utilisation d'un mini-pressiomètre pour la mesure … · un essai d'arrachement est proposée....

Click here to load reader

Post on 16-Sep-2018

213 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Utilisation d'un mini-pressiomtre pour la mesure directedu frottement l'interface sol pulvrulent-inclusion

    The use of a rninipressurerneter for a direct rneasure of frictionbetween an inclusion and a cohesionless soil

    A. ABDERRAHIM, J.P. TISOT

    Laboratoire de Gomcanique, ENSG NancyCRNS-GRECO Gomatriaux *

    Rev. Fran. Gotech. nO 61, pp. 63-74 (dcembre 1992)

    Rsum

    Le comportement d'une inclusion dans un sol et plus particulirement la con-naissance du frottement mobilis l'interface joue un rle fondamental dansles problmes de renforcement des sols. La dtermination du coefficient de frot-tement a t ralise suivant diffrentes approches, tant au laboratoire qu'insitu. Une nouvelle approche base sur l'utilisation d'un mini-pressiomtre durantun essai d'arrachement est propose. L'avantage de ce dispositif rside dansle fait suivant: la contrainte normale l'interface peut tre contrle durantl'essai ce qui permet le choix de deux procdures d'essais:

    - arrachement volume constant avec mesure de la variation de la contraintenormale;- arrachement contrainte normale constante avec mesure de la variation devolume.

    Ces arrachements sont raliss soit d'une manire continue, soit par paliers.

    Cet article dcrit les techniques mises en uvre pour la ralisation de l'essaiet donne les premiers rsultats obtenus suivant diffrentes procduresexprimentales.

    AbstractThe behaviour of an inclusion in a soil and particularly the knowledge of thefriction value is of paramount importance for the soil reinforcement problems.The determination of the friction coefficient has been realised with differentsapproachs : in laboratory and in situ. In this paper, a new approach based onthe use of a minipressuremeter during the wrenching is proposed. The advan-tage of this apparatus lies in the following fact : the normal stress at the inter-face can be controlled during the test, which allows the choice of two testprocedures : the normal stress is kept constant during shearing and the varia-tion of volume is measured ; the volume is kept constant and the variation ofthe normal stress is measured. A progressif or static wrenching are realised.The procedure and the first results obtained along different experimental con-ditions are presented in this paper.

    '" Rue du Doyen Marcel-Roubault, BP 40, 54501 Vanduvre-ls-Nancy.

  • 64

    1. INTRODUCTION

    L'amlioration du sol est une proccupation impor-tante des mcaniciens du sol. Cette amlioration sefait entre autre par des procds mcaniques commele compactage, le drainage ou encore l'inclusion d'l-ments rsistants. Le renforcement par des lmentsrsistants (pieux, ancrages, etc.) peut tre apprci parla connaissance du comportement local du matriaucomposite sol-inclusion. Le phnomne principal quirgit ce comportement local est le frottement.

    L'approche exprimentale de ce comportement, aulaboratoire ou in situ, parat indispensable pour unecomprhension plus objective tenant compte des pro-blmes rels rencontrs sur le terrain.

    Dans cette perspective, ce travail est orient princi-palement vers l'tude du comportement l'interfacesol pulvrulent-inclusion travers une nouvelle appro-che permettant de mesurer directement le frottementmobilis l'interface l'aide d'un mini-pressiomtre,mis en place dans le sol, puis arrach suivant unemthodologie proche de celle dfinie par PHILIPPON-NAT G. pour le phicomtre (1986).

    La connaissance de la contrainte normale l'interfaceet de son volution lors d'un cisaillement sont desparamtres importants dans la comprhension desphnomnes de mobilisation du frottement. Ils sontfonction essentiellement de l'tat initial, de la compres-sibilit des sols, du volume de la zone intresse parle cisaillement mais ces facteurs sont difficiles appr-cier d'une manire objective. L'utilisation du disposi-tif propos a pour but de permettre une meilleuredfinition de la contrainte normale l'interface et deson volution au cours du cisaillement.

    Aprs la description de l'appareillage, le principe del'essai et les premiers rsultats obtenus seront prsen-ts. Deux procdures d'essai sont dfinies: soit desessais contrainte normale constante avec mesure desvariations de volume au cours du cisaillement, soit desessais volume constant avec mesure de l'volutionde la contrainte normale. Par ailleurs l'arrachement estralis soit d'une manire continue, soit par paliersde charge.

