Les essais gotechniques in situ permettent de caractriser le comportement mcanique du sol.

Contrairement aux essais

gophysiques, les essais gotechniques sollicitent les proprits mcaniques des sols.
Les essais gotechniques in situ peuvent tre classs en fonction des types de rsultats quils permettent dobtenir :

Caractrisation des sols la limite de la rupture mcanique.
Caractrisation des sols entre le comportement de repos et la rupture mcanique
(relation contrainte-dformation).

Les pntromtres statiques et dynamiques permettent dobtenir le premier type de rsultat. Le sol sous la pointe de mesure est
constamment en tat limite puisquil est perfor par cette dernire. De ce fait, il nest pas possible de dterminer les caractristiques
de dformation des sols (sauf par corrlation empirique). Le deuxime type de rsultat peut tre obtenu avec le pressiomtre, le
scissomtre et les essais la plaque, qui sollicitent le sol de son tat de repos jusqu la rupture (valeur limite).
1-Pntromtres

Les essais pntromtriques permettent la dtermination dune rsistance limite des sols et se dcomposent en plusieurs
catgories :
pntromtre dynamique :
Enfoncement par battage.NF P 94-114 et NF P 94-115

pntromtre au carottier :
Essai de pntration standard (SPT).NF P 94-116

pntromtre statique :
enfoncement constant avec un vrin vitesse lente et constante.NF P 94-113
Le matriel se compose essentiellement dun train de tiges, avec son extrmit une pointe dont le diamtre est suprieure celui
des tiges. Lensemble est enfonc par chocs rpts avec une masse. La pointe tant plus large que le train de tige, un espace
entre la tige et le sol se cre lavancement de la pointe. Le matriel utilis mesure lnergie transmise par la masse. Cette charge
sert rompre le terrain au voisinage de la pointe. Lenfoncement pour une charge donne est donc dautant plus faible que le terrain
est rsistant.
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La profondeur maximale dinvestigation est lie la capacit de pntration de lappareil lui-mme (refus) ou des tiges qui frottent
sur les parois. Mais galement par la nature de lnergie utilise pour le battage des trains de tige (manuelle ou mcanique).
Linjection ou non de boue de forage base de bentonite dans lespace entre le sol et les tiges, permet de diffrencier deux types
de pntromtre dynamique. La bentonite permet de rduire trs efficacement les frottements causs par des sols gonflants ou les
boulements.
avec bentonite : type A : NF P 94-114, dcembre 1990.
sans bentonite : type B : NF P 94-115, dcembre 1990.
Dans le cas dun battage manuel, la prospection va rarement au-del de 10 mtres de profondeur. Pour les cas dun battage par
nergie mcanique, la profondeur dinvestigation peut atteindre plusieurs dizaines de mtres.
Le nombre de coups ncessaires pour enfoncer la pointe pour un pas fixe (5-10cm) permet de dterminer la rsistance du sol (Qd,
MPa) pour ces diffrents pas denfoncement. La formule dite des Hollandais prenant en compte le poids de la masse, sa hauteur de
chute (nergie transmise) ainsi que le diamtre de la pointe, permet de dterminer un profil de pntration dynamique.

Intrts
Dtermination des paisseurs des diffrentes couches de sol.
Contrle de lhomognit dun sol.
Localisation des cavits et des discontinuits.
Inconvnients
Pas de rgles connues pour le dimensionnement des fondations partir des mesures
de rsistance la pointe (Qd). On ne peut questimer un ordre de grandeur par des corrlations effectues avec dautres
essais in situ.
Profondeur dinvestigation limite par les capacits du matriel (refus).
2-Scissomtre

