BLPC 33 Pp 105-116 Paute

7/24/2019 BLPC 33 Pp 105-116 Paute

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J . L .

PAUTE

Ingnieur E .N.S.M.

Ass istant

Y .

MACE

D E S T U R

Technicien Suprieur

Laboratoire Rgional de

St-Brieuc

Lepntromtr deconsistance

valuationde laconsistancedessolsfins

P R E S E N T A T I O N

M.

RASKINE

Charg

de

Mission

Serv ice des Doc uments Techniques

La boratoire Central

L e pr omr e de consista nce : un ap pa r ei l b ien s imp l e et pas cher Au po i n t de l ' i gn o rer

ou de l e monna re E t pou r t an t , en si t u an t b ien cet

essa i com m e

un chanon dan s l a

cha n e des

essa i s

c lassiqu es de labora to i r e et en p la ce,

M . P A U T E

abord e des qu est i ons

essen

t i e l l es de man iq ue des

so l s

ap pl iq u, sur lesqu el l es Scand in aves et Soviiq ues on t pr is

pos i

t i on depu i s un cer t a i n

t emp s

d :

pr oblmes d'a ppr ia t i on et de

mesu re

de l a pl ast i c i t de l a consistan ce, de la cohion ;

compa ra i son ob jec t i ve d es rul ta ts

d ' essa is

ayan t l es mmes b u t s ma is d i f fent s da ns leur

p r i n c i p e

;

p r oblmes d e synt he ou d' i nt erpol at ion de rul ta ts

souven t

d i sper s.

Le so l , dans sa d i ver s i t glog iq ue, es t un ma tia u capr i c i eux qu i

souven t

se pr e ma l au x

essais

du gtechn ic i en . Or l e la bor a to i r e spia l i sa pour m i ssion , en

p a r t i c u l i er ,

de donne r

des va leurs

des

ch i f f r es au bur eau d 'ud e, a u pr o je teur , au ma r e

d ' oeuv r e

qu i en

s on t

t r avi des, et j u s t e ra i son s i ces va leurs

son t

r eprent at iv es.

Ut i l ise-t -on suf f i samm ent et bon

escient

ces

pe t i t s essa i s

s i sim p l es et s i r ap i des, e x i gean t

peu de mat ia u ? J e ne lepense pas . E t pou r t a n t , c omme l e l i on de l a fab l e, u n ma j est ueux

t r i a x i a l

a u r a i t

souven t

besoin

d 'u n p l u s

pe t i t

q u e soi

Sur l a p l a st i c i t et su r l a consi s t ance d es so ls, d 'a ut r es expi ences ont accu mu ls qu i

s'expr im er ont dan s des ar t i c les u l tieur s du B u l l e t i n . M a i s d ma i n t enan t ,

n o u s

i n c i tons les

gtech n i ci ens rlhi r ,

p a r t i r

d e

T a r t i c l e

d e

M . P A U T E ,

et

c omme

l e La bora t o i r e de

S a i n t - B r i e u c ,

pr a t i quer d e

t e l s

essai s.

De mme

n o u s

i n c i t o n s

t o u s

l e s u t i l i s a t eu r s de l ' appa re i l dr i t d ans l ' a r t i c l e de

M . P A U T E

emp l oyer

V a p p e l l a t i o n

Pr omre de consi sta n ce pl u tt qu e Pr omre de pl as

ti ci t // c o u v r e en

e f fe t

un champ p l u s l a r ge que l a

seu le m esur e

de la pl ast i c i t

Bull . L iaison Labo. Rout iers

P. et Ch. n 33 -

A o t -Se p t .

1968 - Rf. 540

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I N T R O D U C T I O N

La consistance des sols fins (limon, vase, argile) est

une proprit dont on recherche la connaissance

principalement pour l'identification de ces sols

(dtermination des Limites d'Atterberg) et, en ce qui

concerne les sols mous argileux, pour la mesure de

leur rsistance au cisaillement teneur en eau

constante (cohsion non draine C

u

).

La dtermination rigoureus e des L imites d'A tterberg

prescrite par les modes opratoires est une opra

tion relativement longue et qui ncessite des opra

teurs ayant une bonne pratique de l'essai. La dter

mination de la cohsion C

u

des vases et des argiles

molles est obtenue sur les sols en place avec le

scissomtre de chantier et, sur les chantillons

intacts de sol, principalement avec le scissomtre de

laboratoire et le triaxial.

C es dispositifs et surtout le deuxime ncessitent

une certaine quantit de matriau et sont d'autre

part des essais relativement longs et destructifs.

On est donc conduit trs souvent complter les

caractristiques mesures en quelques points parti

culie rs d'un sonda ge par des valeurs approximatives

obtenues avec des dispositifs divers.