    Avant de prsenter ce travail, certains paramtres sus-ceptibles d'affecter le frottement mobilis l'interfaceseront passs en revue. L'influence de ces param-tres a t dduite soit d'essais rels in situ, soit aulaboratoire l'aide des appareils classiques et sur desmodles rduits. Il est noter qu'il y a une dpen-dance entre ces paramtres et que leur importancerelative ne fait pas l'unanimit. Malgr cette dpen-dance les paramtres seront classs comme suit.

    1.1. Paramtres lis la mise en placede l'inclusion

    Le battage de l'inclusion conduit, soit une diminu-tion du frottement mobilis l'interface surtout dansles sols carbonats (LE TIRANT et al., 1989), soit une densification locale qui augmente la valeur de lacontrainte normale.

    REVUE FRANAISE DE GOTECHNIQUE

    Dans le cas de mise en place par forage et scelle-ment par injection de coulis de ciment, l'adhrencede l'inclusion au sol augmente d'une faon remarqua-ble.

    1.2. Paramtres lis l'inclusion

    L'tat de surface de l'inclusion (lisse ou rugueuse) joueun rle important sur le frottement mobilis l'inter-face. Il est communment admis que les inclusionsrugueuses peuvent mobiliser un frottement plus lev ;en effet pour les inclusions lisses durant le mouve-ment de la structure au contact du sol, le nombre degrains mis en dplacement est bien plus faible quelorsque la surface est rugueuse; la contribution de ladilatance et du rarrangement, fonction de ce volume,se trouve sensiblement diminue. Cependant, lesrsultats trouvs par diffrents auteurs concernant ceparamtre ne convergent pas vers une mme conclu-sion ; certains (SCHLOSSER et al., 1979) pensentque le coefficient de frottement (rapport de la con-trainte maximale de cisaillement la contrainte nor-male applique) pour une inclusion lisse peut tre prisgal la moiti de l'angle de frottement interne dusable. YOSHIMI et al. (1981) ont trouv des coeffi-cients plus faibles en fonction du type de la bote decisaillement utilise.

    1.3. Paramtres lis au sol

    Les remarques essentielles concernant ces paramtressont rcapitules comme suit :

    - le rle de la densit relative initiale dans le frotte-ment mobilis l'interface ne fait pas l'unanimit.Effectivement, DAVIS et PHILIPPONNAT (1978) ontattribu l'augmentation du frottement latral dans lecas des pieux une compacit initiale plus leve,la mme constatation a t faite par SCHLOSSER etal. (1981), partir d'essais d'arrachement de bandesmtalliques lisses en modles rduits. Alors que YOS-HIMI et al. (1981) considrent que la densit initialen'a pas d'effet sur le frottement mobilis l'interfaceet que seules la rugosit et la minralogie influent surla rsistance au cisaillement l'interface.

    SCHLOSSER et al. (fig. 1) ont constat que pour lesfaibles densits, les valeurs maximales du frottementapparent jJ.,::: restent assez voisines du frottement reljJ." alors que pour les fortes densits, les valeurs dejJ.,::: sont nettement suprieures 1 ;

    - en ce qui concerne l'influence de la nature du sol,la forme et les dimensions des grains sont les facteursprdominants. En effet, une forme plate et anguleusedes grains donne une valeur du frottement latralmaximal plus leve que celle donne par des grainsfins et arrondis, puisque une forme plate conduit des surfaces de contact trs importantes. SCHLOS-SER et al. (1979) ont montr que le coefficient defrottement mobilis l'interface sol-inclusion augmentede faon sensible avec l'talement de la courbe gra-nulomtrique. Ce phnomne s'explique par la partleve de la dilatance que fournit un dsenchevtre-ment des grains lorsque le frottement maximal estmobilis.

  • JJ- auxdiffrentesdensits

    tg 0 pour

    'Id =17.3 kN/ml\3

    )ld=17.3 kN/ml\3

    Dr = 0,92

    Sable de Fontainebleau

    Armatures lisses: L=1 mb=1.5cm

    Modle rduit h=15cm

    2

    0.5 --+-tIS--------==---------])ld=16.3 kN/m"3 (Dr = 0,6)

    )ld=15.3 kN/m"3 (Dr = 0,3)

    1.5

    5 10 15 20~I (cm)

    Fig. 1. - Evolution du coefficient de frottement apparent ft * avec la densitdurant un essai d'extraction [SCHLOSSER et al. (1981)], (if; tant l'angle de frottement interne du milieu granulaire).

    Fig. 1. - Evolution of the apparent friction coefficient withthe density during an extraction test [SCHLOSSER and al. (1981 )J, (if; is the internai friction angle of the cohesionless soil).