Cet essai en dformation des sols permet dobtenir une courbe continue de chargement du sol. Cette mise contribution du sol se
fait partir dun tat dit de repos (en place) jusqu une valeur juge ultime (rupture) en fonction des objectifs des rsultats. Le
scissomtre est un appareil de prospection in situ permettant de mesurer la cohsion des sols fins (argiles molles, limons et vases). Il
fait lobjet de la norme NF P 94-112.
Le matriel se compose dun train de tiges au bout duquel est positionn un moulinet dacier 4 pales. En surface, un systme de
mesure impose un couple (moment rotatif) au moulinet. La rotation provoque le cisaillement du sol au voisinage des pales et une
surface de cisaillement se cre linterface entre le volume de sol entrain par le moulinet et le massif de sol en place. Une surface
de cisaillement se cre galement sur les deux surfaces horizontales dlimites par le moulinet. La surface retenue pour le calcul de
la rsistance au cisaillement est essentiellement celle dfinie par la surface latrale du cylindre.

Pendant que lessai est effectu (rotation du moulinet), on mesure simultanment la rotation applique ainsi que le moment de
torsion T ncessaire pour engendrer cette dformation. On estime donc une fonction contrainte emplacement dcrivant le
comportement mcanique du sol, de ltat de repos jusqu la rupture.

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Intrts
Dtermination de langle de frottement des sols.
Dtermination de la cohsion des sols non drains.
Permet de dterminer la stabilit au glissement des remblais.
Inconvnients
Pour que lessai soit interprtable, il doit tre ralis dans un sol satur faiblement permable.
Les sols doivent tre dans des conditions non draines.
Intervalle vertical minimal entre deux mesures : 50 centimtres.
Ncessite un sol mou.
Mise en place dlicate.
3-Pressiomtre


Lessai pressiomtrique consiste descendre une profondeur donne, une sonde cylindrique gonflable dans un forage aux
dimensions calibres. Les variations de volume de sol au contact de la sonde sont mesures en fonction de la pression radiale
exerce.Lensemble des paramtres obtenus permet, par lutilisation de codes de calculs norms, de dterminer la contrainte de
rupture sous une fondation superficielle ou une fondation profonde, ainsi que le tassement dune fondation superficielle. Cet essai
obit la norme NF
P 94-110.
Le matriel se compose dune sonde pressiomtrique et dun contrleur pression-volume (CPV). Ces deux lments composent le
pressiomtre Mnard :

Sonde pressiomtrique :
Deux cellules de garde (contenant de lair) permettent de maintenir la forme cylindrique de la sonde principale (contenant de leau)
pour la mesure de la dformation des sols. Les dformations de la sonde principale tant bornes en haut et en bas par les cellules
de garde, la dformation de la cellule de mesure est principalement radiale et lessai pressiomtrique est un essai en dformation
plane.
A noter que les sondes de type E (cellules superposes) sont principalement utilises pour les essais effectus au sein de sols mous
moyennement consistants. Et les sondes de type G (cellules emboites) sont utiliser pour des essais dans des sols raides.



Contrleur de pression-volume (CPV) :
Dispositif permettant de mesurer les pressions et les volumes deau injects lors de la dilatation de la sonde. La dtente de la rserve
de gaz permet de pousser la colonne deau vers la cellule principale. A noter que la pression au sein de la sonde de mesure doit
toujours tre suprieure celle des cellules de garde.


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Intrt
Dtermination du comportement contrainte-dformation des sols.
Dtermination de la rsistance au cisaillement des sols.
Dtermination de la portance des fondations.
Calcul du tassement des fondations.

Inconvnient
Le trou de forage doit tre calibr au diamtre de la sonde pressiomtrique (60 mm).
Le sol au bord du trou ne doit pas tre dstructur par loutil de forage ou les fluides utiliss.
Ncessit de connaitre, pralablement aux mesures, un log stratigraphique pour dterminer limplantation des mesures.
4-Essai la plaque


