Reconnaissance et essais géotechniques -...

95
Transparent-1 Reconnaissance et essais Reconnaissance et essais g g é é otechniques otechniques Bilan des 11J021 et 11P061 Bilan des 11J021 et 11P061 Reiffsteck Ph. Reiffsteck Ph. LCPC LCPC dept dept . GER groupe CSROG . GER groupe CSROG

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Reconnaissance et essais Reconnaissance et essais ggééotechniquesotechniques

Bilan des 11J021 et 11P061Bilan des 11J021 et 11P061

Reiffsteck Ph.Reiffsteck Ph.LCPC LCPC deptdept. GER groupe CSROG. GER groupe CSROG

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

• Objectifs

• Prélèvement– CPS– Laval– Nouveau carottier

• Anisotropie

• Essais mécaniques– Triaxial in situ– Pressiomètre autoforeur– Chargement de pointe– Perméafor – Paramètres de forage

• Normalisation– réflexion sur l’influence des nouvelles normes européennes

PlanPlan

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

bar

bar

bar

bar

Lois de comportement

Essais de laboratoire

Sites ou ouvrages expérimentaux

Méthodes et outils de calcul

Calculs

Essaisin situ

MEF

Mesures

Analyse numériqueRecherchefinalisée en

Géotechnique

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Besoins de la pratiqueBesoins de la pratique

• Compréhension du comportement du matériau selon le type d’essai

Rigidité

déformations ε10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 ε

σq

p'

zone IIIS.E.L.

zone IIzone I

εp

E1

E2

εp

E1

E2zone I zone II zone III

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Besoins de la pratiqueBesoins de la pratique

• Détermination des modules de déformation

Mod

ule

de d

éfor

mat

ion

triaxiaux classiques, oedomètres

déformations ε10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

colonne résonnante

triaxiaux de précision

bender

mesures locales

tunnels

fondations

murs de soutènement

essais classiques, pénétromètre

onde de surfacedown et cross hole pressiomètre autoforeur, essai de plaque

en fond de trou

Labo

rato

ire

In si

tu

100

remblais sur sols

compressibles

3

LCPC

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Actions entreprises :Actions entreprises :PrPrééllèèvementvement

• CPS (LR Rouen – LCPC)• Laval (LR Rouen – LCPC)• Nouveau carottier (LCPC – LR Rouen – LREP – LR Blois)

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CPSCPS• phasage du carottage = n’est pas stationnaire

descente fonçage accouplement remontée

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Effet du prEffet du prééllèèvementvement

– l’échantillon est remanié (cas du CPS)

• à sa partie supérieure sur 2 diamètres,

• à sa partie inférieure sur 1 à 2 diamètres

• sur sa périphérie uip>uic d’oùtransfert d ’eau

Conséquence éliminer la périphérie et travailler en gros diamètres

stationnaire?

tube ducarottier

étui

D3

D1

D2

troussecoupante

α

D4

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Effet du prEffet du prééllèèvementvement

• Effet sur la caractérisation mécanique

q

p'

bonne qualitéS.E.L.

in situ

Esec ou G (MPa)

εv ou

10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

0

100

200

300

400

mauvaise qualité

ε

Eini

u

q

Bothkennar clay(Smith et al., 1992)

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Carottier UniversitCarottier Universitéé LavalLaval

• Plan

202

660

dents et couteaux guides intérieurs

guides extérieurssoupapetige d'accrochage

Coupe

• Vue du carottier de Rouen (CECP/LRPC)

Tube extérieurTube intérieur

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Carottier UniversitCarottier Universitéé LavalLaval

• Principe d’utilisation

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Carottier A+Carottier A+

• À boisseau sphérique

descentefonçage

accouplementobturationremontéeforage

ou

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Carottier A+Carottier A+

• Boisseau sphérique

15 cm

50 cm

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Carottier A+Carottier A+

• ergonomie et premiers essais 10/03/2010 (CECP Angers, LRPC Rouen, Blois)

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Actions entreprises :Actions entreprises :AnisotropieAnisotropie

• Marnes (LR Aix)• Inhérentes et induites (LCPC)

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Source: www. flatplanet.wikispaces.com