    2. PROCDURES EXPRIMENTALES

    Dans ce paragraphe, le dispositif exprimental et leprincipe de l'essai sont prsents.

    2.1. Dispositif exprimental

    Il est prsent sur la figure 2 et comprend

    - une cuve d'essai constitue d'une buse en btonrenforce par des armatures mtalliques extrieures,d'une hauteur de 1 m et de diamtre intrieur de0,50 m ; cette cuve est remplie de sable sur une hau-teur de 0,85 m ;- deux coussins gonflants, situs au sommet et la base de la cuve, permettent l'application d'unecontrainte verticale sur le sable;

    Force(capteur)

    D place me nt (ca pte ur)

    Con sole ---++--'-'P-

    Renforts

    de cuve,...-_..a..-......._---,

    Enregistreur

    Commande manuelledu vrin de traction

    --------4I""""":'-f

    Pression de gonflementdes coussins gonflants

    Armoire decommande duminipressiomtre

    Fig. 2. - Dispositif exprimental des essais d'arrachement progressifs et statiques l'aide du mini-pressiomtre.Fig. 2. - The apparatus for a progessive and static friction tests.

  • 66

    - un mini-pressiomtre, type APAGEO, composd'une pointe la base, permettant la mise en placed'une sonde lanterne mono-cellulaire, quipe d'uncontrleur pression-volume et de tiges de guidage ;la sonde a un diamtre de 2,5 cm et une longueurutile de 28,5 cm (l'tat de surface de la sonde peuttre lisse ou rugueux) ;

    - un dispositif d'arrachement constitu d'une potencesur laquelle est fix un vrin permettant l'extractionde la sonde, quip d'un capteur de force et com-plt par un dispositif de mesures des dplacements.Les dimensions de la cuve ont t choisies en fonc-tion de celles de la sonde mini-pressiomtrique de tellemanire que les effets de bord soient vits ou mini-miss. Pour cela, on a fait l'inventaire des essais ra-liss sur des modles rduits au laboratoire en vuede dterminer le rapport convenable entre le diam-tre de la cuve et celui de la sonde. Les rsultats desprincipales tudes sont rcapituls dans le tableau 1.

    REVUE FRANAISE DE GOTECHNIQUE

    Tab/eau 1. - Dimensions respectivesdes chambres de calibration et des pressiomtres

    utiliss lors de deux tudes.

    Table 1. - Relative dimensions of the calibration roomsand of the used pressuremeters.

    Dimensions (cm)

    Auteurs Chambretriaxiale Pressiomtre

    dc = 100 dp = 8,04Jewell, Fahey et hc = 100 et hp = 50

    et Wroth (1 980)dc/dp = 12 et hc/hp = 2

    dc = 40 dp = 4et hc = 20 et hp = 20

    Fahey (1 986)dc/dp = 10 et hc/hp = 1

    Pour l'essai proprement dit, on commence par l'appli-cation de la pression interne dans le mini-pressiomtreet on attend la stabilisation des dformations; lesessais d'talonnage de la sonde sont raliss avant etaprs chaque mesure. La contrainte normale l'inter-face est calcule en fonction de la pression interneapplique et de la raideur propre de la sonde.L'arrachement par traction est ralis suivant deuxprocdures distinctes:- arrachement progressif vitesse constante (vitessede dplacement de 0,65 mm/s) avec enregistrementde la courbe effort-dplacement. Nous rappelons quePHILIPPONNAT (1986) durant les essais au phico-mtre a ralis lui aussi des arrachements progressifs l'aide d'une sonde monocellulaire pour dterminerla rsistance au cisaillement des sols en place ;

    2.2. Principe de l'essaiOn distingue deux phases durant un essai :- phase prparatoire ;

    essai proprenlent dit.La phase prparatoire comprend :- la mise en place du sable la densit choisie ;les essais prliminaires ont montr la ncessit dereconstituer l'chantillon entre chaque essai pour assu-rer une bonne reproductibilit comme le montre lafigure 3 qui reprsente les courbes pressiomtriquesclassiques obtenues sur un sable calcaire lors de 5essais successifs ;- la mise en place de la sonde soit en moulant lesable autour, soit postrieurement en ralisant unbattage;

    - l'application de la contrainte verticale choisie aumoyen des coussins dans une gamme de valeurscomprise entre 0 et 100 kPa.

    Avec: dc : diamtre de la chambre de calibration;hc : hauteur de la chambre de calibration;dp : diamtre du pressiomtre ;hp : hauteur du pressiomtre.

