Sondage pressiométrique

L’essai pressiométrique est un essai de dilatation cylindrique qui consiste à introduire dans le terrain
au moyen d’un forage réalisé au préalable, une sonde cylindrique dilatable. Cette sonde est reliée à
un système permettant de mesurer la pression appliquée au terrain et la variation de volume de la
sonde.



EM : Module pressiométrique qui caractérise la phase de déformation pseudo-élastique de l’essai.

Pf : Pression de fluage qui correspond au passage du domaine des déformations pseudo-élastiques
du terrain au domaine des déformations plastiques

Pl : Pression limite qui correspond à la rupture du terrain à la paroi de la cavité cylindrique.



Courbe pressiométrique et phases

Etape 1 : Recompaction du terrain autour de la sonde qui s’était décomprimée au forage.

Etape 2 : Phase pseudo-élastique au cours de laquelle la déformation de la sonde varie à peu près
linéairement en fonction de la pression appliquée. La pente de cette phase est l’inverse du module
EM.

Etape 3 : Phase plastique, lorsque la pression P dépasse la pression de fluage Pf , le terrain entourant
la sonde développe des surfaces de rupture.
Critère de plasticité

• Tresca

Le critère de Tresca se base sur l’écart entre les contraintes principales. Il se représente dans l’espace
des contraintes principales par un prisme droit à base hexagonal. Il est uniquement fonction de la
cohésion c du sol et sera donc adapté aux sols purement cohérents (sols fins argileux).




• Mohr-Coulomb

Le critère de Mohr-Coulomb est une généralisation du critère de Tresca et introduit la contrainte
moyenne dans le sol. Cela sous-entend que le cisaillement maximal que peut subir le matériau est
d’autant plus grand que la contrainte de compression est élevée. Il se représente dans l’espace des
contraintes principales par une pyramide hexagonale. Il fait intervenir la cohésion c du sol et son
angle de frottement interneϕ. Il est donc adapté aux sols pulvérulents et cohérents.




• Application des formules connaissant σI et σIII




L’expression de P définie à la question précédente correspond à la valeur de la pression de fluage Pf qui
correspond au passage entre le comportement élastique et le comportement plastique du sol.

• Les hypothèses qui expliquent les différences que l’on obtient entre la valeur de P calculée par les
formules de la question précédente et son équivalent mesuré par un essai in-situ sont :

- La longueur de la sonde est supposée infinie (déformations planes) ;

- Le sol est assimilé à un milieu homogène et isotrope ; - Le comportement du sol débute par une phase
élastique linéaire ;

- Le volume de terrain est supposé constant (sol incompressible) ce qui est particulièrement juste pour des
terrains de faible perméabilité pour lesquels on peut admettre que l’essai se déroule sans drainage ;

- Le terrain est remanié autour du forage, il est difficile d’évaluer les conséquences de ce remaniement.
Cercles de mohr




B
C
A

P P P




O 2θ

C
Cas dégénéré
Considérons le cas où σII = σIII. On a :

• CI = σII, RI = 0 ;
• CII = CIII = (σI + σII)/2 ;
• RII = RIII = (σI - σII)/2.
On voit que le cercle I se réduit à un point, et que les cercles II et III sont confondus. On a donc
un seul cercle, identique au cas biaxial.
Si les trois contraintes principales sont égales, ce cercle se réduit à un point.
Marnes et Argiles

Marnes et argiles sont des formations géologiques sédimentaires. L'argile est composée de particules
fines à base de silicates. Les marnes sont composées d'une proportion variable, mais significative, de
minéraux argileux et de carbonates de calcium (CaCO3 - calcaire).

Les argiles sont généralement sensibles à l'eau et peuvent avoir des comportements très variables
suivant leurteneur en eau. Elles sont néanmoins plutôt peu résistantes et peu perméables.

Les marnes ont un comportement s'approchant davantage de celui d'une roche que d'un sol. La
résistance peut être élevée lorsque la teneur en CaCO3 est importante. La perméabilité est faible,
mais peut devenir importante d'un point de vue macroscopique compte tenu de la présence de
discontinuités.


