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Introduction La détermination des caractéristiques d'un sol nécessite la réalis

Introduction La détermination des caractéristiques d'un sol nécessite la réalisation d'essais. Certains essais (relatifs au comportement à court terme), peuvent être effectués de deux façons :  Au laboratoire après prélèvement d’échantillons intacts (ou non remaniés) ;  Au sein du massif de sol, par un essai en place ou in situ. Les essais permettant la détermination des caractéristiques à long terme sont réalisés au laboratoire sur des échantillons de sol intacts. Les avantages de l’essai in situ sont les suivants :  Son exécution est rapide, donc on peut le multiplier pour permettre une meilleure reconnaissance du sol ;  Il est parfois le seul à réaliser lorsqu’on ne peut pas extraire des échantillons intacts ; Il donne des résultats globaux par rapport aux essais de laboratoire qui donnent des résultats discontinus PRELEVEMENTS DES SOLS Dans le domaine de la géotechnique, la sécurité et le coût des ouvrages sont directement liés au contenu et à la qualité de la reconnaissance des sols. Le prélèvement d'échantillons, destinés à identifier et à caractériser mécaniquement les terrains, est une composante importante de cette reconnaissance. Les classes de prélèvement Les classes de prélèvement traduisent l'état nécessaire des échantillons prélevés pour que les caractéristiques géotechniques que l'on cherche à déterminer y soient mesurables. La notion de classe de prélèvement se substitue donc à celle d'échantillon intact ou plus ou moins remanié. Les prélèvements se répartissent en cinq classes en fonction des paramètre s géotechnique s qui seront obtenus à l'issue d'essais sur les échantillons prélevé s (tableau I). Tableau I Paramètres géotechniques mesurables en fonction des classes de prélèvement 1 Légende du tableau I Norme de référence pour obtenir les paramètres géotechniques Z +¿ ¿ Description centimétrique Z 0 Description décimétrique Z −¿¿ Description grossière D Granulométrie NF P 94-056, XP P 94-041, NF P 94-057 W ¿ L,W P Limites d'Atterberg NF P 94-051, NF P 94-052-1 emax,emin Compacité NF P 94-059 e Indices des vides NF P 94-053, NF P 94-054 ρs Masse volumique des grains NF P 94-054 MO Teneur en matière organique NF P 94-055 - XP P 94-058 σ ' P,Cv ,Cc ,Cs, E Compressibilité Déformabilité PR P 94-090-1 I D Indice de compacité NF P 94-059 w nat Teneur en eau pondérale en place NF P 94-050, NF P 94-049-1, NF P 94-049-2 ρd Masse volumique sèche NF P 94-053 k Perméabilité Rc ,τ❑,φ ',c ',Cu,φuu,Cuu Résistance au cisaillement NF P 94-070, NF P 94-071-1, NF P 94-071 -2, NF P 94-074 RQD Pourcentage de carottage RTB Résistance en traction brésilienne De la classe 1 à la classe 4, l'état de l'échantillon passe de non remanié (c'est-à-dire apte notamment aux essais mécaniques) à totalement remanié (c'est-à-dire ne fournissant que des paramètres de nature). La classe 5 correspond à un prélèvement non utilisable pour des essais. Les techniques de prélèvement Les techniques de prélèvement utilisent plusieurs méthodes : - les puits, tranchées, fouilles et galeries : creusés mécaniquement ou manuellement ; - les forages manuels : réalisés manuellement avec une tarière ; - les forages par poinçonnement : le tube carottier est enfoncé sans rotation, soit par percussion (fréquence supérieure à 2 Hz, effort de compression et d’extension) ou battage (fréquence inférieure à 2 Hz), soit par fonçage à vitesse constante (Supérieure à 2 cm/s) ; - les forages par rotation : le carottier peut être refroidi ou non par un fluide de Forage (eau, air, boue à la bentonite, etc.). Les forages peuvent être classés en 3 catégories - les forages carottés - les forages semi-destructifs - les forages destructifs 2 Un forage dans le sol, qui est laissé livrer à lui-même, se referme toujours au bout d’un temps plus ou moins long. Les forages doivent donne être exécutés en maintenant les parois, soit avec un tubage métallique, soit par introduction de boue, la pression statique de la boue équilibrant alors la pression horizontale du sol. Les prélèvements manuels Des blocs de sols ou de roches fermes peuvent être prélevés à la main dans les excavations. Si tous les soins sont apportés à la taille, à l'emballage, au transport et au stockage, ces blocs fournissent des échantillons de très bonne qualité (classe 1). Un exemple de prélèvement de blocs est indiqué (figure 1). Figure 1. Exemple de prélèvement de blocs à la main (AFNOR NF P94-202 1995) 3 Figure 2. Exemple de prélèvement à la main (AFNOR NF P94-202 1995) La forme de la boite est cubique ou parallélépipédique, de dimension décimétrique et est souvent démontable afin de permettre l'extraction de l'échantillon au laboratoire. La boite