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Les Essais Géotechniques Routiers

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Amine Hadjout

on 26 November 2014

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Transcript of Les Essais Géotechniques Routiers

Les Essais Géotechniques Routiers
au Laboratoire

Thème proposé et encadré par :
Mr KHOUAOUCI
Mlle BOUNEDER Asma
Mr HADJOUT Amine

Traité par :
Université des Sciences et de la Technologie
Houari Boumediène

Faculté de Génie Civil -Master Travaux Publics
Plan de Travail
Plan
de
Travail
Introduction
à la Géotechnique
Routière
Essais
au Laboratoire
Types
d'Essais
Conclusion
Etude de l'adaptation des ouvrages humains aux sols et roches formant le terrain naturel.

Bases requises en : géologie, mécanique des sols, mécanique des roches et des structures

Buts : Etudes de sol pour la construction d'ouvrages
Diagnostics pour des ouvrages sinistrés.
Etude des phénomènes de mouvement du sol

Synthétiser connaissances
=
Optimisation du rapport Qualité/prix

Qu'est-ce que la géotechnique?
Géotechnique Routière :

Travaux de terrassement (utilisation du sol comme matériaux de construction en déblai/remblai)

Soutènements et stabilisation de talus

Fondations des ouvrages d'art

Déroulement d'un projet routier :
• Reconnaissances géotechniques
• Reconnaissance des sols
• Diverses études
• Fixation des conditions de mise en place des matériaux
• Contrôle qualité et réception de la plate-forme sur chantier

• Nature et la répartition des terrains
• Caractéristiques et comportements des matériaux
• Caractéristiques hydrauliques du site
• Terrains constitutifs du sous-sol

Buts de l'étude géotechnique routière
Réglementation en Algérie
ISO 9000/9001/9004 : Gestion de qualité
NF P94-500, Nov. 2013 : Classifications et Spécifications Géotechniques
ISO/CEI 17025 : Compétence des laboratoires d’essais
Nomenclatures : GTR – SETRA, LCPC

Types d'essais géotechniques
routiers au laboratoire
Identification et classification des sols :
teneur en eau, limite d’Atterberg, équivalent de sable, VBS, granulométrie.
Géomécaniques :
œdométrique, cisaillement, triaxiaux de compression.
Comportement mécanique :
Los Angeles, Micro Deval, friabilité des sables, Marshall.
Paramétrage hydrique
: CBR, Proctor.

Essais d'identification et de classification des sols
Teneur en eau "W"
Limites d'Atterberg
Valeur de Bleu du Sol
Analyse granulométrique
Principe de l’essai :


L’échantillon de matériau humide est pesé, puis placé dans une étuve à 105°C jusqu’à l’obtention d’une masse constante (masse du matériau sec).

W =(masse d’eau évaporée / masse matériau sec) x 100%.


=> Caractérisation de l’état hydrique du sol :
• Limites d’Atterberg
• Essais Proctor et CBR

=> Détermination de :
• La masse volumique sèche à partir de la masse volumique humide.
• Le dosage en chaux adapté au traitement d’un matériau humide.

Résultats et interprétations

Principe de l'essai :

Fraction du sol 0/400µm, en deux étapes :








Détermination
de la teneur en eau WL
pour laquelle une rainure
pratiquée dans une coupelle
se ferme, suite à des chocs répétés
pour un nombre de coups donnés

Détermination
de la teneur en eau WP
pour laquelle un rouleau de sol
se fissure
Résultats et interprétations

Calcul de l'indice
de consistance :
Ic = (Wl – Wn)/ Ip
Ic = 0 si matériau à l’état liquide
Ic = 1 si matériau à l’état solide
Principe de l’essai :

Fraction des sols passant au tamis de 5mm :

Il rend compte globalement de la quantité et de la qualité des
éléments les plus
fins contenus dans
cette fraction, en
exprimant un rapport
conventionnel volumét
-rique entre les éléments
dits sableux et les
éléments plus fins
Equivalent de Sable
Résultats et interprétations

- C’est un essai empirique, rapide et simple.
- Il s’effectue sur la fraction des sols passant au tamis de 5mm (module AFNOR 38)
- L’essai prolonge l’essai de plasticité quand Ip<5.
- Il sert à éliminer les sols gélifs, à choisir des sols à stabiliser.
- La masse de matériaux nécessaire à l’essai est inférieur au kilogramme.
- L’essai se fait sur deux échantillons et l’équivalent de sable est la moyenne des deux résultats.