En ce qui concerne les Limites d'Atterberg, il ne peut

s'agir que d'une approximation personnelle de l'op

rateur et l'on conviendra que ceci ncessite une trs

grande exprience des sols.

La dtermination approximative de la cohsion C

u

d'un sol peut tre faite partir d'un pntromtre

de poche ou d'un scissomtre de poche. On peut

noter ici que le facteur op rateur interviendra

dans une certaine mesure.

Notre but est de prsenter un essai relativement

simple qui est intermdiaire entre l'essai de labora

toire et l'essai en place.

L'essai au cne (Fall-cone test) es t trs pratiqu

dans certains pays et principalement en Sude et

en Norvge. C et essai avait t pratiqu au Labo

ratoire Ce ntral pour la dtermination des L imites

d'Atterbe rg sous le nom de pntromtre de plas

ticit . Puisqu'en fait il couvre un champ d'utilisation

plus large, on peut galement proposer le nom de

pntromtre de consis tance , bien que ce terme

soit moins imag que le terme anglo-saxon qui ne

dcoule que de son principe de fonctionnement.

Les tudes effectues par les Sudois et, en parti

culier par Hansbo [1] *, ont montr que la cohsion

C

u

d'une argile sature l'tatintact ou remani,

pouvait tre mise sous la forme :

C u = k

(1)

La cohsion C

u

est exprime en bars, le poids Q

du cne et de l'quipage mobile en kg et la pro fon

deur h de pntration du cne dans l'chantillon

sous son propre poids en centimtres ( f i g . i . k

est une valeur empirique obtenue par talonnage

qui dpend de l'argile au sommet du cne et du

degr de remaniement de l'chantillon.

L'tude que nous prsentons comporte deux points :

1 Etude de la consistance des sols fins et remanis

en fonction de leur teneur en eau et description

* Le s n u m r os en t r e c r o ch e t s r en vo ien t au x r f r e n ce s

b i b l i o g r a p h i q u e s en f in d 'ar t ic le .

(a)

[ X ]

a

b )

F i g . 1 - P r in c ipe de l ' e ssa i

a u p n t r o m t r e d e c o n s i s t a n c e .

a et b : s ch m a de la me su re

: dta i l de la fentre de lecture

106

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3/12

d'une mthode simple permettant la dtermination

de la valeur approximative des L imites d'A tterberg.

2 C orrla tions existant entre l'essai au cne de

consistance d'une part et le scissomtre de labora

toire et le triaxial d'autre part.

DESCRIPTION DU PENETROMETRE

DE CONSISTANCE ET REALISATION DE L'ESSAI

On a utilis l'appareil Ge onor ( f i g . 2 ) . Il comprend

Fig.

2 - Pntromtre de consistance,

a : appareil

b : srie de cnes standards

un socle (1) et une tige verticale (2). Le dispositif

supportant le cne (3) coulisse sur la tige ver

ticale et est amen dans la position dsire

l'aide du volant ( 4 ) .Les cnes sont fixs l'extr

mit d'une tige, insre dans la fentre de lec

ture (7). Le bouton press oir (5) permet d'armer

l'aimant permanent maintenant le cne et le bou

ton (6) permet de le librer.

Les cnes livrs avec l'appareil ont les caractristi

ques suivantes :

Masse (kg)

Angle au sommet

0,400

30

0,100

30

0,060

60

0,010

60

Pour la ralis ation de l'essai, l'chantillon intact,

maintenu dans son enveloppe, de faon rduire

l'influence de la compression due l'impact du

cne, est plac sur le socle de l'appareil. Le cne,

retenu par l'aimant permanent, est plac au-dessus

de l'chantillon de faon ce que sa pointe affleure

la surface. Dans cette position, la colerette fixe

la partie suprieure de la tige du cne est en face

de la graduation 0 de l'chelle de lecture.

Le cne est libr en agissant sur le bouton (6). La

profondeur de pntration est lue en face de la

collerette sur l'chelle gradue en millimtres.

Le point de mesure devra galement tre au moins

2 cm du bord ou d'un essa i prcdent.

Lorsque l'essai est effectu sur un chantillon rema

ni, le sol est plac dans une coupelle d'environ

3 cm de profondeur et 6 cm de diamtre. C ette cou

pelle est remplie de sol homognis en prenant

soin de ne pas inclure de bulles d'air. La surface

est arase la spatule en prenant appui sur les

bords de la coupelle.

FORME DE RUPTURE ET VITESSE D'ESSAI

Hansbo [1] a cherch analyser les phnomnes

prpondrants mis en jeu, ceux-c i n'tant pas

simples en premire approximation comme pour

l'essai au scissomtre ou au triaxial.

M a x i .

o t o rm a t i o n

Fig. 3 - Co urbe contrainte de cisaillement -

dformation d'une argile.

