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Courbes hyperboliques contrainte-déformation au pressiomètre Ménard autoforé
Stress-Strain Hyperbolic Curves Obtained With a Selfboring Ménard PMT
Baud J.-P.
Eurogéo, Avrainville, France
Gambin M.
Apagéo, Paris, France
Schlosser F.
École des Ponts Paris-Tech, Navier-CERMES, Marne-la-Vallée, France
RÉSUMÉ : On présente ici les derniers résultats de nos recherches sur le module de déformation du sol déterminé en assimilant à un
arc d’ hyperbole la courbe pression-volume obtenue dans un essai au pressiomètre Ménard. L’essai est réalisé en utilisant une cavité
obtenue par un système de tube fendu auto-foré, soit en roto-percussion, le STAF®, soit en rotation seule, le ROTOSTAF®.
L’ajustement des points de mesure sur une branche d’hyperbole du second degré permet d’obtenir une expression analytique originale
de la déformée
sous la forme
= f (G
0
, p
o
, p
LM
, P
L
) dans laquelle P
L
représente l’abscisse de la « pression limite vraie » prise comme
asymptote. Pour chaque essai, il est alors facile d’obtenir la variation, calculée à partir des points de mesure, du module tangent Gt et
du rapport Gt/G0 en fonction de
, et pareillement le module sécant Gs. Cette variation peut être comparée avec celle donnée par le
modèle hyperbolique courant : la concordance est bonne, sauf pour les très faibles déformations initiales où les courbes obtenues à
partir des points d’essais donnent des modules sensiblement plus élevés. Ces résultats sont en bon accord avec les résultats d’essais en
laboratoire et en géophysique. Ils mettent en évidence une décroissance typique des modules lorsque la déformation s’accroit.
ABSTRACT : The present stage of our research work on soil E-moduli values are submitted here. These values are obtained by
assimilating the pressure-volume plot of a Ménard PMT to a 2nd degree hyperbole arc. The tests were performed using a self-bored
steel slotted tube implemented either by the STAF® technique involving a drifter and a full-face bit, or the ROTOSTAF® method
with a drag bit protruding from the tube outlet. Getting the hyperbolic best fit of the plotted readings makes it possible to obtain an
original equation of the radial borehole expansion
as
= f (G
0
, p
o
, p
LM
, P
L
) in which P
L
is the true “limit pressure” value of the
vertical pressure asymptote. Then, it is easy to derive the tangent modulus G
t
for each reading and the corresponding G
t
/G
0
ratio as a
function of
ε
, and similarly the secant modulus G
s
. Their variation can be compared with those given by the usual hyperbolic model: a
very good agreement is obtained, except for very small initial strains where the readings plot yields moduli sensibly higher in value.
These results are similar to those obtained by laboratory tests and in geophysical surveys. They exemplify the typical decrease of the
deformation modulus when the stress or the strain increases.
MOTS-CLÉS : Pressiomètre, autoforage, modèle hyperbolique,
KEYWORDS: Ménard Pressuremeter, self-boring, hyperbolic soil model.
1 CONDITIONS D’OBTENTION D’UNE EXPANSION
PRESSIOMETRIQUE QUASI VIERGE.
L’analyse exposée ici est appliquée à des essais
pressiométriques réalisés dans les conditions « traditionnelles »
de chargement par paliers de l’essai pressiométrique Ménard
(NF P91-110-1 et Pr EN-IS0 22476-4), avec des méthodes et
matériels de forage et d’essai permettant de réduire autant que
possible les effets perturbateurs pour que le sol, avant le départ
de l’essai, ne soit ni décomprimé ni comprimé.
1.1. Essais pressiométriques non remaniés : nécessité de
l’autoforage.
Depuis les années 1970, la mise en place du pressiomètre par
autoforage a été utilisé dans les sols mous, suivi par des essais
en déformations contrôlées (Baguelin et al., 1978, Mair &
Wood, 1987). Progressivement, les essais en auto-forage ont été
essentiellement limités pour tester des sols sous-consolidés,
supposés dans les conditions idéales de démarrage à p
o
, en vue
d’obtenir des relations contrainte-déformation sous cycles de
petites déformations, usuellement de moins de 20%
d’amplitude. De cette façon, plusieurs modules de sol pouvaient
être obtenus, mais aucune pression limite n’était recherchée
(Clarke & Gambin, 1998).
Plus récemment, une technique d’auto-forage a été proposée
(Arsonnet et al., 2005) pour réaliser des essais pressiométriques
Ménard. Cette méthode, appelée STAF®, consiste à enfoncer
un tubage continu, muni d’un tube fendu au voisinage de sa
base, à l’aide d’un taillant débordant en roto-percussion à
l’extrémité d’un train de tiges centré. Il était ainsi possible
d’obtenir un essai en auto-forage de très bonne qualité en petites
déformations, en raison de la réduction de la décompression du
sol durant la création de la cavité, tout en permettant de réaliser
des essais jusqu’à de grandes déformations rendant possible
d’atteindre la pression limite conventionnelle (Baud & Gambin,
2005).
Avec cette conception, le STAF® fut utilisé avec succès
dans les sols cohésifs mous et moyennement compacts, et dans
les matériaux granulaires compacts, mais peu d’exemples
pouvaient être proposés dans les argiles raides et les sols
marneux, la vitesse d’avancement de l’appareillage restant
réduit par rapport aux méthodes traditionnelles de pré-forage,
telles que la tarière continue ou les outils à dents avec injection
de boue.
1.2. Essais autoforés des sols meubles aux roches tendres par la
technique Rotostaf.
Pour résoudre ce problème du faible avancement du STAF®
dans les sols raides ou très compacts, l’utilisation de la rotation
simple d’un train de tige a été résolu à l’aide d’une tête de
forage hydraulique spécifique combinant une faible vitesse de