Principe de l'essai :


Doser la quantité de Bleu de Méthylène absorbée par la fraction 0/5mm du matériau mise en suspension dans l'eau.
Cette quantité est rapportée à la fraction 0/50 du matériau.
Résultats et interprétations

La VBS nous est donnée par formule :

VBS = B . C . 100 / Ms

(en g. de bleu pour 100g de matériau sec)

B : masse de bleu introduite (solution à 10g/l).
C : proportion du 0/5 mm (soumis à l’essai) dans la fraction 0/50 mm du matériau sec.
Ms : masse sèche de la prise d’essai.

Principe de l’essai :


L'essai consiste à fractionner au moyen d'une série de tamis un matériau en plusieurs classes granulaires de tailles décroissantes.
Les masses des différents refus et tamisâts sont rapportées à la masse initiale du matériau. Les pourcentages ainsi obtenus sont exploités sous forme graphique.

Résultats et interprétations

Tracé de la courbe granulométrique : Il suffit de porter les divers pourcentages des tamisâts cumulés sur une feuille semi-logarithmique
La forme de la courbe granulométrique obtenue apporte les renseignements suivants :
- Les dimensions d et D du granulat,
- La plus ou moins grande proportion d'éléments fins,
- La continuité ou la discontinuité de la granularité

Essais Géomécaniques
Essai de Compression
à l'oedomètre
Essai de Cisaillement
Essais Triaxiaux
Essais de Comportement Mécanique
Friabilité des Sables
Essai Micro Deval
Essai Marshall
Essai Los Angeles
Essais de Paramétrage
Hydrique
Essai Proctor
Essai CBR
Principe de l’essai:


L’essai s’effectue sur une éprouvette de sol placée dans une enceinte cylindrique rigide (oedomètre). - Diamètre de la boite : D >= 60 mm - hauteur de l’éprouvette : Max (10 mm ; 6 dmax) <= Hi <= 0,4 D Un dispositif applique sur cette éprouvette un effort axial vertical, l’éprouvette étant drainée en haut et en bas et maintenue saturée pendant l’essai. La charge est appliquée par paliers maintenus constants successivement croissants et décroissants suivant un programme défini. Les variations de hauteur de l’éprouvette sont mesurées pendant l’essai en fonction de la durée d’application de la charge.
Les paliers de chargement et de déchargement sont maintenus au moins 24 heures et prolongés si nécessaire dans les conditions fixées par la norme.

Résultats et interprétations
Courbe de compressibilité Courbe de consolidation
Principe de l’essai :


Dans l’essai de cisaillement à la boîte de Casagrande, on cherche à provoquer la rupture de l’échantillon suivant un plan imposé.
L’échantillon est placé dans une boîte constituée de deux parties qui peuvent glisser horizontalement l’une sur l’autre.
On applique à l’échantillon un effort normal de compression N, verticalement, par l’intermédiaire d’un piston et un effort tranchant T, horizontalement, en déplaçant la demi-boîte inférieure.
Un comparateur mesure la variation de hauteur de l’échantillon.


Résultats et interprétations
La courbe intrinsèque nous donne les valeurs de l’angle de frottement interne et C (terme de la cohésion).
On distingue :
- Essais non consolidés non drainés (UU)
- Essais consolidés non drainés avec mesure de la pression interstitielle
(CU + u)
- Essais consolidés non drainés sans mesure de la pression interstitielle (CU)
- Essais consolidés drainés (CD)

Résultats et interprétations
Courbe effort-déformation Plan de Mohr
Principe de l’essai :

Mesure de la quantité d'éléments inférieurs à 1,6 mm produite en soumettant le matériau aux chocs de boulets et aux frottements réciproques de la machine Los Angeles. Pour cela il évolue pendant l'essai. La granularité du matériau soumis à l'essai est choisie parmi six classes granulaires qui sont:
- 4/6,3 mm
- 6,3/10 mm
- 10/14 mm
- 10/25 mm
- 16/31,5 mm
- 25/50 mm


