TP MDS: Essai oedométrique Part 2

  

2-  Mode opératoire :

 la réussite de l’exécution de cet essai passe par le respect des etapes et des consignes qui suivent .

- Préparation de l’éprouvette
Le prélèvement de l’échantillon qui est la partie la plus délicate d’une reconnaissance géotechnique, se fait à l’aide d’un carottier, l’échantillon doit être représentatif de la carotte prélevée, en cas d’hétérogénéité de celle-ci, le choix effectué doit être explicite et accompagné d’une description détaillée de l’ensemble de la carotte, il convient que toutes les zones remaniées soient exclues.

- Taillage : ce type de cellule oedométrique est munie d’une trousse coupante de forme cylindrique qui portera l’éprouvette de sol par taillage. Pour cela on doit opérer de la manière suivante: tout en s’appuyant légèrement sur la trousse coupante qui est placée sur l’échantillon, on commence à tailler au couteau d’une façon tronconique afin de conserver un diamètre toujours supérieur au diamètre final. Il s’agit là d’obtenir une éprouvette :
- non remaniée par le taillage
- cylindrique aux dimensions exactes de la trousse coupante;
- ayant deux faces planes et parallèles.

Ces critères dépendent de la nature du sol, de l’expérience et l’habilite de l’opérateur. le taillage étant terminé , peser l’ensemble trousse coupante + échantillon pour pouvoir calculer la teneur en eau exacte en fin d’essai et la densité apparente.
- saturation de la cellule: il est nécessaire de saturer toutes les conduites qui composent la cellule oedométrique, conduite de la contre pression, de la pression interstitielle et de la chambre par laquelle est appliquée la pression verticale, afin d’éviter la présence d’air; cette opération peut se faire avant la mise en place de l’éprouvette dans la cellule.
- mise en place de l’éprouvette: mettre l’éprouvette de sol entre deux papiers filtres et placer l’ensemble trousse + échantillon dans le logement prévu a cet effet, au niveau de la partie supérieure de la cellule doit être assemblée a la partie inférieure .

Remarque :
L’essai proprement dit consiste a soumettre l’échantillon à la série de charges et mesurer le tassement de l’échantillon au cours du temps sous chacune de ces charges et chacune d’elles sera maintenue 24h, mais dans notre cas, lorsqu’on placera les charges, on attendra que l’échantillon commence à terminé de tasser et commence à  gonfler pour qu’on puisse noter le tassement, tout de suite après on place une autre charge.



3- La relation entre l’indice des vides et le logarithme de la contrainte effective 

A partir des résultats de l’essai de consolidation, on trace une courbe avec en ordonnée, sur une échelle arithmétique, les indices des vides en fin de palier de chargement ou de déchargement, et en abscisse, sur une échelle logarithmique, les pressions d’essai.

- Description de la courbe oedométrique :
La courbe comporte trois segments bien distincts. Elle commence par un segment de faible pente pour ensuite s’incliner fortement à l’approche d’une contrainte notée σc. Cette contrainte porte le nom de pression de consolidation : elle représente la contrainte effective maximale que l’échantillon a subie au cours de son histoire géologique.
Pendant le chargement de l’échantillon, quand la pression dépasse la pression de pré consolidation, le tassement s’accentue et l’indice des vides diminue considérablement. La pente du second segment de la courbe est représentée par le symbole C: c’est l’indice de compression.
La forme de la courbe de consolidation démontre que dans un dépôt d’argile, tant que la contrainte effective due au poids du sol et à la surcharge   (σ’ + Δσ ) demeure inférieure à la pression de pré consolidation ( σc’ ) , les tassements restent faibles. Toutefois, si la contrainte effective dépasse la pression de pré consolidation, il risque de survenir dans le dépôt des tassements nuisibles au fonctionnement et à l’intégrité structurale des constructions.
La troisième partie de la courbe met en évidence le gonflement de l’échantillon d’argile qui survient lorsque la pression est relâchée. C’est un léger gonflement élastique du sol qui se traduit par une faible augmentation de l’indice des vides et une légère remontée de la courbe. Même si la charge est totalement retirée, le tassement ne se résorbe jamais complètement. La pente de cette portion de courbe s’appelle indice de gonflement, et elle est représentée par le symbole C.

III- Expression des résultats et interprétation :

1- Caractéristiques physiques de l’éprouvette

·        section de l’éprouvette S = 38,46 cm²
·        hauteur initiale ho = 1,9 cm
·        volume de l’échantillon V = 73,074 cm3



- Paramètres d’identification
·        densité des grains solides γs = 2,7 g / cm3
·        densité du sol γh = W / V = 2,147 g / cm3
·        poids volumique humide γd = γh / ( 1 + ωmoy ) = 1,891 g / cm3

-Calcul de l’indice des vides
- e : indice des vides = hvide / hs
hvide : hauteur des vides = hep - hs
h: hauteur des grains solides = Ws / γs S = 1,336 cm
hep : hauteur de l’éprouvette = ho – ΔH
ΔH : le tassement total = ΣΔhi       
Δh: le tassement à chaque intervalle de contrainte

-Calcul de contrainte de consolidation σc’ 
     
Elle correspond à l’intersection des deux branches de la courbe de chargement, pour nous :



- Calcul de la contrainte effective σo’ 
          la contrainte effective agissante dans le cas de notre échantillon

 h : la mi-profondeur de notre échantillon

   ainsi donc :     σo’ =         1,656 .10-3. 9 . 102               σo’ = 1,49 bar
-Calcul de l’indice de compression Cc 
Elle représente la pente de la partie vierge située dans la partie chargement.