    160

    120

    80

    40

    o

    V (cm 3 )

    p (kPa)1

    o 1 0 20 30 40 50Fig. 3. Courbes pressiomtriques classiques sur le sable calcaire l'tat lche. (Essais de reproductibilit).

    Fig. 3. - Classical pressuremeter's curves (loose calcareous sand), (Reproductible tests).

  • MINI-PRESSIOMTRE POUR LA MESURE DIRECTE DU FROTTEMENT A L'INTERFACE SOL PULVRULENT-INCLUSION 67

    - arrachement par paliers de chargement croissantavec mesure des dformations en fonction du tempspour chaque palier. Pour ces essais, on a suivi le pro-jet du mode opratoire du LCPC (1970) et le ProjetNational CLOUTERRE (1986-1990).

    Enfin et seulement dans' le cas de l'arrachement pro-gressif, nous avons utilis les deux procdures dcri-tes plus haut;

    - cisaillement contrainte normale constante etmesure des variations de volume ;

    - cisaillement volume constant et mesure desvariations de la contrainte normale.

    Il faut noter que lors de la mise en pression de lasonde, celle-ci ne conserve pas une forme exactementcylindrique mais devient lgrement ovode, cepen-dant le rapport entre la longueur utile de la sondeet son diamtre est trs lev et par consquent cedfaut reste a priori peu important. De plus, lors dela majeure partie des essais (comme cela sera indi-que plus loin) l'effort maximum d'arrachement estobtenu pour un dplacement trs faible (en gnralinfrieur 2 mm) et reste constant pour un dplace-ment atteignant 10 mm. C'est pourquoi on peut pen-ser que l'existence d'une bute et son effet sur lamesure ont un poids faible.

    3. DESCRIPTION DES SOLS UTILISS

    Nous avons utilis deux types de sable, un sable sili-ceux et un sable calcaire. Le sable siliceux provientdes alluvions de la Moselle et le sable calcaire cor-respond une formation de pente du type grouine * .Dans les deux cas, nous avons ralis un tamisagepralable de manire obtenir des compositions gra-nulomtriques constantes et reproductibles.

    Le tableau 2 rsume les caractristiques granulom-triques des deux sables utiliss et donne les valeursdes densits limites obtenues dans chaque cas. Il s'agitde deux sables propres mal gradus.

    4. EFFET DU CHEMIN DE CONTRAINTES

    Une tude de l'interface a t pralablement conduiteen utilisant les appareils classiques du laboratoire (botede cisaillement direct et appareil de cisaillement annu-laire par torsion) (ABDERRAHIM, 1991). Durant cettetude, on a ralis des essais contrainte normale

    constante et des essais volume constant. De lamme manire, le nouveau dispositif a permis la ra-lisation des essais selon les mmes chemins de con-traintes. Les essais contrainte normale constantedonnent la rsistance au cisaillement l'interface etles essais volume constant permettent d'tudier lecomportement l'interface sol-inclusion et tiennentcompte de ce qui se passe rellement in situ.

    Les deux types de sables dcrits ci-dessus ont t uti-liss ainsi que diffrentes conditions exprimentalesrelatives la rugosit de l'inclusion et son mode demise en place ainsi qu' la densit relative. La rugo-sit des feuilles d'acier qui enveloppent la sonde a tprise de la faon suivante : tout d'abord elles ont tprises parfaitement lisses, ensuite, on y a coll lemme sable que celui utilis pendant l'essai.

    Dans ce paragraphe, des rsultats correspondants auxdeux procdures dfinies, utilises lors de l'arrache-ment progressif sont prsents.

    4.1. Arrachement contraintenormale constante

    Durant la premire srie d'essais, la mme contraintenormale initiale l'interface a t impose pour dif-frentes contrainte verticales appliques. Les courbescorrespondantes ces essais sont reprsentes dansla figure 4.

    Pour les trois essais raliss dans un chantillon lche,des contraintes normales initiales trs voisines (83,36 ;84,4 ; 84,47 kPa) ont t imposes. Les trois cour-bes en pointill correspondantes ces contraintesmontrent que le frottement ultime mobilis est lemme. On constate par contre que la variation devolume diminue lorsque la contrainte verticale appli-que augmente. Bien que la pression interne appli-que reste constante, la variation du volume de lasonde, durant le cisaillement, entrane du fait de laraideur propre de la sonde une lgre variation dela contrainte normale relle (3 5 kPa) , mais ce ph-nomne est impossible matriser. Dans la mmefigure est porte la courbe d'un essai ralis dans unchantillon l'tat dense; on remarque que le sablese contracte trs peu durant l'arrachement et par con-squent la contrainte normale effectivement appliquereste alors pratiquement constante.

