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2/9 Interprétation de l’essai pressiométrique pour la prévision des tassements

2/9 Interprétation de l’essai pressiométrique pour la prévision des tassements Interprétation of pressuremeter test for settlement prédiction J .B IA R E Z , E c o le C e n tra le d e P a ris , F ra n c e B .C A M B O U , E c o le C e n tra le d e L y o n , F ra n c e P .B O Z E T T O , E D F -S E P T E N , F ra n c e M .H A G H G O U , E D F -S E P T E N , F ra n c e A .B O U B A N G A , E c o le C e n tra le d e L y o n , F ra n c e L .A .G A R C IA , E c o le C e n tra le d e P a ris , F ra n c e RESUME Les résultats de mesures de déplacements sous un remblai de préchargement sont mis à profit pour tester diverses méthodes de prévision de tassements. L'article propose une méthode de calcul de tassement avec le modèle hyperbolique de DUNCAN dont les paramètres sont ajustés sur des essais pressiométriques. INTRODUCTION L'expérience récemment acquise en France à l'occasion de la construction des centrales nucléaires montre que dans toute la série des opérations qui s'enchaînent pour une prévision de tassements, la détermination des caractéristiques des couches de sol en place reste la tâche la plus difficile (COSTAZ et HAGHGOU, 1987). Sur de nombreux sites, il est difficile de prélever les échantillons non remaniés nécessaires à l'évaluation des paramètres de la loi de comportement choisie pour le calcul du tassement. La présente communication montre l'intérêt d'une méthode basée sur l'estimation de ces paramètres à partir des courbes classiques volume-pression issues des essais pressiométriques ; ceux-ci offrent l'avantage de fournir des mesures in situ et de pouvoir être effectués dans presque tous les terrains. Les résultats de calculs conduits selon cette méthode sont comparés avec les valeurs de tassements mesurées à différentes profondeurs sous un remblai. Il convient de noter que la démarche proposée est, dans son principe, de portée générale et pourrait être étendue à beaucoup d'autres problèmes géotechniques. DETERMINATION DE PARAMETRES DE COMPORTEMENT A L'AIDE DU PRESSIOMETRE L'essai pressiométrique crée des champs de contraintes et déformations non homogènes ; il est donc a priori difficile d'en déduire des paramètres de comportement intrinsèque. Pour surmonter cette difficulté, partant d'une loi de comportement choisie en fonction du pro blème étudié, une procédure d'ajustement des paramètres du sol a été développée à l'aide des deux éléments suivants (CAMBOU, BOUBANGA, 1988) : a/écriture d'un code de calcul éléments finis pour simulation de l'essai pressiométrique, supposant la déformation plane dans un problème axisymétrique ; compte tenu des cellules de garde existantes dans le pressiomètre, cette hypothèse semble acceptable et permet d'aboutir à un code rapide, opérationnel sur micro-ordinateur. mieux les courbes théoriques sur les courbes expérimen tales. Il doit être noté que la procédure décrite ne permet généralement pas de déterminer la totalité des para mètres du modèle choisi. Les paramètres manquants sont soit estimés, soit mesurés à l'aide d'autres essais, par exemple de laboratoire. En première étape, le modèle non-linéaire de DUNCAN et al (1980) a été choisi en raison de sa simplicité et de son utilisation courante au niveau industriel. Ce modèle fait appel à un jeu de huit paramètres : K, K . , n, m, Rf, C, 0 et K . Parmi ceux-ci, trois sont accessibles par la procédure précédemment définie avec une bonne précision : K, Rf et 0 ou C. Par ailleurs, une étude paramétrique a montré que les coefficients des modules déviatorique et isotrope K et K . sont déterminants pour les calculs de tassements. LE SITE EXPERIMENTAL Pour confronter plusieurs méthodes de prévision de tas sements, le site retenu a été celui de l'aéroréfri gérant, récemment construit, de la centrale de NOGENT sur SEINE, à l'amont de PARIS. La particularité du sol de la fondation est l'existence d'une couche assez compressible et hétérogène de craie fortement déstructurée dite "craie pâteuse". Ce matériau perméable est, en outre, très sensible au remaniement. b/élaboration d'un algorithme d'optimation des para mètres de la loi de comportement utilisant le