TP 2 Cisaillement À La Boite

DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL
MASTER « OUVRAGES ET INFRASTRUCTURES »
Module : Mécanique Des Sols

TP N° 2
« ESSAI DE CISAILLEMENT RECTILIGNE A LA BOITE »
1- BUT DE L‘ESSAI :
Il s'agit de déterminer les caractéristiques mécaniques d'un sol en procédant au cisaillement rectiligne d'un
échantillon sous charge constante.
L'essai de cisaillement permet de tracer la courbe intrinsèque du sol étudié, et de déterminer son angle de
frottement interne ϕ et sa cohésion C.
Ces valeurs servent entre autre à déterminer la contrainte admissible par le sol dans le cas de fondations
superficielles et la poussée du sol sur un mur de soutènement.
2 - MATERIEL UTILISE :
L'échantillon de sol à étudier est placé entre deux demi-boites qui peuvent se déplacer horizontalement l'une par
rapport à l'autre. Un piston permet d'exercer sur le sol une contrainte normale σ déterminée (figure1).
Figure 1 : Schéma de la boite de cisaillement
La demi-boite inférieure est entraînée horizontalement à vitesse constante. La force totale de cisaillement F est
mesurée à l'aide d'un anneau dynamométrique fixé à la demi-boite supérieure. Un comparateur mesure la
déformation verticale de l'échantillon.
L'échantillon subit donc un cisaillement direct et rectiligne suivant un plan imposé sur lequel on exerce une
contrainte normale déterminée.
3 - PREPARATION ET DEROULEMENT DE L’ESSAI :
3.1- Sols utilisés :
Sol pulvérulent : Un sable (état lâche ou dense).

Sol cohérent : Une argile
3.2- Type d’essai :

Essai non consolidé non drainé (UU)
1
3.3 -Mise en place de la boite sur la machine :
- Placer l'étrier de charge sur le piston de la boite,

- Placer le comparateur vertical et le mettre à zéro,
- Monter l'anneau dynamométrique sur la machine, le relier à la boite et compenser les jeux en mettant
l'anneau légèrement en traction et en ramenant lentement le comparateur de l'anneau au zéro,
- Appliquer sur l'éprouvette la charge désirée, en principe :

o Pour un sol pulvérulent : 100 - 200 - 300 kPa.
o Pour un sol cohérent :
��essai non consolidé, non drainé : 50 - 100 - 200 - 300 kPa
- Désolidariser les deux demi-boites en enlevant les goupilles,
- Mettre en route à la vitesse désirée.
3.4 -Vitesse d’essai :
- Sols pulvérulents : 1 mm / min

- Sols cohérents :
o essais non drainés, consolidés ou non ( UU ou CU ): 1 mm / min
o essai drainé ( CD ) : vitesse la plus lente
4 - CALCULS ET GRAPHES :
- On converti les lectures de l’anneau en KN ou N en utilisant la correspondance suivante :

T(KN)=1,379 X
Avec : X = lecture du comparateur /100
- On détermine la contrainte de cisaillement : τ=T/A

- On trace ensuite, pour chaque essai, les courbes de contraintes en fonction des déplacements et les tassements
en fonction des déplacements, tel que montré sur la figure 2 (Cas d’un sable dense).
Figure 2 : Courbes τ = f (δl) et δh = f (δl)
- On reporte ensuite chaque point sur un graphique ayant pour abscisse la contrainte normale σ et pour
ordonnée la contrainte de cisaillement τ , c’est la courbe intrinsèque (figure 3).
2
Figure 3 : Courbe intrinsèque
TRAVAIL DEMANDE :
1- Remplir la fiche de calcul

2- Tracer les courbes τ = f (δl).
3- Tracer les courbes δh = f (δl).
4- Tracer les courbes τ = f (σ).

5- Déterminer la contrainte de cisaillement maximale pour chaque sol.
6- Déterminer C et φ des deux sols.
7- Comparer et commenter les résultats obtenus.
8- La machine de cisaillement à la boite de Casagrande permet de réaliser 3 types d’essai :
□ Un essai CD
□ Un essai CU
□ Un essai UU
Quelle différence existe-t-il entre l’essai CD et l’essai UU ?
9- Pour un sol donné, définissez les trois termes suivants:
□ Courbe intrinsèque de comportement
□ Cohésion
□ Angle de frottement interne
(Utiliser des représentations graphiques pour l’explication)
10- Justifier le nombre minimum d’essai pouvant être réalisé sur l’échantillon étudié.
3
DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL
LABORATOIRE DE MECANIQUE DES SOLS
ESSAI DE CISAILLEMENT RECTILIGNE

Date de l’essai : Groupe :
Echantillon :
Provenance :
Type d’essai : Contrainte : 2 bars
δl (mm) Nombre de graduations Lecture du comparateur
(comparateur de Force)
∆H (mm) T (KN) τ (kPa)
de force /100 (mm)
0
0.25
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5 45 0.45 41 0.782 2.172
7 44 0.44 45 0.765 2.125
7.5
8
9
10
11
12
13
14
15
16
18
18
19
20
21
22
23
24
Section de l'éprouvette : A= 36cm2 Hauteur : H= 2cm
4

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Figure 1 : Schéma de la boite de cisaillement

3 - PREPARATION ET DEROULEMENT DE L’ESSAI :

3.1- Sols utilisés :

Sol pulvérulent : Un sable (état lâche ou dense).

3.2- Type d’essai :

- Placer l'étrier de charge sur le piston de la boite,

- Appliquer sur l'éprouvette la charge désirée, en principe :

3.4 -Vitesse d’essai :

- Sols pulvérulents : 1 mm / min

- On converti les lectures de l’anneau en KN ou N en utilisant la correspondance suivante :

- On détermine la contrainte de cisaillement : τ=T/A

Figure 2 : Courbes τ = f (δl) et δh = f (δl)

1- Remplir la fiche de calcul

3- Tracer les courbes δh = f (δl).

4- Tracer les courbes τ = f (σ).

ESSAI DE CISAILLEMENT RECTILIGNE

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