    Grouine (appelation locale) : formation en boulis au pied d'unefalaise calcaire, accumule dans des conditions priglaciaires. Lesdbris de roches sont gnralement anguleux, disposs en lits obli-ques alternant avec des passes de matriel fin plus argileux.

    Tableau 2. - Caractristiques physiques de nos deux sables (0 en mm).

    Table 2. - Physical characteristics of our two sands.

    Sable Composition Caractristiques1

    Cu Cc 'Ymin (kN/m 3 ) 'Ymax (kN/m 3 )1

    minralogique D10 D30 D60

    Toul 96 (0/0) CaC0 3 0,4 0,8 1,36 3,4 1,17 12,0 14,1

    Moselle Siliceux 0,35 0,5 0,8 2,29 0,89 14,5 17,2"

  • 68 REVUE FRANAISE DE GOTECHNIQUE

    4

    't I(J n (*0,1)--- chantillon dense

    -- -- - chantillon lche

    (pression des coussins)(contrainte normale)

    Arr(mm)

    (40)(96,5),~ ...._-.;a..,._._._~ ...._._.. .g. . - -_...- ".-.~.,-. -a....- .-ca .__.-._-- -ca (80) ( 83,36)

    ,- ...~._ (60) (84, al)-" .-6-61 _. _. .......

    . -.-. .. 00 -----_. _ - .~._.-o(20)(84,4)

    ~ .,~ --0 .&:1.-'_ :'t".'~*-

    ( 8 0 )( 8 3 , 3 6 ) _._ - a- "- ' . f.";- .'._ ..J:2;::: __-...-..,-- ~"..-.-

    .~~.'.:::re>O) (84,47) ,,"" -*,'0- -;;:. - ., -0-_ 9

    J.. _._6 .0--- _.. - ---( 2 0)( 84 ,4 )..~,:..-.-.--.,,-

    2

    o ~-----------t------------tl-------------t

    1

    . 2

    ~V/VO(*0,1)

    Fig. 4. - Evolution de r/(}n l'interface sable siliceux-sonde lisse et vanatlon du volume de la sonde avec l'arrachement;(trois essais l'tat lche et un essai l'tat dense.

    On a indiqu sur chaque courbe la valeur de la contrainte verticale applique et la valeur de la contrainte normale en kPa).Fig. 4. - Evo/ution of ri (}n at the interface si/iceous sand-smooth probe and vo/umic variation during shearing.

    Durant la deuxime srie d'essais, des arrachementsprogressifs diffrentes contraintes normales dans unsable lche ont t raliss. La sonde lisse a t miseen place soit par moulage, soit par battage. D'aprsles courbes des figures 5a et 5b, on constate que lacourbe de l'volution du coefficient de frottement (rap-port de la contrainte tangentielle sur la contrainte nor-male : 7/an) en fonction du dplacement est assezraide ; le maximum est obtenu pour un dplacementde 2 mm environ et au-del le rapport 7/an prsenteun palier jusqu' des valeurs de dplacement sup-rieures 8 mm.

    On constate que le mode de mise en place n'a pasd'influence sur les rsultats obtenus.

    BOULON et al. (1986), durant leurs essais l'aidede l'appareil de cisaillement direct rigidit impose,ont trouv des courbes de mme allure.

    4.2. Arrachement volume constantLors d'un arrachement volume constant, la con-trainte normale applique chute d'une manire trsimportante et pour un dplacement faible (de l'ordrede 0,5 mm comme le montre la figure 6) atteint un

    0,35

    0,3

    0,25

    0,2

    0,1 5

    -----:::~-=:;;;;:,.:.-.--_.~ ~------

    0,1

    0,05

    Arr(mm)

    o '~-----+-----t----4------+----t-----+----4------t----io

    Fig. Sa. - Courbes d'arrachement de la sonde mini-pressiomtrique (lisse) introduite par moulage dans le sable siliceux l'tat lche.Fig. 5a. - Friction curves of the smooth pressuremetric probe introduced by mou/ding in the /oose si/iceous sand.

  • MINI-PRESSIOMTRE POUR LA MESURE DIRECTE DU FROTTEMENT A L'INTERFACE SOL PULVRULENT-INCLUSION 69

    't / () n0,35

    0,3

    0,25

    0,2

    0,15

    0 , 1

    0,05

    0

    0

    o [J

    Arr(mm)

    Fig. 5b. Courbes d'arrachement de la sonde mini-pressiomtrique (lisse) introduite par battagedans le sable siliceux l'tat lche.