peut être constituée de deux demi-coquilles cylindriques à bords inférieurs tranchants. Si elle est foncée par pression, son indice de surface est tel que C a<¿15 %. Pendant le transport et le stockage, les fonds amovibles sont étanches et insensibles l'eau (figure 2). Les symboles caractéristiques des carottiers sont présentés ci-après (figure 3), ainsi que les symboles caractéristiques des échantillons (figure 4 ). Figure 3. Les notations utilisées pour les diamètres de carottier (AFNOR NF P94-202 1995) Figure 4. Les notations utilisées pour les longueurs des carottes (AFNOR NF P94-202 1995) 4 Les forages carottés Les forages non destructifs ou carottés servent en particulier aux prélèvement d'échantillons à travers des couches de so1 échantillon nables, pour la détermination en laboratoire des caractéristiques mécaniques. Cette opération est réalisée au moyen de carottiers munis à leur base d'une couronne ou d'une trousse coupante. Ces carottiers sont mis en œuvre par rotation ou par poinçonnement - Les carottiers rotatifs : Les carottiers rotatifs sont adaptés aux terrains fins cohérents ou rocheux. Le fluide de forage à utiliser dépend de la cohésion du sol en place : - Eau claire dans 1es terrains à forte cohésion (rochers, marnes, argile de consistance moyenne â raide). - Boue bentonite dans 1es terrains â faible cohésions (argiles molles, sables argi1eux, les grès friables, les roches a1té- rées) - Les carottiers poinçonneurs : Ces carottiers sont mis en œuvre par verinage dans les sols fins. Les forages semi-destructifs On appelle semi-destructif un procédé qui permet d'extraire le sol de façon continue sous forme remaniée. Les tarières à main : Le forage se fait à la main avec une tarière actionnée par un tourne-à-gauche. La profondeur de reconnaissance est limitée à quelques mètres dans les sols fins. La présence de graviers rend son utilisation impossible. Les tarières simples et les seaux rotatifs : L'outil est actionné par une tige de manouvre depuis la surface. Ils sont limités En profondeur de reconnaissance à quelques mètres dans les sols fins. 5 Figure 5. Tarière à main et terrière simple (AFNOR NF P94-202 1995) Figure 6. Seau rotatif avec terrière mobile (AFNOR NF P94-202 1995) Les forages à tarière continue : C'est un forage réalisé avec une tarière motorisée qui fore le sol par un système de vis hélicoïdale, de type vis d'Archimède (figure 2.13). Le sol reste alors à l'intérieur des spires de l'hélice et peut être prélevé lors de la remontée de la tarière. La profondeur de reconnaissance peut être de plusieurs dizaines de mètres. 6 Figure 7.la tarière continue (AFNOR NF P94-202 1995) Forages destructifs Ces forages sont exécutés dans les situations suivantes : - Reconnaissances géologiques rapides. - Détection de cavités. - Terrains ou le carottage est difficile - Prélèvements en continu d'échantillons remaniés. - Forages d'essais géotechniques spéciaux (essais de pompage, diagraphies...). Selon le type de terrain rencontré, ces forages sont réalisés par battage, rotation, vibro- foncage à l’aide d'un outil d'attaque fixé à un train de tige. Cet outil est selon le cas : - Trépan ou tricône pour les terrains d u r s. - Tarière mécanique pour les sols cohérents. - Soupape pour les terrains pulvérulents. - Benne preneuse pour les formations alluvionnaires à granulométrie grossière. Le forage à travers les couches dures nécessite l'utilisation d'un fluide (air, eau ou boue), injecte par le train de tige permettent la remontée des sédiments. Par ailleurs, lors de l'utilisation de la benne preneuse, les parois doivent être maintenues au moyen de boue bentonite. Les procédures Les procédures ne sont pas quelconques. Elles sont maintenant définies par une norme (NFP 7 94-202, 1995). Pour garantir la qualité de l'échantillon obtenu, on doit respecter les méthodes préconisées. Les modes de prélèvement Les prélèvements en pleine masse : Des exemples ont étés données précédemment (figures 1 et 2). Dans le cas de la boite, l'espace libre entre l'échantillon et les parois internes doit être rempli de paraffine ou de tout autre matériau assurant le maintien de l'échantillon et le préservant des variations de teneur en eau. Les prélèvements par carottier poinçonneur : Cette méthode est utilisée pour le prélèvement des sols fins. Le fonçage par pression en continu, sans interruption ni mise en rotation, fournit une qualité d'échantillon supérieure à celle obtenue par battage. La vitesse de fonçage doit être supérieure ou égale à 2 cm/s. La longueur de pénétration H doit être toujours inférieure à la longueur H, du carottier. Les prélèvements avec étui : On taille sur place les uploads/Finance/ prelevements-des-sols-parametres-geotechniques-mesurables-en-fonction-des-classes-de-prelevement.pdf