-13

Boîte de cisaillement (NF P 94-071-2)

• alternée

arret automatique

manuel

marche automatique interrupteur général

arret

marche


avant arriere

P2-14

Sparnacien c’=12kPa φ’=13° cr’=7kPa φ’r=5° sens 1, 3, 5, 7

sens 2, 4, 6, 8

τ (kPa) τf (kPa)

1 2

3

4

5

6

7

φ'

8 c' cR'

δl (mm) Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

φ R' σ (kPa)

P2-15

Grosse boîte Boîte de cisaillement direct Moteur

Capteur δv

Capteur δ

Capteur N

Capteur T Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

P2-16

Boîte de cisaillement annulaire F

Mt

M


P2-17

Boîte de cisaillement simple


P2-18

Matériau grossier


P3-1

Rupture du remblai

Comparaisons des paramètres obtenus par la rupture de pente avec pressiomètre, boîte de cisaillement du CETE.. Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

P3-2

Triaxial de grande dimension

• Si dmax

P3-3

Triaxial de grande dimension •

Triaxial pour tester des éprouvettes de diamètre 30 cm et hauteur 60 cm

1969

2001


P3-4



P3-5



P3-6



P3-7


• Fabrication de l’éprouvette


P3-8



P3-9

Essai de propagation d’ondes aimant permanent accéléromètre

bobinage

générateur de fonction L

oscilloscope

essai triaxial à la colonne résonnante Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

P3-10

Essai de propagation d’ondes +

V

-

bender élément

générateur de fonction L éprouvette triaxiale

t

voltage

D émission réception

A S

B

temps

C

oscilloscope

essai avec éléments piézo-électriques ou bender elements Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

P3-11

Essai de propagation d’ondes

: ρt= 1,88 g/cm 3, L=0,65 cm : ρt = 1,85 g/cm3, L=2,76 cm

émission réception

A S

B

C

temps

Gmax (MPa)

voltage

D 400 300 200 100 0 S-A

•

S-B

S-D

S-C

Influence du choix de l’instant de réception et de la hauteur de l’éprouvette dans l’essai avec bender éléments (Kawaguchi et al., 2001)


P3-12

Essai de propagation d’ondes Merville 50 t4c UU 9,22-9,33

8 0,16

0,71

6 source = signal sinusoidal

4

recepteur

amplitude (mV)

2

0 0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

-2

-4

-6

-8 temps (100*ms)

• Exemple sur l’argile de Merville Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

P3-13

500

Essais tridimensionnels

F

σa

σa

σa=F/S+P

Mt Pi

σr =P D

H

(a)

σl

σl

H

σl

σ2 = σe

Pe H

ε2 = 0

l

l

e

l

(b)

(d)

(c)

• Géométrie des éprouvettes : élancement • Sollicitations imposées rotationnelles ou non • Conditions aux limites souples ou rigides Techniques de laboratoire - Philippe Reiffsteck

P3-14

Vrai triaxial

• Kjellman (1936)


P3-15

Vrai triaxial


P3-16

Biaxial

σa

σ2 = σl

σc


P3-17

Biaxial


P3-18

Vrai triaxial

Cylindre creux


P3-19

Cylindres creux => Habib (1951)


P3-20

Cylindres creux (divers)


P3-21

Essais tridimensionnels

Fv Mt

Mt

Fv

Mt

Mt Fv

Fv

Conception de la machine


P3-22

Cylindre creux

• Principe


P3-23

Cylindre creux

F

σz

Mt

τzθ

σθ

Pi

τθz Pe

σr α

z r

z rz

σ1

z

σ3 σ2


α

P3-24


P3-25

Type de résultats

M=f(b)

2,1

120

Matsuoka Nakai σ1

2

φ’b> φ’t

Malyshev-Fralis, e=0,51 Lade

1,9

70

φ’

Ko-Scott, e=0,52t

1,8

von Mises

c’ b 1,7

Sutherland-Mesdary, Dr=0,81, e=0,59

M

20

1,6

-200

Duncan-Lade, Dr=0,58,e=0,57

c’ 1,5t

-150

-100

n

-50

0

Ramamurphy-Rawat, 100 Dr=0,77, e=0,52 150 200

50

Mohr Coulomb

σ ’3

1,4

Mohr Coulomb 1

σ’1

-30

σ’2

σ’3

σ’2

Lomize-Kryzhanovsky

1 1,3 Lade Matsuoka 1

σ2

Mises

-80

1,2 essai 0,3 MPa mu=+1

Sutherland-Mesdary, Dr=0,30, e=0,30

essai 0,3 MPa mu=0

1,1 essai 0,3 MPa mu=-1 0

Duncan-Lade, Dr=0,27, e=0,78 σ’1

b=0

0,5

b

b=0,7 -130

1


Broms-Casbarian

P3-26

Limites

• Généralement – Représentativité de l’éprouvette – Histoire des contraintes

• Essai de cisaillement – contraintes non uniforme sur la surface de rupture

• Essai triaxial – Texture des sols naturels • argile organique • sols hétérogènes


