589
Technical Committee 102 /
Comité technique 102
pompage avec une pression (p
p
). Le gradient hydraulique (Eq.3)
est obtenu par la différence entre la charge hydraulique à
l'injection et au pompage. L'augmentation de la contrainte
effective verticale (Eq.4) est associée à un écoulement
hydraulique de gradient i dans le sol, au niveau de la sonde de
longueur l
e
. La contrainte verticale imposée au niveau de la
sonde et la profondeur simulée sont ainsi trouvées (Eq.5-6):
V i F
w
. .
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
Figure 3: Comparaison entre les résultats numériques du Géomécamètre
pour une profondeur simulée Z
sim
=2.74m et la courbe expérimentale
correspondante avec i = 5.25
= 14,2 kN/m
3
' = 50 kPa)
Figure 4 : Variation de la charge hydraulique autour de la sonde du
Géomécamètre – résultat Plaxis
3.2 Etude numérique : Simulation de l’essai par Plaxis
La modélisation numérique (Senouci, Monnet 1999) par
programme d'éléments finis Plaxis montre que la variation du
gradient hydraulique calculé donne une variation de la contrainte
verticale (Eq.5) qui permet de définir une profondeur simulée de
la sonde (Eq.6). Les différences entre la courbe numérique
trouvé par Plaxis à la profondeur simulée de 2,74 m (Eq.6) et la
courbe expérimentale pour le gradient hydraulique
correspondant (i = 5,25) sont très faibles (Figure 3).
La variation de charge hydraulique calculée par Plaxis dans
la masse du sol (Figure 4) montre l'augmentation de la charge
hydraulique imposée par la cellule d'injection (sur la gauche, à
hauteur moyenne) et la décharge hydraulique imposée par la
cellule de pompage (à gauche en bas). On voit dans le plan
médian que la charge hydraulique reste égale constante à -2,6m.
Le gradient i (Eq.3) est donc constant dans le plan moyen,
l’augmentation de contrainte (Eq.4) est également constante dans
le plan moyen.
Figure 5 : Influence du gradient hydraulique sur l’expansion de la sonde
du géomécamètre
Figure 6 : Un exemple d’essai au Géomécamètre à 2,2m de profondeur
4 ÉTUDE EXPERIMENTALE
4.1 Essai au laboratoire – Vérification de l’influence du
gradient hydraulique sur l’expansion de la sonde
Des essais ont été réalisés en chambre de calibration avec le
sable d’Hostun au poids volumique de 16kN/m
3
(Figure 5). Ils
montrent que la courbe d’expansion pour un gradient de 3 est au-
dessus de la courbe sans écoulement. Le gradient hydraulique
produit une augmentation de la rigidité apparente du sol qui peut
être interprétée comme une augmentation de la contrainte
verticale.
4.2 Essai in situ - Détermination des caractéristiques
mécaniques
e p
i
l H i
H
Des essais in situ ont été réalisés sur les digues de l’Isère (Figure
6). Pour l’essai présenté, le débit est d’environ 40 l/min avec 5 h
de temps d'essai. Ce temps est nécessaire pour atteindre un débit
stabilisé saturé, afin que la contrainte verticale soit modifiée par
la sonde du géomécamètre. La simulation de la contrainte
verticale est 119kPa pour une contrainte verticale au repos de
55kPa, ce qui correspond à une augmentation de 64kPa. L’essai
au géomécamètre permet de mesurer, le module élastique 5MPa,
sur le cycle déchargement rechargement. La comparaison avec
les courbes d’expansion théoriques permet la détermination de la
cohésion 5kPa et de l’angle de frottement 30,5°.
Des essais triaxiaux de contrôle ont été effectués sur des
échantillons de limon recompactés en conditions drainées à la
même densité. Les résultats sont indiqués (Tableau 1). On peut
noter pour niveau de contrainte (100kPa) proche de celui
'
2 .
.
vi
e
m
l
i
.
'
Z
'
'
w
si
v
i
w
Z l
i
Z
2 '
.
2
e
l
i
)
( '
w
v
e
sim
).
1(
