Essai de cisaillement au phicomètre (XP P 94-120)
2. Présentation de l’appareillage
1. Principe et domaine d’application Le phicomètre permet de mesurer in situ les caractéristiques mécaniques φi (angle de frottement) et ci (cohésion) des sols par cisaillement rectiligne. Les essais peuvent être réalisés sur des sols non ou difficilement prélevables. Cet essai est applicable à tous les sols à l’exception : - des vases, argiles molles et autres sols lâches (pl < 0,3 MPa) - des roches et sols raides (pl > 4.0 MPa) dans lesquels les dents de la sonde ne peuvent pénétrer - des sols grossiers présentant de très gros éléments en proportion importante, de diamètre supérieur à 150 mm. L’essai au phicomètre est réalisé dans un forage préalable d’un diamètre équivalent à celui d’un essai pressiométrique. Il consiste à introduire dans un forage une sonde cylindrique présentant des dents annulaires, à gonfler cette sonde pour faire pénétrer les dents dans le sol et, enfin, à cisailler le sol en arrachant la sonde à vitesse constante, selon la direction axiale. Le cisaillement est effectué sous différents paliers croissants de la pression radiale.
Constituée de coquilles métalliques rigides munies d’indentations, la sonde est soumise à une pression normale s . La surface sollicitée de la sonde est S = p . d. l avec : - d : diamètre extérieur des dents - l : longueur de la sonde de mesure L’effort limite mobilisable T sous la contrainte s donne la contrainte de cisaillement correspondante : Des couples ( t i, s i) seront relevés par paliers de pressions croissantes
L’appareil comprend trois organes principaux : - la sonde du phicomètre - un organe de liaison - un appareillage de surface.
3. Programme de chargement de l’essai de cisaillement au phicomètre et interprétation L’essai est réalisé par paliers d’incréments D p. Chaque cisaillement comporte deux étapes successives : 1) application sur la surface cylindrique de mesure d’une contrainte radiale maintenue constante pendant 60 s,
2) arrachement de la sonde (phase de cisaillement) à vitesse de déplacement constante v en maintenant constant la contrainte radiale.
L’appareillage de surface comprend : - un contrôleur pression-volume - une plaque d’appui - un vérin creux - une cale dynamomètrique - un système de blocage - un cadencemètre
4 Comparaison avec les essais de laboratoire Les études comparatives des essais au phicomètre et en laboratoire ont montré que : - l’essai est de type non consolidé non drainé pour les argiles franches - l’essai est de type consolidé drainé dans les sols pulvérulents - qu’un drainage partiel se développait dans les limons Une estimation des caractéristiques effective φ ’ et c’ est donnée dans un tableau de correspondance suivant les sols.
Les mesures effectuées permettent de déterminer sous une pression radiale p c , un effort d’arrachement limite conventionnel T l La contrainte de cisaillement limite conventionnelle t sous cette pression radiale p c est donnée par la formule :
Le deuxième graphique donne la variation de volume intervenue en cours de cisaillement pour chaque palier de pression Le troisième graphique relie le volume de la sonde à la pression normale Les graphiques permettent de cerner le domaine dans lequel les couples t , p c sont significatifs pour déterminer φi et ci
- ls : longueur conventionnelle de la zone de mesure - ds : diamètre extérieur hors tout de la sonde après injection d’un volume V. Sur un premier graphique t (p c ) sont reportés les points de résistance maximale obtenue à chaque palier de cisaillement. L’alignement de ces points donne une droite permettant de définir les caractéristiques f i et c i . l’indice i indiquant qu’il s’agit de caractéristiques in –situ
Le programme de chargement est défini en fonction de la pression limite pressiométrique estimée du sol au niveau d’essai. Les mesures effectuées permettent de déterminer sous une pression radiale p c , un effort d’arrachement limite conventionnel T l
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Ingénierie des sols et des fondations
19.02.11
Sondages et essais mécaniques in situ
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