1-Présentation F. Schlosser. Détermination Des Paramètres Géo. Sousse 2014

4ème Conférence Maghrébine

Sousse 12/14 novembre 2014

DETERMINATION DES PARAMETRES GEOTECHNIQUES DES SOLS

Retours d’expériences par François SCHLOSSER

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1 COMPORTEMENT DU SQUELETTE DES SOLS

ANALOGIES ENTRE LE COMPORTEMENT DES SQUELETTES DU SABLE ET DE L’ARGILE

Argile : ensemble d ’agrégats

Sable : ensemble de grains

 Développement de la pression interstitielle en sol non drainé (dilatance)

Phénomène des chaînons de contrainte Chargement bi-axial d’un empilement de cylindres de verre de même diamètre sous lumière polarisée (Dantu 1950).

1

2

Comportement non élastique des sols Cas du contact normal de deux sphères égales en matériau élastique (réversibilité mais non linéarité)

Comportement non élastique des sols Cas du contact oblique de deux sphères égales en matériau élastique (non réversibilité)

(1906 – 1987)

COMPRESSION ISOTROPE D’UN ENSEMBLE DE BILLES DE VERRE

e = 0,91

e = 0,35

A

1) NON–ELASTICITE DU SQUELETTE DES SOLS Matériau linéairement élastique :

oct = G. oct

oct = K.

oct

Squelette d’un sol :

oct = F (oct,oct )  A. oct + B. oct

oct = H(oct, oct )

 C. oct + D. oct

par suite de la dilatance. Le module d’Young d’un sol n’existe pas

2) PAS DE REVERSIBILITE TOTALE OU COMPLETE

L’utilisation de modèles élasto-plastiques est toujours approchée

PHÉNOMÈNE DE LA DILATANCE EMPÊCHÉE Contrainte verticale

Volume de sol cisaillé Ce phénomène est fondamental pour toutes les inclusions linéaires placées dans un sol dense (sable compact, argile surconsolidée) et soumises à de la traction ou de la compression (tirants, pieux, etc. ). En outre, la dilatance gouverne le développement des pressions interstitielles dans les sols saturés (argiles, sables).

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DETERMINATION DES PARAMETRES MECANIQUES DES SOLS

RECONNAISSANCE DES SOLS Fond 72 ( LCPC , SETRA, 1972) 1) Reconnaissance géologique et enquête préalable 2) Reconnaissance normale : essais mécaniques + essais d’identification

3) Reconnaissance spécifique  Nécessité de voir le sol et de faire des essais d’identification, d’où nécessité de sondages carottés.  Recoupement des valeurs des paramètres géotechniques par des corrélations.  Rôle important des essais d’identification

Détermination des valeurs des paramètres géotechniques selon l’Eurocode 7

ESSAIS D’IDENTIFICATION

CORRELATIONS

CORRELATIONS

ERREURS DANS LA DETERMINATION DES PARAMETRES 1) Reconnaissance incomplète. TGV Est

Solution de base : colonnes ballastées

Solution de l’entreprise : plots pilonnés

ERREURS DANS L’EVALUATION DES PARAMETRES 1) Reconnaissance incomplète Inclinomètres

Argile molle

Argile très plastique

1) Mince couche d’argile très plastique et très sensible(S t  10) non détectée 2) Déplacement des plots et perte de l’effet de voûte (transfert de charge) 3) Rupture progressive sous les plots à partir du bord du remblai

SENSIBILITE DES ARGILES

1) Argiles très sensibles (Canada, Scandinavie) : S t = 500 à 1000 Minéralogie : poudre de roche + 10% argile 1) Argiles très plastiques ( Ip = 50 à 100)

: S t = 5 à 10

ERREURS DANS LA DÉTERMINATION DES PARAMETRES 2) Appareil d’essai défectueux  Mur Terre Armée en Amérique du Sud  Cause : boite de cisaillement

c

ERREURS DANS LA DÉTERMINATION DES PARAMETRES 3) Imprécision des corrélations

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3 LES DÉVELOPPEMENTS DU PRESSIOMETRE

