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Caract´ erisation am´ elior´ ee des sols par l’essai de chargement de pointe au

Caract´ erisation am´ elior´ ee des sols par l’essai de chargement de pointe au pi´ ezocone. Application au calcul des fondations profondes Hassan Ali To cite this version: Hassan Ali. Caract´ erisation am´ elior´ ee des sols par l’essai de chargement de pointe au pi´ ezocone. Application au calcul des fondations profondes. Autre. Universit´ e Blaise Pascal - Clermont- Ferrand II, 2010. Fran¸ cais. ¡ NNT : 2010CLF22059 ¿. HAL Id: tel-00629642 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00629642 Submitted on 6 Oct 2011 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entiﬁc research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destin´ ee au d´ epˆ ot et ` a la diﬀusion de documents scientiﬁques de niveau recherche, publi´ es ou non, ´ emanant des ´ etablissements d’enseignement et de recherche fran¸ cais ou ´ etrangers, des laboratoires publics ou priv´ es. N° d’ordre : D.U 2059 EDSPIC : 491 UNIVERSITE BLAISE PASCAL - CLERMONT II ECOLE DOCTORALE SCIENCES POUR L’INGENIEUR DE CLERMONT-FERRAND THÈSE Présentée par HASSAN ALI Ingénieur civil pour obtenir le grade de DOCTEUR D’UNIVERSITE SPECIALITE : GENIE CIVIL CARACTERISATION AMELIOREE DES SOLS PAR L’ESSAI DE CHARGEMENT DE POINTE AU PIEZOCONE - APPLICATION AU CALCUL DES FONDATIONS PROFONDES Soutenue publiquement le 07 octobre 2010 devant le jury composé de : MM R. Frank Rapporteur A. Van der Stoel Rapporteur Ph. Reiffsteck Directeur de thèse D. Boissier Examinateur C. Bacconnet Examinateur R. Gourvès Examinateur H. Van de Graaf Examinateur F. Baguelin Examinateur i ii Remerciements Je suis intimement convaincu que ce sont les échanges et les contacts humains qui font de nous ce que nous sommes. Ce travail est le fruit d’une succession de rencontres scientifiques mais surtout humaines. A ce titre, j’aimerais remercier toutes les personnes qui, de près ou de loin, ont contribué au bon déroulement de cette thèse. J’ai eu la chance d’évoluer dans le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC-Paris): une structure de recherche performante et conviviale. J’aimerais sur ce point remercier vivement Monsieur Philippe Reiffsteck, directeur de recherche au LCPC. Je lui suis reconnaissant pour sa participation dans ce travail en tant que directeur de thèse. Je remercie également toutes les personnes de la division MSRGI (Mécanique des Sols, des Roches et de Géologie de l'Ingénieur) pour leur accueil et leur soutien. Je pense surtout à Mathilde, Cristina, Lamis, Jean-Louis, Emmanuel, Françoise et Fabien. L’aboutissement de ce travail est le fruit de nombreuses rencontres et échanges scientifiques qui ont fortement influencé ma vision des choses sur les sujets abordés dans cette dissertation. Je pense, tout particulièrement, à Monsieur Roger Frank, professeur et directeur de recherche de classe exceptionnelle à l’Ecole des Ponts, et Monsieur Almer Van der Stoel, professeur de l’Université de Twente et de l’académie de défense aux Pays-Bas. Je les remercie pour m’avoir fait l’honneur d’accepter d’évaluer ce travail en tant que rapporteurs de ce mémoire de thèse. Il me tient tout particulièrement à cœur de consacrer mes remerciements les plus chaleureux à Monsieur Henk Van de Graaf, directeur technique de la société hollandaise Lankelma. Le cheminement de ce travail a été guidé par ses conseils avisés qui m’ont permis un épanouissement scientifique et technique propice au bon déroulement de cette thèse. L’atmosphère stimulante dans laquelle j’ai baigné chez Lankelma a été assurée par son directeur Ruud Verkooijen, ainsi que les personnes qui m’ont aidé et accompagné dans la réalisation des campagnes d’essais, particulièrement Peter Goes et Raymond de Vroom. Sans eux, ce travail n’aurait pas pu aboutir. Que toute l’équipe Lankelma trouve dans ce travail ma reconnaissance pour tout ce qu’ils m’ont apporté tant d’un point de vue professionnel que personnel. J’ai pu bénéficier, tout au long de ce travail, de l’aide de Monsieur Claude Bacconnet, maître de conférence à Polytech’Clermont-Ferrand, que je remercie sincèrement pour sa contribution efficace et précieuse, pour sa présence et sa disponibilité, et surtout pour son agréable personnalité qui m’a été toujours un support et un soutien inoubliable. Je profite de l’occasion pour adresser mes remerciements à tous les membres du laboratoire LAMI, ainsi qu’à Monsieur Daniel Boissier d’avoir accepté de présider mon jury de thèse. J’aimerais remercier particulièrement Monsieur Roland Gourvès, président de la société Sol Solution, pour ses encouragements et pour la confiance qu’il m’a témoignée tout au long de ces trois années fructueuses. Ce n’est donc pas uniquement à un encadrant que je consacre ce remerciement, mais plutôt à un homme et un patron qui a toujours défendu l’idée originale de ce projet. Bien que les