Si l'on considre la courbe contrainte de cisaille

ment-dformation ( f i g .

3)

obtenue partir d'un

essai simple comme l'essai au scissomtre par

exemple, on constate que la contrainte mesure

dpend de la dformation considre.

Si le cne a pntr de la vale ur h dans l'prouvette

d'essai, on conoit que les dformations ne seront

pas identiques selon que l'on considre un point au

voisinage de la surface de l'prouvette ou au

contraire prs du sommet du cne.

107

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Les essais d'Hansbo

fig. 4)

ont montr, qu'en fait,

aprs l'essai, c'est toute une zone plastifie par le

phnomne de rupture qui entourait le cne.

Fig. 4 - Forme de la zone plastique cre autour du cne

par l'essai pntration (d'aprs Hansbo).

Le mouvement de chute du cne a t enregistr

l'aide d'une camra grande vitesse et il a t

possible de mesurer de ce fait la vitesse d'essai et

de comparer le mouvement rel du cne au mouve

ment thorique dcoulant de l'tude des diffrents

paramtres mis en jeu. Hansbo a ainsi not que

la profondeur maximale de pntration du cne dans

des argiles de sensibilit voisine de 10 tait obtenue

pour un temps de pntration d'environ 0,1 seconde

et que la forme de l'quation :

T = 3. Q /h

2

pouvait tre retenue.

Dans cette quation, T dpend de la rsistance au

cisaillement maximale de l'argile x maxi, de la

vitesse de dformation, de l'angle au sommet du

cne ainsi que de la sensibilit de l'argile

S , =

T maxi

T

mini

C 'est la raison pour laquelle Hansbo a propos la

formule (1), la valeur de k tant dtermine expri

mentalement.

limite de liquidit [2]. Le nombre de coups de

cou

pelle obtenu pour une teneur en eau donne est en

relation directe avec la consistance du sol puisqu'il

reprsente le travail qu'il a fallu fournir pour que le

sol se dforme d'une quantit normalise. C e travail

fourni est plus ou moins important suivant la rsis

tance offerte par le sol.

La limite de liquidit est prise arbitrairement comme

tant la teneur en eau correspondant 25 coups de

coupelle ; elle correspond donc un tat de consis

tance donn. C'est ce qu'indique L ambe [3] :

La limite de liquidit es t la teneur en eau pour laquelle

le sol a une faible rsistance au cisaillement (cette rsis

tance a une valeur finie ; tous les so ls ont donc la mme

rsistance au cisaillement leur limite de liquidit res

pective)...

Karlsson a montr que l'on pouvait tudier la varia

tion de consistance d'un sol fin remani en fonction

de sa teneur en eau partir de l'essai au cne de

consistance [4]. L'tude des corrlations avec le

scissomtre de laboratoire a montr que la valeur

du coefficient k de l'quation (1)

n'tait

pas ind

pendante du type de sol :

0,025 < k < 0,035 pour les cnes de 60 et

0,070 < k < 0,086 pour les cnes de 30

I ndic e de l iqu id i t ' :

M g N

ETUDE

DE LA

CONSISTANCE

DES

SOLS FINS REMANIES

La rsistance au cisaillement non drain ou teneur

en eau constante d'un sol fin remani varie en fonc

tion de sa teneur en eau. La courbe reprsentant

la variation de la rsis tance du sol en fonction de

sa teneur en eau est appele

courbe

de consistance

fig-

5 ) .

En fait, il est trs peu frquent que l'on dtermine

la courbe de cons istanc e d'un sol partir d'essais

prcis comme le scissomtre ou le triaxial, tant

donn les difficults rencontres pour raliser une

prouvette homogne importante.

C'est

ce qui est ralis trs couramment sur de

petits chantillons lors de la dtermination de la

Fig. 5 - Courbe de consistance d'un sol remani,

obtenue la coupelle de Casagrande.

La

figure

6 , extraite de l'article de Karlsson, montre

qu'en fait le coefficient k varie trs peu au-del de

|

P

= 30 et que l'on peut en premire approximation

considrer

k = 0,027 pour les cne s de 60 et

k = 0,080 pour les cne s de 30

Puisque la valeur de k n'estpas totalement indpen

dante de la nature du sol, les courbes de consis

tance sont tablies non pas en fonction de la rsis

tance au cisaillement relle du sol mais en fonction

des lments directement mesurs lors de l'essai au

cne :

O

Le pa ramtre -^- = T par

108

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0.10

L E G E N D E

E C H A N T I L L O N

N A T U R E

S Y M B O L E

78

B e n t o n i t e

84

V a s e

+

1

A r g i l e

0

p o s t - g l a c i r e

79

Kaol ' in

i

90

K a o l i n

8 0

S i

11

g r o s s i e r

o r g a n i q u e

0,05

50

L

C one de 3 0

\ C o n e de 60

100 150

I n d i c e d e p l a s t i c i t l p

Fig.

