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12 septembre 2013

CONTRÔLE DU COMPACTAGE DES REMBLAIS AU MOYEN DU PENETROMETRE DYNAMIQUE LEGER

TYPE PANDA JANSSENS B., DETHY B., THEYS Fr. – CRR

WELTER Ph., JASPAR G. – SPW-Division de la Géotechnique

Introduction

Objectif de la convention SPW (Direction Géotechnique) – CRR

Valoriser dans la nouvelle version du Cahier des Charges (QUALIROUTES), le pénétromètre dynamique léger à énergie variable de type PANDA comme outil

de contrôle de la qualité d’un compactage de remblai

2

3

Extrait du chapitre E.3.3.3.1 du RW 99 (2004) et QUALIROUTES (2012)

Introduction

Critère Couche de remblai Fond de coffre (mètre

supérieur du remblai)

Coefficient de

compressibilité (M1)

11 MPa (droite OA) 17 MPa (droite OB)

Taux de compactage 95 % OPN 98 % OPN

Pénétromètre C.R.R Sols : X 20 mm/cp

Sable : X 40 mm/cp

Sols : X 12 mm/cp

Sable : X 24 mm/cp

Pénétromètre à énergie

variable (type PANDA)

Selon étude particulière

conforme à la norme

française NF P 94-105

Objectif q4 selon

NF P 98-331

Selon étude particulière

conforme à la norme

française NF P 94-105

Objectif q3 selon

NF P 98-331

Nouveau critère

Nouveau critère

Principe de l’appareil PANDA

4

Introduction

Interprétation des résultats

Reconnaissance des terrains

Contrôle du compactage (courbes de référence)

5

Introduction

Caractérisation de la courbe de référence

Résistance en surface (qd0)

Profondeur critique (Zc)

Résistance en profondeur (qd)

Paramètres d’influence

Nature des matériaux

Teneur en eau

Taux de compactage (q en France)

Présence de différents problèmes

1) Difficulté d’établir une corrélation entre les classifications utilisées

6

Introduction

Classification française

Classification belge

2) Interprétation difficile voire impossible de la teneur en eau (état hydrique du matériau) au moment de l’essai (sauf si prélèvement d’échantillons)

7

Introduction

3) Résultats des 2 précédentes conventions avec l’ULG (principalement des essais en laboratoire)

Profondeur critique inférieure

Valeurs de qd

8

Introduction

Suite à ces problèmes, nécessité de réaliser une planche d’essais

Réalisation de la planche d’essais

Localisation : Site SAGREX de Quenast

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Matériaux utilisés : 3 types

Sable naturel : sablière de Mont-Saint-Guibert

Sable dolomitique de concassage : unité de traitement de la carrière SAGREX de Marche-les-Dames

Limon traité à 2 % de chaux : limon de couverture de la carrière Tellier des Prés (Soignies) et chaux Proviacal de type CL90-Q


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Répartition en parcelles

5 taux de compactage : nombre de passes

6 couches de 30 cm d’épaisseur

Répartition des parcelles au sein d’une

même couche

Sable concassage Limon traité à la

chaux (2%) Sable pur

10 passes SC P10 Cx LT P10 Cx SP P10 Cx






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Essais réguliers par parcelle

1 prise d’échantillon par anneau volumétrique + teneur en eau

3 sites de gammadensimètre avec une mesure par 5 cm de profondeur

1 essai à la plaque statique belge

3 essais à la plaque dynamique allemande légère

4 essais PANDA : 2 à la pointe de 2 cm² et 2 à celle de 4 cm²

1 essai à la sonde de battage légère type CRR

Essais occasionnels

Essais PANDA à la batteuse automatique : pointe de 4 cm²

Déflectomètre léger PRIMA L-FWD 100

Forage manuel avec prise d’échantillons et teneur en eau (au sommet)

Essais de pénétration statique 200 kN (au sommet)

Synthèse des résultats Sable naturel (Mont-Saint-Guibert)

Identification

II. Sol grossier / B5 à B2

Matériau homométrique

Teneurs optimale (OPN) et moyenne : 15,3 -12,5 % = Etat sec

Densité

Anneau volumétrique : augmentation jusqu’à 8 passes (96,8 %) + non respect critère fond de coffre

Gammadensimètre 0 – 10 cm : augmentation (94,7 %) + non respect critères remblai et fond de coffre

Gammadensimètre 10 – 25 cm : augmentation (de 95 à > 97, 2%) + non respect critère fond de coffre

13

SABLE PUR : Evolution du taux de compactage en fonction du

nombre de passes

91

92

93

94

95

96

97

98

0 2 4 6 8 10 12

Nombre de passe

Ta

ux

de

co

mp

ac

tag

e (

% d

en

sit

é

OP

N)

Mesure à l'anneau volumétrique

Mesure au gammadensimètre à 10 cm de

profondeur

Mesure au gammadensimètre entre 10 et 25 cm

de profondeur

SABLE PUR : Evolution du compactage avec la profondeur

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

90,00 92,00 94,00 96,00 98,00 100,00

Taux de compactage par tranche de 5 cm (% densité OPN)