LES GRANDES ETAPES DU PRESSIOMETRE 1) Invention du pressiomètre par Louis Ménard en 1955. 2) Etablissement des règles de calcul semisemi-empiriques des fondations avec Michel Gambin (1956 – 1963) : ql = q0 +k.p +k.pl* l* . Revues SolsSols-Soils Soils.. 3) Développement de l’utilisation du pressiomètre en France (LCPC et LR des Ponts et Chaussées) et à l’étranger . 4) Reprise et amélioration des règles: Fond 72 (1972), …. 5) Livre « The Pressuremeter and Fondation Engineering « (1978) F. Baguelin Baguelin,, J.F. Jezequel, D.H. Shields Shields.. 6) L’ L’autoforage autoforage du LCPC et les développements actuels (Apagéo (Apagéo)) Louis Ménard fut un précurseur et un développeur de génie. Il a su laissé de côté les caractéristiques mécaniques élémentaires (c, ) pour développer des règles semisemi-empiriques qui ont fait le succès du pressiomètre pressiomètre,, meilleur essai in situ pour les fondations. fondations

ESSAIS IN SITU

LE PIEZOCONE (1970)

ESSAIS IN SITU  Expansion (1955)

(1970)

PRESSIOMETRE AUTOFOREUR. LCPC (1968) (PAF) Le sol désagrégé par la rotation de l’outil est évacué vers le haut par un jet d’eau. La commercialisation de cet appareil fut difficile, car son utilisation limitée en fait aux sols mous. Il a ouvert la voie à d’autres appareils :  Camkometer (GB), mesure de K0 (1972)  RotSTAF (Apageo) (2010)

Comparaison entre essai au PAF et essai au pressiomètre Ménard p0 < p0M EPAF >> EM pf identiques

MÉTHODE D’AUTOFORAGE RotSTAF

Apagéo (2010) STAF : Système de Tubage Auto Foreur

Tube fendu

1) Mise en place du tube fendu par autoforage externe rotatif (D = 1mm) Cuttings évacués vers le haut par le fluide de forage (boue). 2) Retrait de l’outil de forage. 3) Mise en place de la sonde (centrage par un positionneur). 4) Réalisation de l’essai pressiométrique entièrement automatisé. 5) Retrait de la sonde pour les autres essais pressiométriques.

Projet National de recherche sur le pressiomètre ARSCOP : Nouvelles Approches de Reconnaissance des Sols et de Conception des Ouvrages géotechniques avec le Pressiomètre. Etude de faisabilité (Février 2014)

Coût estimé : 2 759 k€

 La nature de la déformation des sols d’après Louis Ménard : élastique (microdéformation), linéaire mais irréversible (p0 à pf), non linéaire mais grandes déformations irréversibles jusqu’à la rupture (> pf). Jamais élastique.  Le paramètre  (résultant de l’inélasticté des sols), introduit par Ménard pour calculer le tassement des fondations superfcielles et variable avec le type de sol, est un élément clé. Mais EM/ ne correspond pas à un module élastique et pas au module d’Young.  Dans le tassement d’une fondation superficielle, la distinction entre tassement déviatorique et tassement sphérique faite par Ménard reste un élément fort de sa méthode.  Il est difficile et parfois impossible (pas de remontée) de faire des essais d’identification des sols sur les cuttings : nécessité d’un sondage carotté.

CONCLUSIONS 1) La reconnaissance des sols doit toujours comprendre plusieurs étapes, en fonction de la nature du phénomène et/ou du projet géotechnique ( glissement, consolidation, soutènement, fondation, fondation,… … ). 2) Les essais mécaniques (laboratoire ou in situ) doivent être choisis en fonction du contexte pour donner un bon résultat résultat.. Le pressiomètre est ainsi un essai in situ bien adapté aux fondations. 3) Les paramètres mécaniques obtenus doivent obligatoirement être corrélés par des essais d’identification (Eurocode 7), ce qui nécessite un ou plusieurs sondages carottés, notamment dans le cas d’essais mécaniques in situ situ.. 4) Le modèle géotechnique utilisé pour les calculs des déformations doit tenir compte de la complexité des sols (inélasticité, non linéarité) et donc être validé expérimentalement expérimentalement.

Merci beaucoup de votre attention