C= -Δe / Δ logσ = ( ( 60,55– 61,91 ).10-2 / ( log( 7,762 )– log( 3,762 ) )



-Calcul de l’indice de gonflement C

il représente la pente de la phase de déchargement
C= -Δe / Δ logσ =  ( 60,77 – 60,55 ).10-2 / ( log( 7,762 )– log( 3,762 )
C= 0.00699 @0.007 

 -Le module oedométrique E’ 
E’ =[ ( 1 + e ) / Cc ] . Δσ / log ( 1 + Δσ / σ )
Palier 1
E’ = [ ( 1 + 42,21.10-2 ). 0,25 ] / [log ( 1 + ( 0,25 / 0,012) ) .(0.0432)] =7,16 bar
Palier 2   
E’ = [ ( 1 + 42,21.10-2 ). 0,5 ] / [log ( 1 + ( 0,5 / 0,012) ) .(0.0432)] = 41,21bar
Palier 3
E’ = [ ( 1 + 42,21.10-2 ). 0,25 ] / [log ( 1 + ( 0,25 / 0,012) ) .(0.0432)] = 104,47bar
Palier 4
E’ = [ ( 1 + 42,21.10-2 ). 0,25 ] / [log ( 1 + ( 0,25 / 0,012) ) .(0.0432)] = 229,81bar
Palier 5
E’ = [ ( 1 + 42,21.10-2 ). 2 ] / [log ( 1 + (2 / 0,012) ) .(0.0432)] = 476,59bar

On considérera E’ de notre sol comme: 

E’ = 7,16 bar

2-Interprétation des résultats :
·        D’après l’allure de la courbe, on peux dire que c’est de l’argile.
·         0,02  < C= 0,0432 <  0,05   ,  donc c’est un sol très peu compressible
·         C= 0,007 >  0,005           , donc c’est un sol peu gonflant






c’est un sol sous consolidé ( U.C ) , en cours de consolidation sous son  poids propre , il s’agit de remblais récents mal ou non compactés ou bien d’une vase .

·        1 bar <  E’ = 5,77 bar  < 10  bar , donc  c’est de l’argile molle


On peux facilement remarquer qu’il y a deux différentes interprétation,  d’après l’allure de la courbe, on a dit que ce sol s’approcher plus de l’argile, on a précisé, d’après le module oedométrique, que c’était de l’argile molle telle que la Montmorillonite, qu’est une agile extrêmement compressible, qu’on peux l’assimilé à une éponge, et qu’en plus, elle gonfle en contact de l’eau, et d’un autre côté, et d’après l ‘indice de compression, on a déduit que c’est un sol très peu compressible, plus proche des sables ! !

III-  Conclusion
Apres avoir effectué cet essai appelé essai de compressibilité à l’oedomètre on peut dire qu’il  a pour objet essentiel d’étudier la consolidation d’un échantillon de sol soumis à des charges verticales, drainé suivant cette direction et maintenus latéralement par une paroi rigide.
Et ainsi determiner la nature du sol qui est dans notre cas une argile molle
Il permet de suivre la consolidation au cours du temps, de déterminer d’autre propriétés caractéristiques du sol en place tel que le coefficient de consolidation noté Cv, et de déterminer les relations entre les charges et les déformations obtenues sous ces charges après consolidation. Pratiquement cet essai nous permet de prévoir l’importance et la durée des tassements sous une charge donnée.
A remarquer aussi dans ce TP, la temps de chargement extrêmement limité, vu son caractère pédagogique ce qui influe sur la précision des résultats car le comparateur ne s’arrete pas en vérité a une valeur précise mais il continue de tourner pendant une période allant jusqu’à 3 semaines , donc dans notre cas, on ne peux se permettre d’en tirer des conclusions définitives sur notre sol, ces résultats très peu ou pas du tout représentatif du milieu et par conséquent peut créer une mauvaise interprétation, comme c’est d’ailleurs le cas dans notre TP, et qui pourrait avoir des répercussions très grave sur le choix technique de la solution à retenir ainsi que sur le plan financier .

                                                                                                        


CONCLUSION GENERAL :

                            Pour réussir un ouvrage, il est impératif  de connaître les caractéristiques techniques du sol à utiliser.
L’analyse granulométrique nous permet  de dessiner la courbe correspondante au tamisage afin de déduire les composantes du sol et le classifier ensuite.       

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