P3-27

Combinaison de b et α pour ≠ appareillages ECP= essai de cisaillement plan, CC= cylindre creux, CT= compression triaxiale, ET= extension triaxiale, TV= triaxial vrai ET

coefficient de la contrainte principale intermédiaire

b

⎛ 2τ θz 1 α = . arctan⎜⎜ 2 ⎝ σ z − σθ Angle de rotation des contraintes

α

90


P3-28

⎞ ⎟⎟ ⎠

Limites

• Essai oedométrique – Texture des sols naturels


P3-29

Corrélations

• • • • • • •

Les paramètres physiques σ’vo Ko Cu ϕ τ module d’élasticité Corrélations - Philippe Reiffsteck

P1-1

Corrélations Exemple : corrélation entre le module à la plaque et le pressiomètre Valeur du module de déformation verticale Ed ou Ecyc pf Eini ou EM 30,6 0,54 15,3 0,28 3,5 6,8 3,7 13 0,18

Type d’essai Essai de plaque 300 Essai de plaque 400 Essai de plaque 600 Essai pressiométrique

Limon de Plateau, St Romain de Colbosc Type d’essai

Eini ou EM

Essai de plaque 300 Essai de plaque 600 Essai pressiométrique

Valeur du module de déformation verticale Ed ou Ecyc

28,35 1,9 3,83

4,7 14

pf 0,34 0,27

Argile à silex, Criquetot sur Longueville Type d’essai Essai de plaque 300 Essai de plaque 600 Essai pressiométrique

Eini ou EM

Valeur du module de déformation verticale Ed ou Ecyc

46,3 20,5 24,5

61 70

pf 0,51 1,87

Craie, Criquetot sur Longueville Type d’essai Essai de plaque 300 Essai de plaque 600 Essai pressiométrique

Valeur du module de déformation verticale Eini ou EM Ed ou Ecyc pf 40,05 0,54 15 35 8,26 24,6 1,24

sable de dragage, Le Havre Corrélations - Philippe Reiffsteck

P1-2

Corrélations Module à la plaque selon la norme NF P 94-117 EV2 =

π 4

.(1 − ν 2 ).

q.φ q = 44. z2 z2

Tassement d’une fondation superficielle selon la méthode Ménard (Cassan, 1978) ws =

1 α . p.R.λ ' . 4,5 E M

or pour une fondation circulaire λ’ =1, le rayon de référence est R=30cm et pour du sable α =0,33 E M = 2,2.

p ws

EV2 = 20.E M

Corrélations - Philippe Reiffsteck

P1-3

Corrélations Paramètres mécaniques /paramètres physiques emax 1,5

emin

R=0,15

F<10%

1,5

F<10%

0,17 0,20

1

0,25 0,30 0,40 0,50 0,60 1,00

R=0,15

trés anguleux

0,17 0,20

anguleux

0,30

0,5

R=0,15

0,25

0,40 0,50 0,60 1,00

sub anguleux sub arrondis arrondis trés arrondis

0 1

10

100

1

d60/d10 1000

0,5

0,20 0,25 0,30 0,40 0,60 1,00

0,15 0,20 0,25 0,30 0,40 0,60 1,00

0 1


10

100

trés anguleux anguleux sub anguleux sub arrondis arrondis trés arrondis

d60/d10

P1-4

1000

Corrélations Paramètres mécaniques /paramètres physiques

103

4

désa tur é

wP

3

101

60

70

80

IP 2

50

succion - pF

succion - kPa

102

40 30 20 10 0

100

1 wL

10-1

0 0

10

20

30

40

50 70 60 teneur en eau (%)

80


90

100

110

120

P1-5



P1-6


Dr=(emax-e)/(emax-emin)


P1-7

Corrélations


P1-8

Corrélations - σ’vo


P1-9

Corrélations - Ko


P1-10

Corrélations - Ko Essai de laboratoire/ Essai en laboratoire


P1-11

Corrélations - Ko 0 Triaxial, Garga & Khan (1991) corrélations, Brooker & Ireland (1965) corrélations, Mayne & Kulhawy (1982) DMT Marchetti (1980) Oedomètre, Tavenas et al. (1975) Oedomètre, Mahar & O'Neil (1983) PAF, Ghionna et al. (1985)

