PRESSIOMETRE MENARD

I. PRINCIPE DE LESSAI PRESSIOMETRIQUE MENARD

MICRO HISTORIQUE

Lide premire revient un ingnieur Allemand dans les annes 1930. Mais cest Louis Mnard qui en 1957 a su mettre au point, non seulement un appareil simple: le CPV Type G, mais aussi une mthode de mesure et dexploitation. Cest ce qui a ouvert de nouvelles voies dans les tudes de fondations.

CPV Type G

Type GA

Type GX

PRINCIPE

Cest un essai dit "in situ" contrairement aux essais en laboratoire.

Le principe est simple, il consiste introduire dans un forage une sonde dformation cylindrique (figure 1).

Figure 1

On applique une force et on mesure la dformation du terrain, on obtient une courbe (figure 2).

Figure 2

On la dcoupe en plusieurs zones :

- mise en contact

- phase pseudo-lastique

- zone des grandes dformations

On en dduit plusieurs caractristiques :

- le module de Mnard : Em

- la pression limite : Pl

- la pression de fluage : PfII. LE MATERIEL

dformation cylindrique : cylindre en acier revtu dune gaine en caoutchouc

Ce sont les sondes qui se dclinent en diamtre 44, 60 et 70 force applique : gaz comprim (azote), source dnergie simple et facile utiliser, dans une bouteille spare

contrle de la force et dformation : par le C.P.V.: le Pressiomtre APAGEO Type MENARD, via le: volumtre et les manomtres (figure 3)

Figure 3

LA SONDE

Cas simple de la sonde 32 monocellulaire, o la gaine caoutchouc est fixe par 2 bagues sur le corps en acier, crant ainsi une seule cellule (figure 4)SONDE 32 MONO CELLULAIRE

Figure. 4

Thoriquement la dilatation est cylindrique, mais en ralit il y a ce quon appelle les "effets de bord" (figure 5) qui crent une dformation en partie longitudinale au lieu d'tre parfaitement cylindrique et radiale.

EFFETS DE BORDS

Figure. 5

Pour palier cet effet de bord, on a eu l'ide d'pauler la cellule de mesure sur des cellules de gardes, qui elles ne mesurent pas et qui peuvent tre indiffremment remplies d'air ou d'eau, c'tait la sonde E (figure 6). Ces cellules de garde permettent d'appliquer une contre pression sur les bords de la cellule de mesure, donc d'viter les effets de bord.

Figure 6

Mais en fait, c'est la sonde G qui est utilise depuis 30 ans (figure 7), mise au point par Louis MENARD pour des raisons pratiques et conomiques, base sur le mme principe, l'astuce c'est que les cellules de gardes ne sont pas l physiquement, mais se situe entre la cellule centrale de mesure et la gaine qui coiffe l'ensemble. Cette gaine est plus paisse et souvent renforce.

Figure 7

Avantages sonde G :- 2 tuyaux (eau, air) au lieu de 4

- montage facile

- plus rsistante l'clatement

Diffrents types :Il existe de nombreux types de gaines pour s'adapter aux diffrents types de terrain, les plus utilises sont les sondes lamelles mtalliques.

Quand ces renforts ne sont pas suffisants, on utilise un tube lantern, c'est un tube en acier dans lequel on introduit la sonde. La dformation du tube est rendu possible grce des fentes longitudinales sur la circonfrence du tube.

LE PRESSIOMETRE

Il permet d'appliquer la pression par palier, de mesurer la dformation c'est--dire le volume inject dans la cellule de mesure.

Le pressiomtre APAGEO est trs proche du CPV type GX MENARD.

Il comporte des tubes en rilsan et des tubulures jumeles, et il est d'accs facile.

Figure 8

LES TUBULURESElles transmettent l'eau et l'air la sonde. A l'origine ce sont des tubulures coaxiales constitues de deux tubes :

une gaine noire robuste transmet la pression de gaz

une gaine plus fine est glisse l'intrieure de la gaine noire, et sert conduire l'eau

Depuis 1986 APAGEO a mis au point un nouveau systme de tubulure, ce sont les tubulures jumeles, constitues de deux tuyaux mis cte cte, dont les circuits sont compltement indpendants.

Avantages :

L'avantage par rapport aux coaxiales, c'est qu'il n'y a plus de mlange possible entre l'air et l'eau, la mesure est donc plus fiable.

Le montage est galement beaucoup plus simple et moins cher.

Inconvnients :

Lgre dilatation en forte pression, ce qui entrane un essai de calibrage, que l'on verra ultrieurement.

III. LA MISE EN OEUVRE

Avant toute chose il faut faire la purge du circuit de la cellule de mesure (exempte d'air).

On doit ensuite faire deux talonnages :

Parce qu'une gaine en caoutchouc rsiste la dformation, la pression utilise pour cette dformation ne doit pas tre assimile la rsistance du terrain. On va donc la mesurer pour la soustraire plus tard.