Pemréabilité

La perméabilité k d’un sol granulaire représente la capacité du sol à se laisser traverser par un fluide,
en particulier par l’eau, sous l’effet d’un gradient de charge hydraulique. La perméabilité s’exprime
en m⋅s -1 (Volume d'eau traversant une section unitaire de sol par unité de temps et par unité de
gradient hydraulique).

Transmissivité

La transmissivité T d’un aquifère caractérise le flux d’eau qui s’écoule par unité de largeur de
l’aquifère et par unité de gradient hydraulique. Elle s’obtient par le produit de la perméabilité
moyenne de l’aquifère par la puissance aquifère. La transmissivité s’exprime en m2 ⋅s -1

Porosité

La porosité d’un sol représente le rapport entre le volume des vides dans le sol et son volume total.
Les sols fins peuvent avoir une porosité élevée mais une perméabilité faible (argile) tandis que des
sols grenus peuvent avoir une porosité faible mais une perméabilité élevée (sable)

• Test

En laboratoire, la mesure de la perméabilité d’un sol peut se faire avec :

- Un perméamètre à charge constante : Un échantillon de sol est traversé par de l’eau qui
provient d’un réservoir dont le niveau est maintenu constant. La perméabilité est alors
fonction du débit mesuré en sortie de l’échantillon, de la perte de charge hydraulique et des
 dimensions de l’échantillon. Ce type d’essai est à réserver aux sols grenus pour lesquels le
débit sera élevé ;

- Un perméamètre à charge variable : L'eau qui traverse l’échantillon provient d'un tube de
faible diamètre. Au fur et à mesure que l'écoulement se produit, le niveau de l'eau dans le tube
baisse. En considérant que le phénomène est lent, on suppose que la loi de Darcy reste
applicable et la perméabilité est alors fonction du temps t qui s’est écoulé pour obtenir la
variation de niveau ∆h. Ce type d’essai est à privilégier avec les sols fins pour lesquels les débits
au perméamètre à charge constante seraient trop faibles.


In situ, la mesure de la perméabilité d’un sol peut se faire avec :

- Un essai ponctuel de type Lefranc : L’essai consiste à injecter ou à pomper de l’eau dans une
cavité qui peut être un sondage de reconnaissance des sols dont le tubage a été légèrement
relevé. La perméabilité est alors déterminée en fonction de la variation de la hauteur d’eau.

- Un essai de pompage : L'essai consiste à rabattre par pompage la surface d'une nappe, à partir
d'un puits filtrant tout en mesurant le débit pompé et le niveau d'eau. Les mesures sont
effectuées dans le puits et dans des piézomètres situés à différentes distances du puits.

La mesure de la perméabilité en laboratoire n’est intéressante que si le massif de sol est homogène
ce qui est rarement le cas. Les essais in situ sont donc recommandés dans les sols hétérogènes. Les
essais de type Lefranc créent des écoulements dans une zone limitée autour du dispositif du mesure
et donnent donc une estimation de la perméabilité locale du sol. Les essais de pompage donnent une
valeur globale de la perméabilité, représentative du comportement hydraulique du sol et des
éventuels passages privilégiés de l’eau (joints, fissures…).
Coefficient poussée des terres

• Ka est le coefficient de poussée des terres actifs (a pour actif)

Correspondant à la pression minimale que va induire un terrain sur un soutènement, dans
l’hypothèse où ce dernier s’écarterait légèrement du terrain. Pour un critère de Mohr-Coulomb, sa
valeur est :
π ϕ
Ka = tg 2 � − �
4 2
• Kp est le coefficient de poussée des terres passifs (p pour passif

Correspondant à la pression maximale que va induire un terrain sur un soutènement, dans
l’hypothèse où ce dernier se déplace vers le terrain. Pour un critère de Mohr-Coulomb, sa valeur est :


π ϕ
Kp = tg 2 � + �
4 2

• K0 est le coefficient de poussée des terres au repos

En condition œdométriques (chargement vertical avec déplacements horizontaux nuls), on montre
qu’il prend la valeur :




Il peut prendre d’autres valeurs, en particulier du fait de l’histoire géologique d’un site. Des formules
empiriques existent également :
Formule Coefficient poussée des terres