Sédimentationpar couches

complexicité structurelle des sols -> comportement anisotrope

Surcharges 1

Surcharges 2

TYPE 2

Surcharge 2 > Surcharge 1

TYPE 1

Surcharges naturellesLa formation de l’anisotropie des sols

AnisotropieAnisotropie

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

l’anisotropie se trouve souvent dans le sol …

AnisotropieAnisotropie

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

AnisotropieAnisotropie

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

0 50 100 150 200 250

couches inclinées à 45°couches verticalescouches horizontales

p' (kPa)

n

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

0 50 100 150 200 250

couches inclinées à 45°couches verticalescouches horizontales

p' (kPa)

n

0

20

40

60

80

100

120

140

0 20 40 60 80 100 120 140

p'=50kPap'=100kPap'=150kPap'=200kPa

EPROUVETTE DE TYPE 2

G90 (MPa)

G0 (MPa)

SOL ISOTROPE

α=45

α=0

α=90

α

σ1

σ3

0

50

100

150

200

0 50 100 150 200 250

p'=50kPap'=100kPap'=150kPap'=200kPa

EPROUVETTE DE TYPE 1

G90 (MPa)

G0 (MPa)

SOL ISOTROPE

α=45

α=0

α=90α

σ1

σ3

Etudes avec plusieurs types de sols, par exemple :

• argile naturelle anisotropiquement consolidée: Wolf K. (1945), Barden L.[1963], Sékiguchi H.[1977], Magnan J.P.[1982], Newson T.A.[1997], Houslby G.T. [2005] etc.

• sol remanié en laboratoire: Murthy K.[1979], GerrardC.[1982], etc.

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

AnisotropieAnisotropie

• Dégradation des modules des éprouvettes de type 1

0

2

4

6

8

10

12

-90 0 90 180 270

θ °

G (MPa)Argile de Cubzac-les-Ponts (Nguyen Pham, 2008)anisotropie induite - type 1anisotropie inhérente - type 2

pas de données

ExtensionCompression

0

50

100

150

200

250

300

350

400

γ (%)

G (MPa)

α=90 Σ⎡ριε1α=45 Σ⎡ριε4α=0 Σ⎡ριε6α=30 Σ⎡ριε8α=60 Σ⎡ριε10isotrope Σ⎡ριε12

10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

isotrope

α=0

α=30α=45

α=60

α=90

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

γ (%)

G/Gmax

α=90 Σ⎡ριε1α=45 Σ⎡ριε4α=0 Σ⎡ριε6α=30 Σ⎡ριε8α=60 Σ⎡ριε10

10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

Modèle de Fahey et Carter

Vertical Horizontal

1

2

3

6

78

9

10

1113

5

12

0

50

100

0 50 100

p' (kPa)

q (kPa)

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

AnisotropieAnisotropie

• Surfaces de charge expérimentales pour les éprouvettes anisotropes

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

p'/p'c (kPa)

q/p'c (kPa)

Argile de Cubzac-les-Ponts (Nguyen Pham, 2008)Argile de Cubzac-les-Ponts (Shahanguian, 1981)anisotropie induite - sol type 1anisotropie inhérente - sol type 2

état initial

axe Ko

1,10

1,15

1,20

1,25

1,30

1,35

1,40

1,45

0 45 90

Type 1Type 2

α (degré)

M

α

σ1

σ3

• Variation du paramètre d'état critique M en fonction de l'inclinaison des couches

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Actions entreprises :Actions entreprises :Essais mEssais méécaniquescaniques

• Triaxial in situ (LCPC)• Pressiomètre autoforeur (LR St Brieuc – LCPC)

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Essais triaxiaux in situEssais triaxiaux in situ

5

1

3

49

7

6

8

2

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Essais triaxiaux in situEssais triaxiaux in situ

6 7

8

9

1

2

5

4

36 3

6

7 1

2

8

1

5

7 2

49

cellule Bishop Wesley pressiomètre autoforeurtriaxial en place

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Essais triaxiaux in situEssais triaxiaux in situ(LCPC (LCPC --CECP RouenCECP Rouen))

piston

membrane

capteur

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

DescriptionTRIAXIAL IN SITU

Boîtier des conditioneurs,Partie haute de la sonde :

- Système d’application de la pression verticale,- Système de mesure de la pression vertical et

du déplacement vertical.Partie centrale de la sonde :

- Système d’application de la pression radiale,- Système de mesure de la pression radiale,

pression interstitielle et des déplacements radiaux.

Partie basse de la sonde :- Trousse coupante,- Système de mesure des déplacements

verticaux.

