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ARVOR Géotechnique Ingénierie des sols et des fondations Essai de pénétration d

ARVOR Géotechnique Ingénierie des sols et des fondations Essai de pénétration dynamique type A - Sondage au pénétromètre dynamique type B (NF P 94-114 – NF P 94-115) Fiche : MPE-FT-07 Indice B du 25.05.2020 1. Principe de l’essai : Les essais de pénétration dynamique peuvent être réalisés dans tous les sols fins et les sols grenus dont la dimension moyenne des éléments ne dépasse pas 60 mm. La pénétration dynamique consiste à enfoncer dans le sol, par battage et de manière quasi-continue, un train de tiges muni à son extrémité d’une pointe débordante. Le nombre de coups de mouton correspondant à un enfoncement donné est noté au fur et à mesure de la pénétration de la pointe dans le sol. La normalisation distingue deux types de matériel Type A et Type B Le pénétromètre de type A fournit la résistance dynamique de pointe qd : ' . . . . m m m e A H g m qd   m : masse du mouton (kg) g : accélération de la pesanteur (m.s²) H : hauteur de chute du mouton (m) A : section de la pointe (m²) e : enfoncement moyen sous un coup : e= 0.1/Nd10 (m) m’ : masse frappée (enclume, tige guide, tiges et pointe, en kg) Le pénétromètre de type B permet d’apprécier qualitativement la résistance et la position des terrains traversés. La courbe fournit la valeur Nd20 en fonction de la profonde Il est également d’usage de fournir hors normalisation, la résistance obtenue par la formule (1) et de la désigner par le symbole Rd. . Foreuse équipée d’un pénétromètre dynamique type B 2. Interprétation A partir des courbes obtenues, il est possible de distinguer différents horizons de sol, de détecter la présence d’anomalies et de déterminer la position du toit d’une couche résistante. Seul l’essai de type A permet d’estimer la capacité portante d’un sol vis à vis d’un système de fondation. Type H (cm) M (kg) Injection boue Diamètre de la pointe (mm) Mesure du nombre de coups pour : Ce type d’essai est complété par des essais type pressiomètrique lorsque les risques de tassement sont à considérer. A 75 32 à 128 oui 61,8 10 cm B 75 64 non 50,5 20 cm ARVOR Géotechnique Ingénierie des sols et des fondations Essai de pénétration statique (C.P.T) (NF P 94-113) Fiche : MPE-FT-08 Indice A du 02.12.10 1. Principe de l’essai : L’essai de pénétration statique est réalisé dans tous les sols fins et les sols grenus dont la dimension moyenne des éléments ne dépasse pas 20 mm. Il consiste à enfoncer dans le sol, à vitesse constante et à l’aide d’un vérin hydraulique, une pointe terminée par un cône. Un dispositif particulier permet de mesurer la résistance à la pénétration du cône, ainsi qu’éventuellement, le frottement latéral mobilisé sur une longueur donnée. 2. Pratique de l’essai La norme impose de respecter un certain nombre de conditions et fixe notamment la vitesse de pénétration dans le terrain, qui doit être de 2 cm/s. Les pénétromètres normalisés diffèrent par les modalités de fonçage de l’appareil et par le mode de mesure de la résistance de pointe. Tous les types de sondes sont utilisés selon les terrains et selon les nécessités des études : pointe mécanique, pointe électrique et piézocône. 2.1 Fonçage dans le terrain Il est nécessaire de disposer d’une réaction d’au moins 100 kN, mais il existe des appareils prévus pour 250 kN. Cette réaction est obtenue généralement à l’aide d’un camion lesté. Le camion contient un abri de mesure et un ensemble d’appareils pouvant inclure un ordinateur et un traceur reproduisant en temps réel la courbe de pénétration. 2.2 Mesure de la résistance de pointe Pointe mécanique : l’effort de pointe est mesuré par l’intermédiaire d’un train de tiges centrales au train de tubes et poussant sur le cône. La mesure est discontinue Pointe électrique : l’effort de pointe est mesuré par un peson à jauges de contraintes ou à corde vibrante incorporé à cette pointe. Du point de vue opérationnel, cela implique l’utilisation de tiges de fonçage creuses, à l’intérieur desquelles on doit faire passer le câble électrique conducteur des informations. La mesure est continue. 