Introduction :
Il y’a deux types d’essais d’identification des sols : essais in situ et essais en laboratoire.
Les essais in situ testent directement le sol, ne nécessitent pas de prise d’échantillons et fournissent un sondage presque continu ; de plus, ils sont moins chers que les essais de laboratoire. Les essais de laboratoire nécessitent un sondage carotté, des prises d’échantillons intacts et des essais au laboratoire avec un remaniement plus ou moins important des échantillons de sol entre le chantier de sondage et le laboratoire. Ces essais, surtout les essais à l’appareil triaxial, permettent de contrôler la vitesse de chargement, les conditions de drainage (court terme et long terme), et de simuler des chemins de contraintes.
Essais in situ :
Essai pressiométrique de Menard
L’essai pressiométrique peut être réalisé dans tous les types de sols saturés ou non, y compris dans le rocher (avec plus d’incertitude) et les remblais. Il consiste à dilater radialement dans le sol une sonde cylindrique et à déterminer la relation entre la pression p appliquée sur le sol et le déplacement de la paroi de la sonde.
Essai de pénétration statique (Cône pénétration test – CPT)
L’essai de pénétration statique s’applique à tous les sols fins et les sols grenus dont la dimension moyenne des éléments ne dépasse pas 20 mm. La longueur de pénétration est limitée à la force de réaction de l’appareillage. Il est surtout utilisé pour le dimensionnement des pieux mais peut également servir à la classification des sols.
L’essai de pénétration statique consiste à enfoncer dans le sol, à vitesse constante, un train de tiges terminé par une pointe munie d’un cône et à mesurer de manière continue la résistance à la pénétration qc de ce cône.
Essai de pénétromètres dynamiques
L’essai de pénétration dynamique consiste à enfoncer dans le sol, par battage de manière continue, un train de tiges muni, en partie inférieure, d’une pointe débordante, tout en injectant une boue de forage entre la paroi de sondage et les tiges et à noter le nombre de coups nécessaires pour faire pénétrer dans le sol la pointe d’une hauteur h de 10 cm.
L’injection de la boue de forage permet de supprimer le frottement latéral des tiges dans le sol.
L’essai scissométrique, réalisé au sein du sol en place, consiste à introduire dans le sol un moulinet et à lui transmettre un mouvement de rotation pour établir la relation entre la rotation du moulinet et la résistance au cisaillement opposée par le sol.
L’objectif est de mesurer en fonction de la profondeur, la cohésion apparente des terrains fins cohérents.
La réalisation de l’essai consiste à foncer le moulinet au niveau de l’essai et à lui appliquer un mouvement de rotation à vitesse constante à l’aide de la barre de torsion du couplemètre.
Essais de laboratoire
Les essais d’identification nous permettent d’une part de classer les sols en fonction de leur granularité, plasticité, argilosité, degré de saturation, etc. D’autre part de calculer les indices de vides, de compacité, de densité, etc.
Les essais de compressibilité et de perméabilité
- Essais de compressibilité :
Ces essais ont pour objectif de simuler le tassement d’un sol saturé soumis à une charge déterminée.
On déterminera ainsi plusieurs paramètres du sol :
- La contrainte effective de préconsolidation
- L’indice de compression Cc
- L’indice de gonflement Cs
- La contrainte de gonflement
- Essais de perméabilité :
Les essais de perméabilité à l’œdomètre sont limités à des matériaux présentant une perméabilité inférieure à 10-5 m/s (perméabilité des pierres poreuses) et des éléments inférieurs à 5 mm.
- Essais de gonflement :
Cet essai permet de mesurer le potentiel de gonflement d’un matériau situé dans un état d’humidité donné: quatre galettes de sol sont placées à quatre contraintes différentes déterminées au préalable en fonction de la profondeur de prélèvement de l’échantillon.
Plusieurs types d’essais permettent de déterminer la cohésion et l’angle de frottement interne d’un sol :
- L’essai de cisaillement rectiligne à la boîte de Casagrande : L’essai de Cisaillement Direct (CD) réalisé sur trois éprouvettes au minimum permet de déterminer des cohésions et des angles de frottement internes à long terme.
- Les essais à l’appareil triaxial de révolution : Les essais triaxiaux se réalisent sur 3 éprouvettes au minimum et permettent de déterminer des cohésions et des angles de frottement internes à court et long terme.
Il existe 3 types d’essais triaxiaux, à choisir en fonction du chantier et des données nécessaires à l’étude géotechnique :
– L’essai non consolidé non drainé (UU) afin de déterminer des caractéristiques à court terme,
– L’essai consolidé non drainé avec mesure de la pression interstitielle (CU+u) pour des caractéristiques à long terme,
– L’essai consolidé drainé (CD), cet essai sensiblement identique à l’essai CU+u, reproduit parfaitement les conditions géostatiques du sol in situ et assure un contrôle du comportement du sol de manière plus satisfaisante.