domaines abordés dans ce travail de recherche soient variées et quelque peu différents, j’ai eu la chance de pouvoir compter sur une rigueur scientifique que m’a apportée Monsieur François Baguelin, Expert de la direction scientifique et technique de la société iii Fondasol. Un chaleureux merci pour la conviviale émulation scientifique qui a découlé de notre collaboration. Au même titre, j’aimerais mentionner et remercier toutes les personnes de Fondasol, surtout, Monsieur Jean-Michel Gaboriaud en tant que président, Madame Catherine Jacquard et Monsieur Moulay Zerhouni, membres de la direction scientifique et technique ; Monsieur Seng Y Ung, directeur régional (Paris-Ile de Frace Ouest) et Monsieur Michel Rispal, directeur du matériel. Je pense également à Arnaud Finiasz et Leila Ghozali que je remercie infiniment pour leur aide précieuse. J’ai retiré beaucoup d’enseignements dans les collaborations scientifiques qui ont agrémenté ce travail. Je pense tout particulièrement aux membres des différentes équipes qui ont fortement contribué au bon déroulement des campagnes expérimentales. Dans ce cadre, je remercie les membres de l’équipe de la centrifugeuse du LCPC (centre de Nantes) ; j’ai apprécié les contacts humains avec Luc Thorel, Gérard Rault, Philippe Audrain et Patrick Gaudicheau, qui ont rendu possible la réalisation des essais sur les modèles réduits centrifugés. Mes remerciements s’adressent également aux collègues du CSTC belge (Centre Scientifique et Technique de la Construction), pour leur collaboration efficace dans la réalisation de la campagne d’essais de chargement de pointe dans le site de Limelette en Belgique, surtout Valérie Whenham, Noel Huybrechts, Rosario Bonsangue et Monika de Vos. Je n’ai pas de mots assez forts pour exprimer ma reconnaissance envers le soutien inestimable que m’a apporté ma famille dans la réalisation de ce travail. Que mon père, ma mère, mes quatre sœurs et mon frère cadet, trouvent dans ce manuscrit, que je leur dédie, le fruit de leur affection au quotidien. Ils sont les racines qui ont permis aux bourgeons d’éclore. Enfin, rien n’aurait été possible sans l’amour, le soutien de tous les instants et la compréhension de ma douce fiancée… Marwa, amoureusement, merci. iv Résumé L’essai de chargement d’une pointe pénétrométrique (Cone Loading Test, essai CLT) est un nouvel essai de reconnaissance des sols in situ, qui consitue une amélioration majeure de l’essai de pénétration statique avec une pointe piézocône (CPTu). L’essai de chargement de pointe consiste à interrompre la pénétration classique (EN ISO 22476-1) à une cote souhaitée et à réaliser un chargement par paliers successifs de la pointe jusqu’à la rupture du sol. La courbe de chargement, reliant la pression appliquée sur la pointe au tassement de celle-ci, est riche en renseignements sur la déformabilité des sols. L’essai permet donc une caractérisation améliorée des sols en fournissant des paramètres de déformabilité aussi bien que les paramètres de résistance obtenus lors d’un essai de pénétration statique classique. La validation de la méthode d’essai et de son protocole expérimental, a été effectuée selon trois voies complémentaires : expérimentale, numérique et physique. Au niveau expérimental, plusieurs campagnes d’essais ont été réalisées en choisissant des sites intéressants pour le projet et contenants une importante base de données (essais in situ, au laboratoire, essais de pieux, essais sismiques…) comme le site des argiles des Flandres de Merville, un site sableux à Utrecht aux Pays-Bas, et un site sableux à Limelette en Belgique. Les résultats des différentes campagnes ont montré qu’il est possible d’avoir des courbes de chargement exploitables pour le calcul d’un module de déformation, utilisable et comparable en tout point aux modules obtenus par d’autres types d’essais. L’essai est adapté à un panel de sol très varié. Il est plus représentatif de l’état initial dans le sol que d’autres types d’essais. Par ailleurs les conditions aux limites sont bien maîtrisées. Au niveau numérique, une large étude paramétrique a été menée avec le logiciel Plaxis, pour tester l’influence de la géométrie de la pointe, du type de chargement, du modèle de comportement, des paramètres du sol, ainsi que des conditions initiales et au limite du problème. Des essais CLT ont été également réalisés sur des modèles réduits en centrifugeuse, pour tester l’influence de quelques paramètres comme la vitesse de chargement, la géométrie de l’embout de la pointe, la densité du massif ainsi que le niveau de g. Ces essais ont été associés à des essais de chargement de pieu instrumenté et des essais de fondations superficielles et profondes afin de pouvoir relier les paramètres mécaniques de l’essai CLT uploads/Geographie/ caract-erisation-am-elior-ee-des-sols-par-l-x27-essai-de-chargement-de-pointe-au-pi-ezocone-application-au-calcul-des-fondations-profondes-pdf.pdf