3. Résultats - Effort total de pénétration Qt : Force totale nécessaire pour enfoncer dans le sol, sans choc, ni vibration, ni rotation le train de tiges avec à sa base une pointe terminée par un cône, exprimée en kN. L’effort total est donné pour la profondeur atteinte à la base du cône. - Effort apparent sur le cône Qc et résistance apparente à la pénétration du cône qc : L’effort total apparent sur le cône Qc est la force nécessaire pour enfoncer dans le sol, sans choc ni vibration, ni rotation, le cône seul de la pointe pénétromètrique. La résistance apparente à la pénétration du cône qc est obtenue en divisant l’effort total apparent Qc sur le cône par la surface Ac de la base du cône : c c c A Q q  (MPa) - Effort total de pénétration Qst : Force obtenue par différence entre l’effort total de pénétration du train de tige Qt et l’effort total apparent Qc sur le seul cône : c t st Q Q Q   Ces valeurs sont affectées à la profondeur atteinte par la base du cône. - Effort de frottement latéral local Qs et frottement latéral unitaire local fs : Le frottement latéral unitaire local fs est obtenu conventionnellement en divisant la force Qs nécessaire à l’enfoncement du manchon de frottement par sa surface latérale As : s s s A Q f  (MPa ou kPa) Cette valeur attribuée à la profondeur correspond au milieu du manchon de frottement. Le diamètre du manchon (ds) est supérieur ou égal au diamètre de la partie cylindrique du cône (dc). Rapport de frottement Rf : Le rapport Rf est le quotient du frottement latéral unitaire local fs par la résistance apparente à la pénétration du cône qc mesurée à la même profondeur (et non au même instant) c s f q f R  (%) Indice de frottement If If est le quotient de la résistance apparente à la pénétration du cône qc par le frottement latéral unitaire local fs mesuré à la même profondeur (et non au même instant). s c f f q I  (%) ARVOR Géotechnique Ingénierie des sols et des fondations Essai pressiomètrique Ménard sans cycle (NF P 94-110-1) Fiche : MPE-FT-09 Indice A du 02.12.10 1. Principe de l’essai : L’essai pressiométrique consiste à descendre, à une profondeur donnée, une sonde cylindrique gonflable dans un forage soigneusement calibré. Les variations de volume du sol au contact de la sonde sont mesurées en fonction de la pression radiale appliquée. Dans un même forage, la distance minimale entre deux essais consécutifs ne doit pas être inférieure à 0,75 m. La distance usuelle entre le milieu des emplacements de deux cellules de mesure est de 1,0 m. La profondeur minimale d’un essai dans un forage pressiométrique est de 0,75 m. L’essai pressiomètrique peut-être considéré dans les sols fins (de faible perméabilité) sous la nappe comme un essai non drainé et n’intègre donc pas le phénomène de consolidation. Cet essai n’est pas adapté aux sols très mous. L’essai pressiomètrique doit comprendre au minimum 8 paliers. Par ailleurs, l’une des conditions suivantes doit être obligatoirement satisfaite : - la pression de 50 bars a été atteinte - le volume injecté dans la cellule centrale est d’au moins 600 cm3 (ou 450 cm3 pour la sonde courte avec sa protection) 2. Interprétation : Les caractéristiques suivantes du sol sont ainsi déduites : - G : module de cisaillement qui définit le comportement pseudo-élastique du sol : ΔV Δp V. G  - EM : module pressiomètrique Ménard. Le module de cisaillement G est lié au module d’Young E par le coefficient de poisson ν par la relation : ν) 2.(1 E G   . On en déduit sur la plage pressiomètrique définie entre les pressions p1 et p2 :       1 2 1 2 2 1 s M V V p p 2 V V V 1 2 E                       - pl : pression limite qui caractérise la résistance de rupture du sol, est par convention la pression qui correspond au volume de liquide injecté Vl tel que : 1 s l V 2 V V     Vs : volume de la cellule centrale  V1 est le volume injecté dans la cellule centrale de mesure, après corrections, correspondant au début de la plage pressiométrique. - pf : pression de fluage qui définit la limite entre le comportement pseudo-élastique et l’état plastique 3. Détail sur l’appareillage : L’appareil se compose de 3 éléments principaux :  Le contrôleur pression-volume (CPV) qui permet de régler avec précision la pression dans la sonde en uploads/Geographie/ essai-penetrometre.pdf