6 - Influence de la nature du sol

sur la valeur du paramtre k

de la formule de Hansbo tg = K (d'aprs Karls son).

0,01

1 1 1 1 1 1

C n e de 30 _

\

C n e de 30 _

h ?

W p

W n \

1

\

\

\

\ \

\

s

\

A

-

X

-

l

r - x

w

L

W

L

\

l

\ i

W

L

\

s

\

V

\

X

\

50 100

Te neu r en ea u w V.

Fig. 8 - Exemple de courbes de consistance

obtenues sur quelques chantillons

C omme indiqu sur la f i g u r e f , on porte en ordonne

le logarithme de x par et en abscis se la tene ur en

eau correspondante. On constate trs gnralement

que la courbe de consistance est linaire dans ce

systme de coordonnes. C haque courbe de consis

tance caractristique d'un sol donn pourra donc

tre dfinie par les coordonnes d'un point et par

la pente de la droite : l'indice de liquidit l

L

l g

S

par

lg 52

I I

A w

A lg T par

2)

\

W 2 T e ne ur en ea u

Fig. 7 - C ourbe de consis tance d'un soi

Limite de liquidit

Un point caractristique de la courbe de consis

tance a une teneur en eau proche de la limite de

liquidit w

L

, c'est celui qui, pour un cne de 60, a

un paramtre

= 0,06 bar. La teneur en eau c or

respondante est appele par les Sudois n o m b r e d e

f inesse

F .

Le nombre de finess e d'un sol es t donc la teneur en eau

pour laquelle l'enfoncement du cne standard (60 et

0,060 kg) est de 1 cm.

La f i g u r e 8 reprsente les courbes de consistance

de trois sols caractristiques obtenues avec les

cnes de 30 et 60.

Karlsson a montr qu'il existe une relation statistique

entre le nombre de finess e -F et l'indice de liquidit

I I

Sur une srie de sols trs divers (limons, argiles,

kaolin,

bentonite, latrite...) il a obtenu la relation

suivante :

C onnaissant les coordonn es d'un point de la

courbe de consis tance (w h) obtenu au cne de

60 et 0,060 kg, on peut obtenir la valeur du nombre

de finesse :

F = M. w + N (4)

109
http://cone/http://cone/

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TABLEAU 1

(D'aprs Karlsson [4].)

h/mm 0,0

0,1

0,2

0,3 0.4

0,5 0.6

0,7

0,8

0,9

7

1,21

1,20

1.19 1,18

1.17

1.16

1.15

1.14 1,14

1.13 M

3,5

3,4 3,2 3,0 2,9

2.7 2,6

2,5

2,3

2.2 N

8

1.12

1,11 1,11

1.10

1.10

1,09

1,09

1.07

1,07

1.06

M

2,1

1,9

1,8 1.7

1

1,6

1,4

1.3

1.2

1.1

1.0

N

9

1,05 1,05

1,04 1,04

1.03 1,03 1,02

1.01

1.01

1.00

M

0,9

0,8 0.7 0,6

0.5

0,4 0.3

0,3

0.2

0.1

N

10

1,00

1,00 0,99 0,99

0,98 0,98 0,97

0.97

0,96 0.96

M

0

+

0,1

+ 0,2 + 0,2

+

0.3

+

0.4 + 0,5

+

0.5

+

0,6

+

0,7 N

11

0,96

0,95

0,95

0,94

0,94 0.94

0,93

0,93 0,93

0,92

M

+ 0,7

+

0,8 + 0,9 + 0,9

+

1.0

+

1,1

+ 1.1

+

1.2

+

1,3

+

1.3

N

12 0,92

0,92 0,91

0,91 0,91 0,90

0,90

0,90 0,89 0.89

M

+ 1,4

+

1.4

+ 1,5

+ 1,5

+

1.6

+

1.7

+ 1.7

+

1,8

+

1.8

+

1.9

N

13 0,89

0,88 0,88

0,88 0,88 0,87

0,87

0,87

0,87

0,86

M

+ 1.9

+

2,0 + 2,0 + 2,1 2,1

+

2,2 + 2.2

+

2,2

+

2,3

+

2.3 N

14 0,86 0,86 0,86 0,85 0,85 0,85 0,85 0,84 0,84 0.84 M

+ 2,4

+

2,4 + 2,5 + 2,5

+

2,5

+

2.6 + 2,6

+

2,7

+

2,7

+

2.7 N

R elation entre h, en diximes de millimtre, M et N. M et N se rapportent la formule : F = M. w + N

o F = nombre de finesse pour la mthode du Swedis h Geotec hnica l Institute (SG I) 1 point, et

h = pntration du cne la teneur en eau w (cne 60 60 g)