    Fig. 5b. - Friction curves of the smooth pressuremetric probe introduced by driving in the loose siliceous sand.

    cr n (kPa)90

    T;~~

    80

    70

    60

    50

    40cr n 1 = 83,35

    crni=8730

    20

    10

    Arr (mm)a

    a 0,2 0.4 0,6 0.8 1,2 1 .4 1.6 1.8

    Fig. 6. - Variation de la contrainte normale (en kPa) avec l'arrachement d'une sonde lisse introduite par moulagedans un sable siliceux l'tat lche (essais volume constant).

    Fig. 6. - A normal stress variation during the friction of a smooth probeintroduced by moulding in a loose siliceous sand (constant volume tests).

    palier dont la valeur est de l'ordre de la moiti dela contrainte initiale applique, pour une sonde lisseet lorsque le sol est dans un tat lche. Par contreSCHLOSSER et GUILLOUX (1981) lors d'arrache-ment d'une inclusion lisse ont obtenu des rsultats dif-frents indiquant au contraire une augmentation dela contrainte normale.

    La diminution de la contrainte normale durant lecisaillement volume constant apparat sur les che-mins de contraintes reprsents sur la figure 7.

    Le coefficient de frottement l'interface volumeconstant atteint sa valeur la plus leve pour undplacement de l'ordre de 1 mm (fig. 8). Ce dpla-

  • 70

    1 6

    14

    REVUE FRANAISE DE GOTECHNIQUE

    't (k Pa)

    () ni = 83,35

    (j ni = 82.212

    10

    anl = 87 \

    \

    o n (kPa)

    -~

    10 20 30 40 50 60 70 80 90

    Fig. 7. Chemins de contrainte durant un essai volume constant.Fig. 7. - Stress paths during a constant volume test.

    cement est lgrement plus faible que celui qui corres-pond la mobilisation de la valeur stabilise lors desessais contrainte normale constante (fig. Sa et Sb).

    Si on compare maintenant (fig. 9) les valeurs du coef-ficient de frottement rel mobilis l'interface lors desdeux types d'essais, on constate que pour des condi-tions identiques de mise en place, de rugosit de lasonde et d'tat du sol, les rsultats obtenus sontproches.

    Gnralement pour la terre arme ou les clous, lesconcepteurs utilisent un coefficient de frottement appa-rent not JL >:: qui est gal 7/an avec :- l'inclusion an: contrainte horizontale entourantl'nclusion dont la valeur exacte est ignore et prise

    traditionnellement gale kaav (ka: coefficient depression au repos des terres, av: contrainte verti-cale) ;

    - 7: contrainte de cisaillement correspondante.

    Si l'on admet que la contrainte horizontale chute,comme nous l'avons not pendant nos essais, celasignifie que le coefficient de frottement rel est envi-ron deux fois plus lev que le coefficient de frotte-ment apparent. L'intrt de la mesure propose dansce cas serait de bien apprhender la contrainte hori-zontale relle ; ce qui permettrait alors, en admettantque le coefficient de frottement rel soit dterminexactement, d'apporter une amlioration au dimen-sionnement.

    cr ni = 83,35

    o 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8

    Fig. 8. - Evolution du rapport r/rm avec l'arrachement d'une sonde lisse introduite par rnoulage dans un sable siliceux l'tat lche volume constant (contrainte en kPa).

    Fig. 8. - Evolution of rion during shearing at the interface loose siliceous sand-smooth probe during a constant volume test(stress in kPa).

  • MINI-PRESSIOMTRE POUR LA MESURE DIRECTE DU FROTTEMENT A L'INTERFACE SOL PULVRULENT-INCLUSION 71

    J:I essais contrainte normale constante

    ~ essais volume constant

    10090

    o n (kPa)

    [IJ

    CI *

    8070

    c

    6050

    c

    4030

    't[ k P a)40

    35

    30

    25

    20

    1 5

    1 0

    5

    0

    0 10 20

    Fig. 9. - Courbe du frottement l'interface sable siliceux l'tat lche-sonde lisse introduite par moulagepour des essais on constante et des essais volume constant.

    Fig. 9. - Friction curve at the interface loose siliceous sand-smooth probe introduced by mouldingtrom constant stress tests and constant volume tests.