On place la sonde au niveau du CPV et on la gonfle par palier de pression exactement comme un essai normal.

C'est ce qu'on appelle un "essai l'air libre ou inertie" (figure 9).IV. ETALONNAGE OU ESSAI A L'AIR LIBRE

Figure 9

Le deuxime talonnage est d une lgre dilatation du circuit de mesure (eau). Lorsque l'on monte en pression, tout se passe comme si on injectait du volume dans la sonde, on fausse donc la mesure.

La mesure consiste placer la sonde dans un tube en acier indformable.

On gonfle la sonde, une fois au contact le volume mesur correspond la dilatation du circuit d'eau CPV + tubulure.

C'est ce qu'on appelle un "essai de calibrage" (figure 10).V. ESSAI DE CALIBRAGE

Figure 10

VI. PRESSION DIFFERENTIELLEOn va introduire une notion de premire importance: la PRESSION DIFFERENTIELLE (figure 11)Dans la sonde:

Pour cela on va revenir sur la fonction interne de la sonde G.

Pour que la mesure se fasse correctement, il faut que la cellule de mesure soit en contact avec le terrain. Or s'il y a la mme pression dans la cellule de mesure et dans les cellules de gardes, on s'aperoit que la membrane centrale ne bougera pas. Il faut donc une pression plus faible dans les cellules de garde.

Combien faut-il d'cart?

Cela dpend uniquement de la membrane centrale, il suffit de mesurer la pression ncessaire sa dformation, exactement comme lors de "l'essai l'air libre" que l'on vient de voir. En pratique on utilise souvent 0.5 bar, en ralit cela varie de 0.3 0.6 bars. On prend malgr tout un coefficient de scurit de 2, c'est--dire de 1 bar.

CET ECART DE PRESSION DOIT ETRE VERIFIER A TOUT MOMENT DE L'ESSAI:

En fonction de la justesse du rglage, plusieurs cas peuvent se produire:

Figure. 11

Vous allez me dire pas de problme il suffit d'introduire dans le circuit de pression un rgulateur, qui fait chuter la pression de 1 bar. C'est effectivement le rle du clapet diffrentiel.

Mais ce niveau un autre phnomne entre en jeu.

La PRESSION HYDROSTATIQUE (ici la pression due la colonne d'eau).

Vous connaissez ce phnomne intuitivement. Prenons l'exemple d'un sous-marin qui descend grande profondeur, s'il descend trop profond il va s'aplatir comme une crpe sous l'effet de la pression.

C'est le mme principe qui est utilis par les chteaux d'eau, plus il est haut plus vous aurez de pression la sortie de votre robinet. (figure 12)

Cette pression ne dpend que de la hauteur d'eau:

10 mtres de hauteur d'eau nous donne 1 bar de pression.Ici la hauteur est prise entre le milieu du CPV et le milieu de la sonde. (figure 13)

Il faut donc rgler sur le pressiomtre la diffrence de pression entre l'air et l'eau pour que l'cart dans la sonde reste bon, c'est ce qu'on appelle la pression Figure 12

Figure. 13

QUELQUES EXEMPLE DE CALCUL DE LA PRESSION DIFFERENTIELLE:

HAUTEUR

CPV + SONDE

(mtres)PRESSION COLONNE D'EAU

(bars)PRESSION DIFFERENTIELLE CPV

(bars)ECART DANS LA SONDE (bars)

0

5

10-1

20

30

Tableau 14

VII. REALISATION DE L'ESSAI

Le plus dur tant fait, nous allons pouvoir passer la ralisation de l'essai.A ce stade nous avons effectu :

- la purge

- l'essai l'air libre

- l'essai de calibrage

- Le rglage de la pression diffrentielle pour la hauteur de l'essai (Tableau 14)Il nous reste descendre la sonde dans le forage.

L'essai proprement dit consiste appliquer des paliers de pression et de relever la valeur du volume 1s, 15s, 30s et 60s. Le pressiomtre est maintenant prs pour le premier test, dont le descriptif est donn dans le MODE OPERATOIRE PRESSIOMETRE, consulter conjointement avec la Norme NF P 94-110-15

200

SOL

VOLUME

Azote

Peau >> Pgaz

Pgaz >= Peau

EAU

Pgaz-Peau =-2xPmembrane

AIR

SOL

SOL

FORMATION PRESSIOMETRE

2009

0

SOL

o

V

o

l

u

m

e

(

c

m

3

)

Pression (MPa)

0

0

V

1

.

5

VOLUME

Azote

700

EAU

AIR

SOL

l

u

m

e

(

c

m

3

)

S

O

L

P

r

e

s

si

o

n

(

M

P

a

)

APAGEO SEGELM - Mode opratoire PRESSIOMETRE MENARD

p. 29