Profondeur (m)

1

2

3

4 0

1

Ko

2

3

Comparaison des valeurs de Ko (a) et de la résistance au cisaillement (b) obtenues par différents essais (d’après Garga et Khan, 1991- Philippe ; MaharReiffsteck et O’Neill, 1983) Corrélations

P1-12

Corrélations - cohésion Essai in situ/ Essai en laboratoire


P1-13

Corrélations - cohésion

Profondeur (m)

Profondeur (m)

Domaine des essais UU

Cohésion non drainée (kPa)

Cohésion non drainée (kPa)

Résistance au cisaillement non drainé d’une argile de Singapour obtenue par différents essais en place et en laboratoire sur deux sondages (Chu et al., 1997) (FVT : scissomètre, DMT : dilatomètre Marchetti, SBPM : pressiomètre autoforeur) Corrélations - Philippe Reiffsteck

P1-14

Corrélations - Phi Paramètres mécaniques /paramètres physiques

angle de frottement (°)

45

40

ML : limon peu plastique SM : sable limoneux SP : sable mal gradué SW : sable bien gradué GP : gravier mal gradué GW :gravier bien gradué

100 80 60 Dr en % 40

35 20 30

ML SM

25 12

14

SP

SW

PG

0 GW

16 18 20 poids sec (kN/m3)


22

24

P1-15

Corrélations - Phi Essai de cisaillement en foragee ϕ (degrés)

Essai in situ/ Essai en laboratoire 50 40

30

20 10

CD triaxial CU triaxial CD cisaillement direct CU cisaillement direct

0 0

10 20 30 40 50 Essais de laboratoire ϕ (degrés)

Comparaison des valeurs de l’angle de frottement interne ϕ obtenues (a) au Phicomètre et à la boîte de cisaillement (Philipponnat, 1987a) et (b) par l’essai de cisaillement en forage avec l’essai triaxial et à la boîte de cisaillement (Lutenegger et al., 1980) Corrélations - Philippe Reiffsteck

P1-16

Corrélations - Phi ARGILES Hicher

Angle de frottement interne ϕ’ (degrés)

Hicher Tsai

Roc = 2

Tsai

Roc = 2

Tsai

Roc = 15

Lade et Musante Lomize et al. Lomize et al. Lomize et al. Lomize et al. Nakai et al.

Valeur de b = (σ2-σ3)/(σ1-σ3)

Valeurs de l’angle de frottement interne en fonction du paramètre b de la contrainte principale intermédiaire au vrai triaxial et au cylindre creux, pour les argiles (Biarez et Hicher, 1994) Corrélations - Philippe Reiffsteck

P1-17

Corrélations - Phi SABLES

A Duncan-Lade ID=0,98

Angle de frottement interne ϕ’ (degrés)

B Ko-Scott C Malyshev-Pralis D Sutherland-Mesdary ID = 0,81 E Ramamurphy-Rawat ID = 0,77 F Green-Bishop G Duncan-Lade ID = 0,27 H Lomize-Kryzhanovsky J Sutherland-Mesdary ID = 0,30 K Broms-Casbarian

Valeur de b = (σ2-σ3)/(σ1-σ3)

Valeurs de l’angle de frottement interne en fonction du paramètre b de la contrainte principale intermédiaire au vrai triaxial et au cylindre creux, pour les sables (Biarez et Hicher, 1994) Corrélations - Philippe Reiffsteck

P1-18

Corrélations - τ Essai de laboratoire/ Essai en laboratoire Argile bleue de Londres de Wraysbury

0,4

1

0,3

20

Essai à la boîte drainé avec un changement de sens (Agarwal,1967)

2 Rapport tau/sigma n

25

Essai annulaire drainé RS-2 (Garga,1970) Essai drainé alterné à la boîte (Agarwal,1967)

3 15

4 0,2 1

10 2

0,1

0 0,2

5

Angle de frottement interne (degrés)

0,5

0 0,5

1

2 3 5 10 20 30 Déplacement en millimètres

50

100

200

Comparaison des valeurs de la résistance au cisaillement résiduelle à la boîte de cisaillement direct, alterné et annulaire sur l’argile de Londres à Wraysbury (Bishop et al., 1971) Corrélations - Philippe Reiffsteck

P1-19

Corrélations - τ τ (kN/m²) 110 100

τ' pic

90 80 70 60 50 40 30

τ' résiduel

20 10 0

V (µm/mn) 1

2

4

6 8 10

20

40 60 80 100

200

400 600 1000 800

Incidence de la vitesse de cisaillement sur τres mesuré pour l’argile de Levallois (d’après Blondeau et Josseaume, 1976) Corrélations - Philippe Reiffsteck