TABLEAU 2

No

d'chantillon

Provenance

Nature

1

R iec-sur-Belon Vas e micace

2

Planc ot Silt verdtre

3

Autoroute

A 806 B

sond. 7

Marne

4 Cran

Argile

molle post-glaciaire

5

C ran

Argile


6

Palavas Argile


7 Valle

de

l'Aude

Argile


8 Bruz Sable pliocne argileux

9

C ran

Argile


10 Brest

Vase sableuse plastique

11 Venelles

Marne

12 Brest

Vase sableuse plastique

13 C ubzac-les-

Ponts

Argile molle

les coefficients M et N ne dpendant que de la

profondeur d'empreinte h obtenue pour la teneur en

eau w

M =

1.8

1,8 + 2 Ig 0,1 h

et N =

34.

Ig 0,1 h

1,8 + 2 Ig 0,1 h

Les valeurs de M et N en fonc tion de h sont repro

duites au tableau 1.

C ette dernire mthode de dtermination du nombre

de finesse partir d'un seul essai nous a sembl

intressante pour dterminer une valeur approche

de la limite de liquidit d'un sol et nous avons entre

pris une srie d'essais sur les sols indiqus dans

le tableau 2.

Les courbes de consistance ont t traces partir

des cnes de 30 et de 60. Les principales caract

ristiques d'identification sont portes dans le ta

bleau 3.

On a report sur la f i g u r e o les valeurs du para-

Q

mtre obtenues avec le cne de 30 pour la limite

de plas ticit w

p

et avec le cne de 60 pour la

limite de liquidit WL .

On remarque que le paramtre Q /h

2

n'a pas une

valeur constante pour les diffrents types de sols

leur limite de liquidit respective, bien que trois

chantillons seulement aient un indice de plasticit

infrieur 30.

110

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7/12

TABLEAU 3

No

d'chan

tillon

Limites

de

liquidit

W L

Indice

de

plasticit

'p

% d'l

ments

infrieurs

2/

a

s

p

q

d

g

a

n

Teneur

en

matires

organi

ques %

1

110

54

1 2,44

10

2 36 15 18 2,64 1

3 59 35 56 2,58 0

4 65 34 49 2,58 2

5 107 65 40 2,48 4

6 72 39 35 2,64

4

7 59 31

50

2,64

2

8 31 10

35

2,75

0

9 99 58 32 2,59

6

10 99 52 4 2,55

6.5

11 50 28 30 2,66 1

12 95 50 3 2,56

5,6

13 89 51 34 2,56 5

La rsistance au cisaillement non drain des sols

remanis leur limite de liquidit respective diminue

lorsque celle-ci augmente.

Le paramtre Q/h

2

obtenu avec le cne de 30 pour

la limite de plasticit est trs dispers et l'on ne

discerne pas de relation entre w

P

et

x

par.

On constate malgr tout qu'il y a une bonne corr

lation entre le nombre de finesse et la limite de

liquidit.

1 ir.

l e n i

t a

r

w

n

t

t

x L imi te de l iqui dit' ( )

t*

*

- X -

I

X

x

x

x X

X X

x

X

n 5 0 100

Te neur e n eau wV.

Fig.

9 - Valeurs de

x

par correspondant wp et WL

Sur les 13 couples de points nous avons en effet

obtenu les rgressions suivantes ( f i g . i o ) .

F = 0,91 w

L

+ 5,65 (6)

et w

L

= 1,088 F 5,44

le coefficient de corr lation r = 0,995.

Limite de plasticit

C ertains auteurs dont Razorenov [5] ont propos de

dterminer la limite de plasticit partir de l'essai

au cne. La norme G OS T 5184-49 (U.R .S.S.) prcise

en effet que la limite de plasticit est la teneur en

eau pour laquelle le paramtre Q /h

2

obtenu avec un

cne de 30 est gal 1,9 bar.

On constate sur la f i g u r e

que, suivant la pro

cdure utilise dans nos Laboratoires, le paramtre

Q /h

2

correspondant w

P

est infrieur et sa valeur

moyenne est gale 0,85 bar. Pour la clart de

l'expos, nous appellerons < nombre de plasticit P

la teneur en eau corres ponda nt Q/ h

2

= 0,85 bar

(cne de 30).

Les valeurs correspondantes de P ont t releves

sur les diffrentes courbes de consistance obtenues

sur les chantillons.

o

V ,

/ p F s 0 ,9 v, . 5, 65

a

r

i

ce

E F I

=ICI

ENT DE < O R R E L A T I O

M

r -

u,*vs

1,09F-

5,4*

0 50 100

L i m i t e d e l i q u i d i t w

L

7/24/2019 BLPC 33 Pp 105-116 Paute

8/12

6 0

50

0

30

20

10

3

a / /

S .