Pro

fon

deu

r

Passe 2

Passe 4

Passe 6

Passe 8

Passe 10

Passe 2 corrigée

Synthèse des résultats Sable naturel

Portance

Essai à la plaque statique belge : augmentation de M1 de 8,1 à 14,1 MPa + non respect du critère fond de coffre (17 MPa) + rapport M2/M1 élevé

Essai à la plaque dynamique allemande : augmentation de Evd de 23 à 31 MPa + non respect du critère allemand du fond de coffre (40 MPa)

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Résistance à l’enfoncement d’un cône – Essai PANDA

Valeur < courbe de référence B5 s

Augmentation par paliers de couche

Pas de différence notoire entre les pointes

Proposition de 2 courbes de référence

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Sonde de battage légère CRR

Valeur << critère du cahier des charges

Courbe similaire à la courbe PANDA


Proposition de 2 courbes de référence

16


Essai CPT


Profondeur critique plus élevée

17


Synthèse

18

Synthèse des résultats Sable de concassage

Identification

II. Sol grossier /D1

Teneurs optimale (OPN) et moyenne : 7,9-5,3% = Etat sec

Densité

Anneau volumétrique : faible variation (86-89%) + non respect critères remblai et fond de coffre

Gammadensimètre 0 – 10 cm : augmentation (88-91%) + non respect critères remblai et fond de coffre

Gammadensimètre 10 – 25 cm : augmentation (91-96%) + non respect critères sauf après 10 passes (remblai)

19

Synthèse des résultats

Sable de concassage

Portance

Essai à la plaque statique belge : augmentation de M1 (12 à 16 MPa) + non respect du critère fond de coffre + rapport M2/M1 élevé

Essai à la plaque dynamique allemande : augmentation de Evd (22 à 31 MPa) + non respect du critère allemand du fond de coffre

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Résistance à l’enfoncement d’un cône –

Essai PANDA

Valeur < courbe de référence D1



Validation des courbes de référence CRR

Sonde de battage légère type CRR

Valeur << critère du cahier des charges



Validation des courbes de référence CRR

Essai CPT

Evolution similaire

Corrélation qd PANDA 4 cm² - qc : qd = 0,8468 qc (R² = 0,9642)

21


Synthèse

22

Synthèse des résultats Limon traité à la chaux

Identification

I. Sol fin /A1-A2 (sol pur)

Teneurs optimale (OPN) et moyenne : 19,4 – 20 à 27% = Etat humide (mélange)

Densité

Anneau volumétrique : augmentation (87- 94%) + non respect critères remblai et fond de coffre

Gammadensimètre 0 – 10 cm : augmentation (90,8 – 98,4 %) et respect partiel critères remblai (6 passes) et fond de coffre (10 passes)

Gammadensimètre 10 – 25 cm : faibles valeurs dus probablement à un compacteur trop faible

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Synthèse des résultats

Limon traité à la chaux

Portance

Essai à la plaque statique belge : augmentation de M1 de 31 à 58 MPa + respect des critères+ rapport M2/M1 peu élevé (2,1 – 2,5)

Essai à la plaque dynamique allemande : augmentation de Evd (40 à 78 MPa) + respect du critère allemand du fond de coffre

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LIMON TRAITE : Evolution du coefficient de compressibilité

(M1) et des modules de déformabilité dynamique (Evd) en

fonction du nombre de passe

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10 12

Nombre de passe

Co

eff

icie

nt

de c

om

pre

ssib

ilit

é

ou

mo

du

le d

e d

éfo

rmab

ilit

é

(MP

a)

Coefficient de compressibilité (M1 - MPa)

Module de déformabilité dynamique (Evd - MPa)

Module de déformabilité dynamique L-FWD (Evd - MPa)


Résistance à l’enfoncement d’un cône – Essai PANDA

Valeur = courbes de référence A1 et B5 s

Pas d’évolution classique

Distinction de toutes les couches


Pas de proposition de courbes de référence

Evolution des valeurs dans le temps

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Sonde de battage légère type CRR

Valeurs = critère limon du cahier des charges

Courbe similaire au critère classique

Distinction des couches

Proposition de critères d’enfoncement (sol traité)

Xcouche de remblai < 15 mm/coup

Xfond de coffre < 12,5 mm/coup

Essai CPT

Evolution similaire aux courbes classique PANDA (profondeur critique de 0,4 à 0,6 m)

Corrélation : qd4 cm² = 1,2585 qc (R² : 0,9083)

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Synthèse

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REMARQUE : Il convient d’être prudent dans l’interprétation de l’efficacité du traitement étant donné les conditions hydriques très défavorables du limon initial, le compacteur peu adapté et le traitement via un malaxeur quelques jours avant.

Synthèses et conclusions

La réalisation de la planche d’essais a permis :

D’établir en première approche, des courbes de référence PANDA pour les sables qu’il convient de confirmer au moyen d’essais supplémentaires.

Il n’a pas été possible d’établir des courbes similaires pour les sols traités.

De proposer de nouvelles courbes de référence de la sonde de battage légère type CRR pour les sables et les sols traités, également à confirmer au moyen d’essais complémentaires.

De déterminer des corrélations entre pénétromètre dynamique (qd) et pénétromètre statique (qc).

De mettre en évidence les différences entre les méthodes utilisées de contrôle de compactage d’un remblai.

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Merci de votre attention

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