P1-20

Corrélations - τ Tassement (mm) 4 début du fluage entre boîtes

3

48 µm/mn 2 25 µm/mn 1 10 µm/mn 0

2 µm/mn

τ (kN/m²)

80 début du fluage entre boîtes 60

40

20 ∆l (mm) 0 1

2

4

6 8 10

20

40 60 80 100

200

400

Incidence de la vitesse de cisaillement sur la qualité de l’essai pour l’argile de Levallois (d’après Blondeau et Josseaume, 1976) Corrélations - Philippe Reiffsteck

P1-21

Corrélations - module Essai in situ/ Essai en laboratoire Module de cisaillement G (MN/m²) 0

0

10

20

Module de cisaillement G (MN/m²)

30

0

0

10

30

40

argile brune délavée

argile brune délavée

5

5

10

Profondeur (m)

Profondeur (m)

20

argile bleue

15

20

10

argile bleue

15

20

(a)

25

Pressiomètre forage 1 forage 2

module tangent à p o

25

(b)

Essais de plaque de grand diamètre module sécant (O-1/2 qu) module tangent à q o module sécant q o à qo+1/3( q u-q o)

Comparaison entre essai pressiométrique et essai de plaque (d’après Marsland et al., 1977 )


P1-22

Corrélations - module Essai in situ/ Essai en laboratoire Module E (MN/m²) 0

0

40

80

Module E (MN/m²) 120

0

40

80

120

2

Profondeur (m)

2

Profondeur (m)

0

4

6

4

6

8

8

10

10 (b)

(a)

Essais triaxiaux diamètre 38 mm Essais triaxiaux diamètre 98 mm Essais de plaque de diamètre 865 mm

Pressiomètre autoforeur 1 er cycle 2 eme cycle

Comparaison entre essai pressiométrique autoforeur, essai de plaque et essai de laboratoire (d’après Windle et Wroth, 1977) Corrélations - Philippe Reiffsteck

P1-23

Corrélations - module Essai de laboratoire/ Essai en laboratoire

Comparaison de modules de déformation obtenus avec différents appareillages (a) sur des sables de Ticino et (b) sur des argile de la baie de Tokyo (Tatsuoka et al., 1997) Corrélations - Philippe Reiffsteck

P1-24

Corrélations - module Essai in situ/ Essai in situ 0

Module de cisaillement G (MN/m²) 50 100

150

Profondeur (m)

5

10

15

GV par onde entretenue dans le plan vertical GH par onde pulsée dans le plan horizontal Module par essai de plaque de grand diamètre corrigé pour avoir des déformations

20

Comparaison entre essai dynamique et essai de plaque (d’après Abbiss, 1981) Corrélations - Philippe Reiffsteck

P1-25

Corrélations - module

Comparaison des modules de déformation obtenus en place avec différents appareillages ; (a) bender éléments et (b) colonne résonante (Butcher et al., 2001) Corrélations - Philippe Reiffsteck

P1-26

Le matériel d’essai • Équipement type d’une équipe de sondage – – – – –

matériel de forage outils de prélèvement : carottier sol, sol raide, roche essai pressiométrique essai de pénétration dynamique autres : essais de densité (γ), d ’eau

• Équipement type d’un laboratoire – – – – – – –

pièce de conservation des prélèvements dispositif d’ouverture des étuis identification boîtes de cisaillement œdomètres triaxiaux autres : perméabilité... Conclusion - Philippe Reiffsteck

P1-1

Rapport de recherche •

Contenu – – – –

Résumé Chapitre I Introduction générale Chapitre II Forages et Sondages Chapitre III Argile des Flandres à Merville – Chapitre IV Sable de Loire à Orléans – Chapitre V Nouveaux appareillages – Bilan et Perspectives

•

Avec un CD-ROM contenant la plupart des productions écrites de cette opération de recherche

Conclusion - Philippe Reiffsteck

P1-2

Normalisation

EUROCODE 7 Calcul géotechnique EUROCODE 7 Calcul géotechnique

Partie 1: Règles générales Partie 2: Reconnaissance et Essais Partie 2 : Calcul sur la base Partie 3 : Calcul sur la base