Ces essais visent contrler la qualit des sols en valuant leur dformabilit (tassement sous charge). Ce sont des essais
ncessitant du matriel lourd (principalement la masse mobile), mais dont la mise en place est rapide. Ces essais sappliquent aux
plates-formes douvrages de terrassement devant supporter des charges statiques ou des sols pour dterminer leur niveau de
portance (traficabilit).
Les diffrents essais
Mesure du module sous chargement statique la plaque (EV2) (NF P 94-117-1).
- Il sapplique aux plates-formes douvrage de terrassement et dassainissement destines la construction dinfrastructures
routires, ferroviaires, dont les matriaux sont constitus par des lments dont le Dmax est infrieur 200 mm.
Coefficient de raction de Westergaard (NF P 94-117-3).
- Permet dvaluer la dformabilit et la compacit, sous des charges concentres de courte dure, de la couche de sol
situe sous le dallage, pour une profondeur de lordre du diamtre de la plaque utilise. Le coefficient de Westergaard sert au
dimensionnement des dallages (NF P 11-213-1, 2, 3 et 4 DTU 13.3).
Essai la dynaplaque, Module sous charge dynamique la plaque Edyn (NF P 94-117-2).
- La dynaplaque est un gnrateur dimpulsion appliquant sur le sol prospecter une sollicitation dynamique quivalente
celle provoque par le passage dun essieu de 13 tonnes roulant 60 km/h, au moyen dune plaque restituant la charge
dune masse tombant sur un amortisseur.
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Principe des essais
Pour effectuer ce test, une plaque rigide est utilise (600 mm, 750 mm ou 762 mm), les dimensions de cette dernire sont fonction
de la nature du sol analyser. La dimension de la plaque est fonction de lestimation de la charge maximale appliquer et de
lpaisseur de la couche de sol prospecter. De la taille de la plaque dpend la charge maximale applicable au sol. Pour optimiser
la surface de contact entre la plaque et le sol, il est conseill dinterposer une couche de sable entre la plaque et le sol.
plaque 600 mm : 1979 daN applicables.
plaque 750 mm : 3093 daN applicables.
plaque 762 mm : 3192 daN applicables.
Un vrin, surmont dune cellule dynamomtrique transmet la charge la plaque en prenant appui sous un massif de raction
(gnralement un camion dont un essieu est charg au moins 8 tonnes). Les dformations sont mesures laide dune poutre
de Benkelman comportant un comparateur au centime.
Lpaisseur de sol prospect avec cette mthode est quivalente au diamtre de la plaque utilise. Une attention toute
particulire est donc porter au volume dinvestigation pour une prospection de sols ou de structures multicouches, comme
dans le cas dune route (couche de fondation, couche dassise,).
Intrt

Possibilit deffectuer de nombreux essais sur une plate-forme.
Donnes et essais norms, les rsultats sont directement intgrables dans des codes
de calcul et de validation de qualit.
Dispositif facile dplacer.
Inconvnient
Le site prospecter doit tre praticable pour permettre au massif de raction dtre
amen sur le site (8 tonnes minimum).
La teneur en eau du sol influence fortement les rsultats.
Les difficults dinterprtation viennent du faible volume de sol investigu.
Lemprise au sol de lensemble du matriel (massif de raction et poutre de
Benkelman) est importante.
Rendements des mthodes prsentes :
Daprs la Fdration professionnelle de lIngnierie, on peut retenir pour les
mthodes prcdemment nonces, les rendements suivants :
Essai de pntration dynamique :
40 60 ml par jour.

Essai scissomtrique :
20 30 essais par jour.
Forage destructif pour essai pressiomtrique 64mm avec ou sans tubage, avec ou sans boue de forage :
0-10m de profondeur : 20 30 ml par jour.
10-20m de profondeur : 18 27 ml par jour.
20-30m de profondeur : 16 24 ml par jour.
Tubage : ralentit la progression de 5 8 minutes par mtre linaire.
Boue de forage : ralentit la progression de 3 5 minutes par mtre linaire.

Essai pressiomtrique (pression < 5MPa).
Sonde standard :
0-10m de profondeur : 15 20 essais par jour.
10-20m de profondeur : 14 18 essais par jour.
20-30m de profondeur : 13 16 essais par jour.

Essai la plaque.
150 essais par jour.
Les nouveaux points de mesure ne doivent pas tre dans la zone dinfluence des effets de tassement des essais antrieurs
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