code de F i g u r e 1 - Coupe schématique r e m b l a i s de préc h a r g e a i e n t calcul défini ci-dessus et permettant d'ajuster au r é f r i g é r a n t N ° 2 NOGENT/SEINE Remblai annulaire Remblai central / tronconique Alluvions anciennes ( ou remblai ) Remblai l& C ra ie pâteuse] ¡raie de transition^ Forages extensomètriques; Tube de prolongation Craie rocheuse Cotes NGF (m) 185 2/9 Pour limiter les tassements différentiels, les concep teurs de l'ouvrage avaient choisi de renforcer le sol par des remblais de préchargement (figure 1). L'instrumentation de ces remblais consistait principa lement en extensomètres continus en sondage, dont 4 sur la couronne de fondation. Les résultats des mesures (figure 2 a) confirment 1'hétérogénité et la grande déformabilité de la couche de la craie pâteuse. Dans le cadre de l'étude ici présentée, plusieurs pro fils pressiométriques complémentaires ont été réalisés à proximité de l'un de ces extensomètres, numéroté F4, avec le pressiomètre autoforeur (PAF) et le pressio- mètre MENARD. Ces deux appareils ont conduit à des résultats comparables, figure 3 (GARCIA, 1988). Tassement cumulé (cm) 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 Tassement cumulé (cm) 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 a/ Valeurs mesurées F2 à F5 b/ Valeurs mesurées et calculées F4 Figure 2 - Tassements mesurés et calculés (E.F.) Module pressiom étrlque E ( 1 0 5 Pa) Figure 3 - Exemple de comparaison de modules MENARD (Em) et modules PAF (Ep2, module sécant, AV/V : 2 %) pour la craie pâteuse LES CALCULS DE TASSEMENT Avec toutes les données disponibles, plusieurs calculs de tassement au droit de 1'extensomètre F4 ont pu être effectués, puis comparés aux valeurs réellement obser vées, soit 9 cm à la base du remblai : La méthode MENARD normalisée avec correction pour cou che molle donne 12 cm de tassement total, mais avec l'incertitude due au choix de oL (GARCIA, 1988). Les essais oedométriques de dimensions usuelles ont fourni des résultats très dispersés et des valeurs très faibles de tassement. Ceci a été attribué à l'exis tence, au sein de la craie pâteuse, de nodules centimé- triques. Des oedomètres sur des échantillons d'épais seur décimétrique ont conduit à des résultats plus homogènes et à un tassement de 5 cm pour la couche de la craie pâteuse, au lieu de 7 mesuré ; mais l'oedo- mètre ne donne évidemment aucune information sur les couches supérieures constituées de matériaux grossiers. Les calculs éléments finis, incorporant le modèle de DUNCAN, basés sur les résultats des essais triaxiaux conduisent aussi à des valeurs trop faibles de tasse ment (courbe B, Fi g. 2.b), Par contre ceux utilisant les paramètres de la loi ajustés sur les courbes de pressiomètre MENARD (C) et autoforeur (D) encadrent bien les mesures (A) des tassomètres, Figure 2.b. Pour chaque couche de craie pâteuse, les essais de laboratoire conduisent à des coéfficients K beaucoup plus élevés que ceux déduits des essais pressiomé triques selon la procédure d'optimisation illustrée par la figure 4. AV 10"3m3 0.5 0.4 0.3 0.2 0 . 1 Courbe obtenue par optimisation des 3 paramètres K, c, Rf sur la courbe expérimentale. Courbe essai pressiométrique \c ) Simulation avec les paramètres issus des essais triaxiaux 1 2 3 4 5 6 7 P(105 Pa) Figure 4- Courbe pressiométrique et simulations,cote 54 CONCLUSION Ces premiers résultats semblent encourageants pour l'utilisation du pressiomètre et du nouveau type d'interprétation proposé, qui devrait être testé sur d'autres exemples types. REFERENCES CAMBOU, B. & BOUBANGA, A. (1988), "Identification de paramètres de lois de comportement à partir de l’ essai pressiométrique", Rap. de contrat ECL-SEPTEN COSTAZ, J.L. & HAGHGOU, M. (1987), "Fondations des Centrales Nucléaires", Rév. Franç. de Geotech. n° 41, pp 7-28. DUNCAN, J.M. etal (1980), "Strengh, Stress - Strain and Bulk Modulus parameters for Finite Element Analyses of Stresses and Movement in Soil Masses", Rep. N ° UCB/80-01, Univ. Cal. Berkeley. GARCIA RAMOS, L.A. (1988), "Contributions au calcul du tassement des fondations superficielles utilisant l'essai pressiométrique", thèse de DOC., E.C.P. 186 uploads/Management/interpretation-of-pressuremeter-test-for-settlement-prediction.pdf