    5. ESSAIS D'ARRACHEMENT PAR PALIERS

    il s'agit d'arrachement contrainte normale constante.Si les deux types d'essais d'arrachement (progressif oupar paliers) permettent de dterminer l'effort d'arra-chement maximal que peut supporter une inclusion,l'arrachement par paliers permet de dterminer aussiun effort de fluage correspondant une augmenta-tion importante des dformations diffres.

    La description de l'essai d'arrachement par paliers estfaite au moyen de trois types de graphiques.

    Le premier (fig. 10) donne l'volution de l'effortd'arrachement en fonction des dplacements cumuls.

    Le second (fig. Il) reprsente pour chacun des paliersde chargements, l'volution de la dformation enfonction du logarithme dcimal du temps : les cour-bes obtenues sont des droites dites droites de stabili-sation caractrises par leurs pentes. On a indiqupour chaque palier le rapport de l'effort d'arrachement(au palier) sur l'effort maximum.

    Le troisime (fig. 12) montre les valeurs des pentesdes droites de stabilisation en fonction du pourcen-tage de l'effort d'arrachement maximum, il permet ladtermination d'une charge de fluage qui correspond une augmentation importante des pentes de cesdroites.

    Enfin on a reprsent (fig. 13) les valeurs du rapportcharge de fluage (Qf) sur charge limite (Qstmax)pour l'ensemble des essais d'arrachement par paliersqui ont t raliss (soit sur le sable calcaire, soit surle sable siliceux) en utilisant les deux types de son-

    des et diffrentes contraintes normales l'interface. Lavaleur moyenne obtenue est de 60 %, mais il existeune dispersion importante ; cette dispersion n'tantpas lie apparemment aux conditions d'essais. Il estvraisemblable qu'une augmentation du nombre depaliers permettrait d'affiner la dtermination de lacharge de fluage.

    6. COMPARAISONDES DEUX MODES D'ARRACHEMENT

    En ce qui concerne le dplacement ncessaire pourobtenir le maximum de l'effort d'arrachement, onconstate que l'arrachement par paliers conduit unevaleur plus leve que l'arrachement progressif(Qprogmax) ; ce qui est logique puisque dans le pre-mier cas on permet le dveloppement des dforma-tions diffres. Par contre (fig. 14) les valeurs d'effortlimite mesures par les deux mthodes conduisent,toutes choses gales par ailleurs, des rsultats qua-siment identiques. L'avantage de la mthode parpaliers rside dans la mise en vidence de la chargede fluage.

    7. CONCLUSION

    Les premiers rsultats obtenus ici montrent la fiabilitde l'exprimentation et rpondent d'une faon satis-faisante nos objectifs initiaux savoir une meilleureconnaissance des phnomnes l'interface, et unemesure directe du coefficient de frottement.

  • 72 REVUE FRANAISE DE GOTECHNIQUE

    Effort d'arrachement (kN)0,9

    0,8

    0,7

    0,6

    0,5

    0,4

    0,3

    0,2

    0,1

    0,5 1,5

    dplacement (mm)

    2,5 3

    Fig. 10. - Courbes effort de traction-arrachement pour diffrentes contraintes normales.La sonde rugueuse est introduite dans un sable siliceux l'tat lche par moulage,

    (la pression applique l'aide des coussins est de 50 kPa).Fig. 10. - Traction effort as a fonction of friction for different pressure into the probe

    (loose siliceous sand-rough probe, vertical stress is equal to 50 kPa).

    Arr (mm)

    0,6

    ..

    0,8

    Fig. 11. - Courbes de stabilisation l'interface sable siliceux l'tat lche.,.sonde mini-pressiomtrique rugueuse.

    Fig. 11. - Stabilization curves at the interface loose siliceous sand-rough probe.

  • MINI-PRESSIOMTRE POUR LA MESURE DIRECTE DU FROTTEMENT A L'INTERFACE SOL PULVRULENT-INCLUSION 73

    Pente

    2,5

    1 ,5

    0,5

    Effort d'a rrachement (%)

    0,2 0,3 0,4 o 5 0.6 o 7 0.8 o 9

    Fig. 12. - Courbes effort de traction-pentes des droites de stabilisation pour diffrentes contraintes normales;la sonde rugueuse est introduite dans un sable siliceux l'tat lche par moulage,

    (la pression applique l'aide des coussins est de 50 kPa).Fig. 12. - Curves effort of traetion-slope of the straights of stabilization for different pressures into the probe

    (loose silieeous sand-rough probe, vertical stress is equal to 50 kPa).

    stQmax (%)

    80 __ ...0 .. _

    (> 60 D 0

    40 ~ - - - - - - - - - - - - - ...1>-

    Sable calcaire Sable siliceux

    sonde lisse sonde rugueuse sonde lisse sonde rugueuse

    contrainte34,2 21,5 46,5 84,5 53,8 103 normale(kPa)

    1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 -21,5 54,2 32,7 56,9 116,5 72

    Fig. 13. - Rapport de l'effort de fluage sur l'effort limite durant un essai d'arrachement par paliersselon le type de sable et la rugosit de la sonde mini-pressiomtrique ((Tv = 50 kPa).