Partie 1 : Règles générales

des essais de laboratoire

des essais en place

TC341 Reconnaissance et essais


P1-3

Normalisation TC341 Reconnaissance et essais

WG1 forage et prélèvement pièzomètres essais d'eau

WG2 pénétromètre statique pointe électrique piézocone

WG3 pénétromètre dynamique SPT

WG4 essais de structures

WG5 essais d'expansion en forage

EN ISO 22475-1 prélèvement et essais d'eau

EN ISO 22476-1 pointe électrique

EN ISO 22476-2 pénétromètre dynamique

EN ISO 22477-1 essai de pieu compr stat

EN ISO 22476-4 pressiomètre Ménard

TS 22475-2 Qualif pers. et entreprises

EN ISO 22476-9 Scissomètre

EN ISO 22476-3 SPT

EN ISO 22477-2 essai de pieu ext stat

EN ISO 22476-5 dilatomètre flexible

TS 22475-3 Certification pers. et entreprises

EN ISO 22476-12 pointe mécanique

EN ISO 22477-3 essai de pieu lateral

EN ISO 22476-6 pressiomètre autoforeur

EN ISO 22477-4 essai de pieu comp dyn

EN ISO 22476-7 essai de pression latérale

EN ISO 22477-5 ancrages

EN ISO 22476-8 pressio-pénétromètre

EN ISO 22282-1 règles générales

EN ISO 22282-2 essai perméabilité en forage

EN ISO 22282-3 essai de pression d'eau

EN ISO 22282-4 essais de pompage

EN ISO 22282-5 inflitromètres

EN ISO 22282-6 systèmes avec packer

Et aussi : EN ISO/TS 22476-10 ou P 94-521-10 WST, EN ISO/TS 22476-11 ou P 94-521-11 DMT EN ISO/TS 17892-1 à 12 ou P 94-512-1 à 12

EN ISO 22477-6 clous

EN ISO 22477-7 armatures de remblai

EN ISO 22476-13 essai de plaque

essais de labo Conclusion - Philippe Reiffsteck

P1-4

Normalisation Norme ISO CEN Norme NF P 94-513-1 à 6

Norme NF

EN ISO 22475-1 prélèvement et essais d'eau

P 94-202 P 94-119 P 94-157-1 et 2

TS 22475-2 Qualif pers. et entreprises TS 22475-3 Certification pers. et entreprises

α < 5° Ca < 15% Ø peut être < 75mm

Nouveauté

EN ISO 22282-1 règles générales EN ISO 22282-2 essai perméabilité en forage EN ISO 22282-3 essai de pression d'eau

P 94-131 P 94-132

EN ISO 22282-4 essais de pompage

P 94-130

EN ISO 22282-5 inflitromètres

X 30-418 X 30-419

EN ISO 22282-6 systèmes avec packer


P1-5

Normalisation

Normes ISO EN Norme NF P 94 521-1 à 3

Norme NF

EN ISO 22476-1 pointe électrique

P 94-113

EN ISO 22476-9 Scissomètre

P 94-112

EN ISO 22476-12 pointe mécanique

P 94-113

EN ISO 22476-2 pénétromètre dynamique

P 94-114 P 94-115

EN ISO 22476-3 SPT

P 94-116


P1-6

Normalisation

Norme ISO EN Norme NF P 94-521-4 à 8

Norme NF

EN ISO 22476-4 pressiomètre Ménard

P 94 110-1

EN ISO 22476-5 dilatomètre flexible

P 94 443-1

Méthode manuelle Double hyperbole Plus de sols Calcul d’incertitudes

EN ISO 22476-6 pressiomètre autoforeur EN ISO 22476-7 essai de pression latérale EN ISO 22476-8 pressio-pénétromètre Conclusion - Philippe Reiffsteck

P1-7

Organisation de la qualité

• Structure générale Manuels d ’Assurance Qualité Essais, Inspection, Etudes & expertises, Contrôle extérieur, Recherche

INSTRUCTION relative à l ’APPLICATION des MAQ

Plan d ’Assurance Qualité Sectoriel sols

Plan d ’Assurance Qualité Sectoriel

Plan d ’Assurance Qualité Sectoriel

géologie

chaussées Conclusion - Philippe Reiffsteck

P1-8

Organisation de la qualité

• Documents annexes Plan d ’Assurance Qualité Sectoriel

Cahier d’essais Fiche de suivi Mesures Anomalies Résultat d’essais

Procédures d’essais Mode opératoire Phasage Rapport


Registre du matériel Inventaire Fiche de vie Etalonnage

P1-9

Avenir ?

• Ouverture des règlements à des essais nouveaux • Démocratisation des mesures en petites déformations • Qualité des prélèvements • Corrélations Merci essais de laboratoire et in situ • Comportement repères de sols et d’ouvrages pour qualifier les résultats d’essais ou de suivi Conclusion - Philippe Reiffsteck

P1-10

Essai MDS Master MSROE Reiffsteck

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