/ .

j>

m m

P= .

0,82

p

5 0

j>

m mm

m

s>

7

s>

7

CO

EFFICIENT

DE

CORRELATI ON

r 0,967

EFFICIENT

DE

CORRELATI ON

r 0,967

I

p

:

1,13

p -

a

00

10

20 30 40 50 60 70

Limite

de

plasticit

w

p

Fig. 11 - Relation entre le nombre de plasticit P

et la limite de plasticit wp

consistance, sont en relation troite avec les Limites

d'Atterberg

w

P

et

w

L

mesures partir des modes

opratoires classiques.

Derm in a t i on d u n omb r e d e p l a s t i c i t p a r u n e

mthade u n

p o i n t

:

Devant

l'intrt

que prsente la mthode un point

pour la dtermination rapide du nombre de finesse F

et de ce fait de l'valuation de la limite de liquidit,

nous avons recherch si une mthode semblable

tait applicable la dtermination du nombre de

plasticit P et donc l'valuation w

P

.

A partir des chantillons tudis, nous avons obtenu

l'quation de corrlation suivante entre

l'indice

de

liquidit (pente de la courbe de consistance) et le

paramtre P dtermins avec les cnes de 30.

I

4,85

(8)

30c) ~ .,495

Le coefficient de corrlation tant gal 0,77.

Avec un cne de 0,400 kg et pour la valeur de

^ = 0,85 bar, on obtient h =

0,685

cm (ou

h

2

= 0,47).

L'indice

de liquidit suivant la figure 7 peut gale

ment se dfinir de la faon suivante :

L

(30)

W P

lg

-47-

w P

2 Ig h 1,672

(9)

En galant les quations (8) et (9), on obtient

P =

1,495 w

9,70 Ig h

8,11

2 Ig h

0,177 2 Ig h

0,177

quation qui peut tre mise sous la forme

P = A. w + B

(10)

(11)

Les coefficients A et B dpendent seulement de la

valeur de h, enfoncement obtenu au cne de0,400kg

pour la teneur en eau w. Notons que si l'on utilise

le cne de 0,100 kg pour des teneurs en eau sup

rieures P, on a pour une teneur en eau quelcon

que :

h

2

0,400

0,100

h

z

(0.400) h

2

(0,100)

OU h

(cne

de 0,4 kg) = 2 h

(cne

de 0,100 kg) (12)

Les valeurs des coefficients A et B en fonction de h

sont indiques au tableau 4.

TABLEAU 4

h

(mm)

(cne 0,4 kg)

6 6,5

7

7,5 8

8,5 9

9,5

10

10,5

11

12

13

14

15

h

(mm)

(cne 0,1 kg)

4

4,5 5

5,5 6

6,5

7

7,5

A

1,08 1,03

0,99

0,95

0,92

0,89

0,86 0,84

0,82 0,80

0,79

0,76

0,73

0,71 0,69

B

0,41 0,15

+ 0,06

+ 0,24

0,40 0,54

0,66

0,77

0,87 0,96

1,04

1,19

1,32

1,42

1,52

Relation entre la profondeur de pntration h, exprime en millimtres, et les coefficients A et B se rapportant la formule

P = A. w + B

o P est le nombre de plasticit, caractristique voisine de la limite de plasticit wp , h est la profondeur de pntration

correspondant la teneur en eau w

112

7/24/2019 BLPC 33 Pp 105-116 Paute

9/12

EVALUATION DE LA RESISTANCE

AU CISAILL EMENT NON DRAINE (cohsion C

u

)

DES SOLS FINS SATURES INTACTS

Le cne de consistance permet d'valuer la coh

sion C

u

en de nombreux points d'un chantillon,

car, contrairement aux autres essais plus labors

(scissomtre de laboratoire, triaxial), il n'estprati

quement pas destructif.

La cohsion C

u

est value partir de la relation :

C u = k x

g

(1)

Les Sudois considrent que le scissomtre de

chantier permet de mesurer avec prcision la coh

sion C

u

des argiles molles, les risques de rema

niement tant trs rduits. Les valeurs des coeffi

cients k qu'ils proposent ont donc t obtenues en

considrant d'une part la valeur de C

u

mesure en

place u scissomtre de chantier et d'autre part la

valeur des paramtres Q/h

2

obtenus sur les chan

tillons d'un sondage voisin.

Ainsi, le coefficient k intgre le remaniement apport

par le prlvement et le transport des chantillons,

ce qui revient surtout attribuer une valeur du

coefficient k chaque type d'chantillonneur.