Selon le type de granularité, la masse de la charge de boulets varie si M est la masse du matériau soumis à l'essai, M1 est la masse des éléments supérieurs à 1,6 mm produits au cours de l'essai qui est égouttée et séchée à l'étuve jusqu'à poids constant.
Résultats et interprétations
On définit le coefficient Los Angeles LA qui est un pourcentage en masse du rapport des éléments passant aux tamis de 1,6 et la masse initiale sèche.
LA= 100 x (M-M1)/M LA : résistance à la fragmentation


Principe de l’essai :

La prise d’essai, constituée de 500g d’une classe granulaire (4/6, 6/10 ou 10/14 mm), est placée avec une charge constituée de billes d’acier de 10 mm de diamètre, dans un cylindre métallique.
La rotation du cylindre autour de son axe placé horizontalement entraine une usure par frottement granulats-billes et la formation d’une proportion de fines d’autant plus grande que le matériau est plus tendre. Le pourcentage de ces éléments finis produits au cours de l’essai constitue le coefficient Micro Deval.

Résultats et interprétations
Le coefficient Micro Deval est par définition égal au rapport :
m = M – m’
CMD = 100 x m / M
M : masse de l’échantillon 500 ou 10.000 g selon la classe choisie.
m : masse du tamisât au tamis de 1,6 mm
Le résultat sera arrondi à l’unité. Le coefficient mesure le % d’usure, plus il est petit plus la résistance à l’usure est grande.

Principe de l’essai :

Mesurer l’évolution granulométrique d’une fraction de sable (0,2 – 2 mm ou 0,2 – 4 mm) produite par fragmentation dans un cylindre en rotation en présence d’eau et d’une charge broyante (billes métalliques).

Résultats et interprétations
Fs est l’un des indicateurs permettant de juger la résistance au trafic de chantier des matériaux sableux non traités utilisés en couche de forme.
La limite supérieure préconisée pour cet usage est Fs = 60%..


Principe de l’essai :

Confection d’éprouvettes de mélanges hydrocarbonées par compacteur à impact selon un processus déterminé, puis essai de compression suivant une génératrice dans des conditions définies.

Résultats et interprétations
- Teneur en vides de l’enrobé [%-vol.]
- Masse volumique apparente de l’enrobé [g/cm³]
- Stabilité S [kN] et la valeur de fluage Ft [mm]

Cet essai permet :

- D’établir une classification des sols (GTR)
- D’évaluer la traficabilité des engins de terrassement (IPI)
- De déterminer l’épaisseur des chaussées (CBR augmente <=> épaisseur diminue)

Résultats et interprétations
Si la fraction d’éléments supérieures à 20 mm excède 20%, l’essai perd sa signification.la quantité strictement nécessaire à l’essai est de 6kg.
La dispersion des résultats est grande.
Si l’allure de la courbe n’est pas celle indiquée sur le diagramme, il est nécessaire de faire des corrections particulières.

Principe de l’essai :

Lorsqu’on compacte de façon identique des échantillons d’un même sol, a des teneurs en eau déférentes, on constate que la densité sèche d
varie et passe par un
maximum pour une
teneur en eau déterminée
(dite optimale) W(opt).


Résultats et interprétations
I. Les méthodes : lesquelles et comment les choisir ?

Elles sont très nombreuses et doivent être choisies en fonction du contexte et de la nature des renseignements qu'elles peuvent fournir.

II. Quelles sources doit-on suivre ?

La grande majorité des calculs opérés lors des essais géotechniques sont purement expérimentaux, c’est pour cela qu’il faut toujours diversifier ses sources pour croiser les résultats et opérer des contrôles systématiques.





Aussi, à la fin de chaque batterie d’essais, le géotechnicien doit pouvoir :

- Décrire le sol analysé
- Le classifier en fonction de sa capacité à servir de sol d’assise.
- Etablir une approche des solutions de fondement envisageable.
- Evaluer les tassements absolus et différentiels en fonction des solutions envisagées.
Merci de votre
attention
Full transcript