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Liquéfaction des sols et essais in situ

Recherches en coursLien avec la pratique

Pierre FORAY, Etienne FLAVIGNY

Laboratoire Sols, Solides, Structures, GrenobleJournée C.F.M.S - A.F.P.S

5/5/2004

Plan

• Quelques résultats sur l’utilisation du CPT• Rappel de résultats sur le piézocône• Le sismocône et les mesures sismiques• Le pressiomètre peut il être envisagé

comme outil de prévision ?• Remarques et Conclusions

Journée C.F.M.S - A.F.P.S 5/5/2004

Contexte

• Programme National Piézocône (soutien du MENRT)

• Participants: GDS, CERMES, 3S, Terrasol, Veritas, U. Canterbury (NlleZélande), Sol essais

• Développements actuels: Pôle grenoblois d’Etude et de Prévention des Risques Naturels

Cellule de pointe

Capteur de pression interstitielle

Cellules de frottement (2)

Manchon de frottement

Joint torique

Filtre (pierre poreuse)

Jauges d'extensiométrie (pont complet compensé)

Passage des câbles

Jauges d'extensométrie (4)

Câbles des capteurs(vers l'acquisition)

45mm

141,

5mm


Méthode CPT et essais en Chambre d’Etalonnage

• Mesure de qc dans des conditions de densité et de confinement bien précises qc = f (σ’v, ID, Ko,…)

• Normalisation rationnelle qc1 =Cq. qc• Comparaison avec la courbe de résistance

cyclique du sol τ/σ’v = f(N)• Elaboration d’un critère rationnel de

liquéfactionJournée C.F.M.S - A.F.P.S

5/5/2004

Réponse du pénétromètre dans la chambre d’étalonnage

qc1


Synthèse des courbes de résistance cycliquedu sable Hostun RF


CSR

Synthèse des courbes de résistance cyclique du sable N.Z


Comparaison CSR et qc1


Comparaison de la méthode issue des essais de laboratoire avec celles de Seed et Robertson

Robertson et al. 1985

(Bouguerra)Journée C.F.M.S - A.F.P.S

5/5/2004


qc critique(liquéfaction)

Profondeur (m)

Limite de dilatance-contractance

Courbes critiques pourle sable Hostun RF

(Bouguerra)

Application à des études de terrain



qc = f (z) pour PSv1

0

100

200

300

400

500

600

700

0 2 4 6 8 10 12

qc en MPa

Enfo

ncem

ent e

n cm

qc

Crit. Seedqc crit Hostun

0.15g0.

0.15g 0.2g

Analyse de liquéfaction effectuée sur un site sablo-limoneux à La Plagne(Bouguerra 1998)


0

100

200

300

400

500

600

700

0 2 4 6 8 10

qc en MPa

Enfo

ncem

ent e

n cm

qc

Crit Seedqc crit Hostun

0.15g 0.2g

0.15g

0.2g



0

100

200

300

400

500

600

700

0 2 4 6 8 10

qc en MPa

Enfo

ncem

ent e

n cm

qc

qc crit Seed

qc crit Hostun

0.15g 0.2g

0.15g

0.2g


Essai dans la cuvette grenobloise


Collaboration SOLEN


0 20 40qc (MPa)

12

10

8

6

4

2

0

H (

m)-1 0 1

Fr (%)

12

10

8

6

4

2

00 200 400

fs (kPa)

12

10

8

6

4

2

0

Analyse de liquéfaction des alluvions

de l’Isère

Analyse de liquéfaction

des alluvions de

l’Isère


0 4 8 12 16qc (MPa)

10

8

6

4

2

0

H (

m)

(qc)crit-amax=0.15 g(qc)crit - amax=0.2 g

non liquéfaction

courbes pressiométrique sur du sable d’Hostun “RF“ dense (Dr = 80%)sous différentes surcharges verticales


Piézocône: Normalisation des surpressions interstitielles (Berrill et al 1990)

Essai parfaitement non drainé

Essai partiellement drainé

1 10 20Vitesse de fonçage en mm/s

Surp

ress

ion

inte

rstit

ielle

Vf : vitesse de fonçaget50: temps de dissipation de la surpression

lors de l’arrêt∆

∆U

uV tw f

=γ . . 50


Définition d’un domaine liquéfiable dans le plan ∆u-qc (Bouguerra 1997)

σ 'v

σ 'v

σ 'v

= 100kPa

=85kPa

=70kPa

A B

C

DE

Zone A


Sismocône : Utilisation des mesures de vitesses sismiques


sourceseismocone

geophone

d

qc

∆ufs

Mesure des temps de vol

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

0,10

0,20

0,30

0 10 20 30 40 50

Time (ms)

Ampl

itude

(cm

/s)

tp ts ZY

X

tp - Compressive wave arrival timets - Shear wave arrival time


Analyse de liquéfaction à partir des mesures de Vs


100 200 300 400 500

vitesse normalisée vs1

0

0.2

0.4

0.6

Ta

ux

de

co

ntr

ain

te c

ycl

iqu

e τ

/σ'

v

vs1 - amax=0.2g

vs1 - amax=0.15g

4 m

M = 5.5

non liquéfaction

Et le Pressiomètre?

• Analyse à partir de l’angle de dilatance Vaid et Chern)

• Interprétation du pressiomètre cyclique (Dupla &Canou au CERMES 1995)

• Méthode dérivée de celle pour le CPT (Bouguerra , Grenoble 1997, Subrin 2003)


Utilisation de l’angle de dilatance



Courbes pressiométriques en Chambre d’étalonnage (Mokrani 1991)

Pressiomètres en chambre d’étalonnage

pl1


Méthode pressiométrique


Exemple d'application du pressiomètre

Sondage pressiométrique S2

Site sablo-limoneux

Zone douteuse

MPa


Comparaison des contraintes de cisaillement


Séisme

τ/σ'vCorrélationpressiomètre-pénétromètre

Sondage S2: Comparaison de la contrainte induite par le séisme aux seuils de liquéfaction estimés

Corrélationpénétromètre

Pressiomètre

Séisme


Conclusions (1)

• Utilisation des essais in situ• Pénétromètre électrique, piézocône,

sismocône: maximum de paramètres en continu

• Approche type Seed-Robertson• Possibilité d’extension au pressiomètre

(avec précautions !)


Conclusions (2)

• CPT: attention aux couches fines• Qualité des essais pressiométriques ?• Difficulté pour les sols intermédiaires (rôle

des fines). Interêt du SPT (granulométrie)• Avantage du piézocône• Validité des méthodes pour les « petits »

séismes ?


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