    Fig. 13. - Ratio of the kreep effort on the limit effort during a statie friction testfor different roughness of the probe and different kind of sands ((Tv = 50 kPa).

    Les valeurs limites des efforts d'arrachement, con-trainte normale constante, sont indpendantes dumode d'arrachement (progressif ou par paliers).

    Les essais volume constant ont permis de mettreen vidence la chute importante de la contrainte nor-male l'interface durant le cisaillement.

  • 74

    st progQmax / Qmax

    REVUE FRANAISE DE GOTECHNIQUE

    1,051

    0,9

    ...._ IL.

    1]"---

    Sable calcaire Sable siliceux

    sonde lisse sonde rugueuse sonde lisse sonde rugueuse

    34,2 21,5 46,5 84,5 53,8contrainte

    103 normale(kPa)

    21.5 54,2 32.7 56,9 116,5 72

    Fig. 14. - Rapport de l'effort limite dtermin durant un arrachement par paliers sur l'effort maximal atteintpendant l'arrachement progressif selon le type de sable et la rugosit de la sonde mini-pressiomtrique ((Jv = 50 kPa).

    Fig. 74. - Ratio of the limit statie effort on the limit progressive effortfor different roughtness of the probe and different kind of sands ((Jv = 50 kPa).

    Enfin l'utilisation d'essais d'arrachement par palierspermet la dfinition d'une charge de fluage correspon-dant l'apparition de dplacements importants.

    BIBLIOGRAPHIE

    (1) ABDERRAHIM A. (1991), Utilisation d'un mini-pressiomtre pour la mesure directe du frotte-ment l'interface sol pulvrulent-inclusion. Doc-torat de l'INPL, np. 197.

    (2) BERTHIER J. (1970), Essai statique de fonda-tions profondes. Projet du mode opratoire deLCPC, avril 1970.

    (3) BOULON M., FORAY P., PLAYTAS C.(1986), Comportement d'interface et prvisiondu frottement latral le long des pieux et tirantsd'ancrage. Revue Franaise de Gotechnique,na 35, (1986), pp. 31-48.

    (4) DAVIS A.G., PHILIPPONNAT G. (1978),Essais des pieux en vraie grandeur dans lesmilieux pulvrulents. Annales de l'Institut Tech-nique du Btiment et des Travaux Publics,na 363, 1978, pp. 74-83.

    (5) FAHEY M. (1986), Expansion of a thick cylin-der of sand: a laboratory simulation of the pres-suremeter test. Geotechnique vol. 36, na 3,1986, pp. 397-424.

    (6) JEWELL R.J., FAHEY M., WROTH C.P.(1980), Laboratory studies of the pressuremetertest in sand. Geotechnique vol. 30, na 4, 1980,pp. 507-531.

    (7) LE TIRANT P. et al. (1989), Frottement despieux dans les sables carbonats. Revue Fran-aise de Gotechnique, na 49, pp. 51-65.

    (8) Ouvrage collectif (1991), RecommandationsCLOUTERRE (1991), Presses ENPC Paris, pp.159-183.

    (9) PHILIPPONNAT G. (1986), Le phicomtre:essai de cisaillement direct dans le sol. RevueFranaise de Gotechnique, na 35, pp. 49-65.

    (10) SCHLOSSER F., GUILLOUX (1981), Le frot-tement dans le renforcement des sols. RevueFranaise de Gotechnique, na 16, pp. 65-77.

    (11) SCHLOSSER F. et al. (1979), Le renforcementsol-armature dans les ouvrages en terre arme.C. R. Coll. Int. Renforcement des sols. ENPC,Paris, pp. 151-156.

    (12) YOSHIMI Y., KISHIDA T. (1981), A ring tor-sion apparatus for evaluating friction between soiland metal surfaces. Geotechnical Testing Jour-nal GTDODJ, na 4, pp. 145-152.

    (13) WERNICK (1978), Stresses and strains of thesurface of anchors. Revue Franaise de Gotech-nique, na 3, pp. 65-79.