Dans l'tude d'Hansbo [1], deux chantillonneurs

pression et piston stationnaire ont t utiliss :

SGI IV et SGI VI

Sans dcrire ces chantillonneurs on peut les carac

triser par leurs indices de surface qui sont :

0,90 pour le SGI IV

et 0,52 pour le SGI VI

Les coefficients k obtenus par corrlation sont indi

qus au tableau 5.

TABLEAU 5

E chantillonneur

SG I IV SG I VI

C ne de 60

C ne de 30

0,25

1,0

0,20

0,80

Le Laboratoire Rgional de St-Brieuc utilise depuis

1964 un carottier piston stationnaire dont l'indice

de surface est gal 0,15 [6].

Nous avons tabli sur sept sites diffrents repr

sentant des sols varis, des corrlations entre les

essais suivants :

1 - Scissomtre de chantier,

2 - Scissomtre de laboratoire,

3 - Triaxial,

4

- Pntromtre de consistance.

C es essais, effectus en 1965 et 1966, ont port sur

des argiles molles (ran-R edon-P alavas) et sur des

vases d'origine marine (Brest-Lorient-Lannester-

Auray).

Notations utilises :

C

s c

: C ohs ion mesure au sc issomtre de chan

tier (bar)

C

s

; : C ohs ion mesure au scissomtre de Labo

ratoire (bar)

C

t

: C ohsion mesure au triaxial (essai U.U.)

(bar)

f - = Q /h

2

:

Paramtre de rsistance au cisaillement

mesur au pntromtre de consistance

(bar)

r : coefficient de corrlation

Les relations statistiques suivantes ont t obtenues

par la mthode des moindres carrs :

a ) S c i s so m r e d e c h a n t i e r - S c i s so m r e d e l a b o r a

t o i r e

( f i g . 2 a )

C omparaison portant sur 33 couples de valeurs :

C

s c

= 0,99 C + 0,045

C

s

/ = 0 (13)

r = 0,84

0 0

,1

0,2 0,3 0,4 0

,5

0,6 0,7

C S L

C o h e s i o n C

u

m e s u r e a u s c i s s o m t r e d e l a b o r a t o i r e

( ba r)

Fig.

12 a

113

7/24/2019 BLPC 33 Pp 105-116 Paute

10/12

C

S

c

c

m

c

u

il

r

o

Cu=

0. 8

^(Hansbo

1 1 1 1

x

|t

;

s.

1 1

1

U

1

Csc=0.553

a

*0,122

J f

-

y

r

y

r

/

.

* ^

t

s

t

COEFFICIENT OE CORRELATION

v

r - U,

0

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Paramtre

de

r sistance

au cisaillem ent .2, (

cne

30)

(bar) *

Fig.

12

b

b) Scissomr e d e chan t ie r - Pr omr e d e consis

t a n c e ( f i g. 12 b)

Comparaisonportantsur 52couplesdevaleurs avec

les cnesde 30

C

s o

=0,55 Q/h+0,122

Q/h

2

=0.894C

s c

+0,073

r =0,730

(14)

0,6

0,5

E

0,4

o

2

S.3

E

O

C

o

s

c

0,2

0,1

C

M 1 l

1

*

s

0.987

C ci 0LO53

C

Cu=0,85 ( Hensbo

\

u=0,85 ( Hensbo

s

s.

S L =

0,801 5 *0,010

I t' V

f

i

i

i

y^

f

t

t

t

t

C O E F F I C I E N T OFCOR RFL ATlOW

f =0,889

0

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0, 6 0,7

Paramtre de re sistance au cisaille ment is (cone30 )

(bar) *

Rg. 12c.

c ) Scissomr e d e L abo ra to i r e - Pr omre d e

consistance

1

-

Comparaison portant

sur

105 couples

de

valeur

avec lescnesde30( f i g . 12 c ,)

s

= 0,80Q/h

2

+0,010

Q/h

2

=0,987C

s ;

+0,053

r =

0,889

(15)

2 -

Comparaison portant

sur 23

couples

de

valeur

avec

le

cne

de

60( f i g . 12 c

s

)

C

s;

=

0,24 Q/h

2

+

0,0015

Q/h

2

=

3,28 C

s

,

+

0,029

r

=0,89

(16)

C S L

*

0,200

0,100

COEFFICIENT DE CORRELATION

r= 0,890

S.

=3

8

(

, 00.

19

SL

0,240 ^ 0 , 0 01 5

\

=

0,2

( Ha

nsbo)

\

\

,

t

0

0,100 0,200

Paramtre der sistanceau cisaillementS-

6 0 ' - 6 0 g r )

(bar)

h

Fig. 12C

2

d ) T r i a x i a l - r omr e d e cons i s tance ( f i g . 12 d )

Comparaisonportant

sur 32

couples

de

valeurs ave

les

cnes

de 30

C

t

=

0,74

Q/h

2

+

0,044

Q/h

2

=

1,038

C, +

0,014

r =

0,877

(17)

e) T r i a x i a l - Scissomr e d e l abo ra to i r e ( f i g. 12 e)

Comparaison portantsur 34couplesdevaleurs

C

s/

=0,94C

t

+0,008

C, =0,828C

sZ

+0,045 (18

r

=

0,88

i 14

7/24/2019 BLPC 33 Pp 105-116 Paute

11/12

0,7

(bar)

Fig.

12 d

C S L

0 01 0, 2 0, 3 0, 4 0,5 0,6 0, 7

C o h s i o n C

u

me su re au triaxial (ba r)

Fig.

12 e

Avant tout commentaire des relations statistiques

(13) (18), il est ncessaire de rappeler que ces

essais ont t excuts au cours d'tudes courantes

et certains facteurs ont pu amplifier l'htrog

nit du sol. Nous pensons plus particulirement aux

conditions de transport de ces chantillons d'argile

molle de sensibilit voisine de 10. Il faut galement

noter que le volume de sol test lors des diffrents

essais tant trs variable, la nature mme du sol

peut introduire une dispersion supplmentaire (argile

molle ou vase contenant des lits de sable, des vg

taux ou quelquefois des zones plus molles).

Si,

par exemple, on note une trs bonne relation

entre les cohsions mesures aux scissomtres de

laboratoire et de chantier (relation n 13), il n'en

est plus de mme entre scissomtre de chantier

et pntromtre de consistance (relation n 14) o

l'on ne retrouve plus une valeur du coefficient k

voisine de celle indique au tableau 5. Le coefficient

de corrlation est galement mdiocre.

Par contre, les relations 15, 16 et 17 entre pntro

mtre de consistance et scissomtre de laboratoire

ou triaxial, les essais tant effectus sur les mmes

chantillons, indiquent qu'il existe une relation troite

entre la cohsion du sol value au scissomtre de

laboratoire ou celle value au triaxial et le para

mtre Q/h

2

obtenu au pntromtre de consistance

(coefficient de corrlation voisin de 0,9). Le terme

constant de l'quation est en gnral trs faible et

de

l'ordre

de 0,010 bar et l'on constate que l'on

peut retenir pour le cne de 30 la valeur de

k = 0,80 dans le cas d'un bon prlvement.

Mais, le nombre des points de comparaison tant

rduit pour le cne de 60, il

n'est

pas possible

d'infirmer ou de confirmer les valeurs indiques au

tableau 5.

C O N C LU S I O N

Le pntromtre de consistance, la suite des

tudes entreprises par les Sudois, nous apparat

comme un appareil tout indiqu dans les tudes de

routine pour obtenir rapidement un certain nombre

de caractristiques gotechniques usuelles avec une

assez bonne prcis ion. Il peut permettre galement

d'tablir, par interpolation, un profil dtaill partir

d'un nombre restreint d'essais effectus suivant des

modes opratoires et des procds classiques o

l'empirisme a une part trs rduite :

pour la dtermination de la cohsion C

u

d'une

argile sature intacte, jusqu' pratiquement 1 bar ;

pour l'valuation de la sensibilit d'une argile, la

faible quantit de sol utilise dans l'essai permettant

la dtermination rapide de la cohsion C

u

de

l'argile

remanie ;

pour l'valuation de la limite de liquidit w

L

par

l'intermdiaire du nombre de finesse F dfini par les

Sudois. La mthode un point, propose par

Karlsson, peut galement tre retenue pour les

essais de routine car nous avons constat sur une

srie de 40 essais que

l'cart

moyen entre la valeur

relle de F dtermin d'aprs la courbe de consis

tance et les valeurs individuelles dduites de cette

mthode tait de 0,14 point, l'cart-type tant

gal 1,25 point.

C omme l'a exprim Karlsson :

C ette mthode conduit des carts centrs sur la va

leur relle en moyenne et la dispersion est faible.

pour l'valuation de la limite de plasticit w

P

par

extension de la mthode de Karlsson, en dfinissant

115

7/24/2019 BLPC 33 Pp 105-116 Paute

12/12

une valeur proche de wp : le nombre de plasticit P

qui serait d'aprs notre tude statistique la teneur

en eau du sol remani correspondant un para

mtre de rsistance au cisaillement obtenu au cne

de 30, T par = 0,85 bar. Une mthode un point

est galement propose.

Rdig

en 1967.

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

[1 ]

S.

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des Sols

-

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1962 -

Traduc t ion

L . C . P . C . n 63-4.

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c a r o t t i e r

p i s t o n

st a t i o n n a i r e - B u l l e t i n

de

L i a i s o n

des

Laboratoires

R o u t i e r s n 2 0, 1966.

116

BLPC 33 Pp 105-116 Paute

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