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Essais triaxiaux in situEssais triaxiaux in situ

Essai triaxial in situ

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Système de montage TRIAXIAL IN SITU – Étude en cuve au LCPC

1. T.I.S2. Cuve3. Poutres de soutien 4. Bâti5. Tige

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

p' - q, série 3, η = 1

y = 0,9788x - 25,707

0

30

60

90

120

150

0 50 100 150 200

p' (kPa)

q (kPa)

TRIAXIAL IN SITU – Étude en cuve au LCPC

RésultatsFonçage Mise en contact Relaxation

Consolidation Chemin de contraintes

La validation en cuve s’est bien passée, même nous avons quelques problèmes de capteurs (les signaux des capteurs à effet Hall n’étaient pas uniformes, le déplacement des capteurs axiaux dans la trousse coupante, déplacement radial)

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Étude expérimentale à Cubzac-les-PontsTRIAXIAL IN SITU

Octobre 2006, à Cubzac-les-Ponts

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Le pressiomLe pressiomèètre autoforeurtre autoforeur

Pression latérale en kPa

V en mm3

10 100 1000 10000

50

100

200

150

pressiomètre autoforeurpressiomètre Ménard

σho

phase élastique

phase remaniée

EN ISO 22476-6

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Le pressiomLe pressiomèètre autoforeurtre autoforeur

différents élancements

pénétromètre latéral perméamètre

sonde hexagonale scissomètre

mais aussi sonde frottante, sonde gammadensimétrie

Les différents appareils développés sur les PAF du LR de St Brieuc

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Le pressiomLe pressiomèètre autoforeurtre autoforeur

dpa. b. c. d.

Les différents outils (à étage, papillon, jet central, jets périphériques)

Les différents outils utilisés sur les PAF du LR de St Brieuc

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

SystSystèème de dme de déésagrsagréégationgation

• Outil désagrégateur prototype pour validation - prototype of water jetting tool

? ?

? ? 53 degα

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

SystSystèème de dme de déésagrsagréégationgation

• Question en suspend – Problem still pending :– distance du tranchant à l’outil– Vitesse de fonçage

h hdp

Références :• ISP1 à ISP4• Benoît J., (1983) Analysis of self-boring pressuremeter tests in soft clay, PhD thesis Stanford university, Palo Alto California, x pages

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• Validation - validation– Essais en cuve ou cylindres PVC

– Différents matériaux – different soils : sable –sand (B2), limon - silt (A1)

– États de densité – density : 80, 95 et 100 % de l’OPN

– Vitesse d’enfoncement – insertion speed : 50, 100 et 200 mm/mn

– Pression d’eau – water pressure : 5, 10 et 15 MPa

– 4 ou 8 buses – 4 or 8 noszzles– Longueur trousse - length

SystSystèème de dme de déésagrsagréégation gation

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

SystSystèème de dme de déésagrsagréégationgation

• 1ère série sur limon• 4 buses droites

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 5 10 15 20 25 30Effort (kN)

Enf

once

men

t (m

m)

A1 p=5MPa v=100mm/mn

A1 p=10MPa v=100mm/mn

A1 p=5MPa v=200mm/mn

A1 p=10MPa v=200mm/mn

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

SystSystèème de dme de déésagrsagréégationgation

• 1ère série sur sable• 4 buses droites• Différentes trousses : L=154 mm

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 10 20 30 40 50

Effort (kN)

Enf

once

men

t (m

m)

B2 p=10MPa v=100mm/mn trousse 1B2 p=10MPa v=100mm/mn trousse 2B2 p=15MPa v=100mm/mn trousse 3V=50 mm/mn

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

SystSystèème de dme de déésagrsagréégationgationBuse : 4 jets inclinés

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 5 10 15Effort (kN)

Enfo

ncem

ent (

mm

)

A1 p=5MPa v=50mm/mnA1 p=10MPa v=50mm/mn

A1 p=15MPa v=50mm/mn

Buse : 4 jets inclinés

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 5 10 15Effort (kN)

Enfo

ncem

ent (

mm

)

A1 p=5MPa v=200mm/mn

A1 p=10MPa v=200mm/mn

A1 p=15MPa v=200mm/mn

• 2ème série sur limon,• 4 buses inclinées

V=50 mm/mn

V=200 mm/mn

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-39

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

SystSystèème de dme de déésagrsagréégationgation

• 2ème série sur sable• 8 buses inclinées• 4 buses inclinées

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 5 10 15 20 25 30 35

effort (kN)

prof

onde

ur (m

m)

50 MPa + 95% OPN100 MPa + 95% OPN50MPa + 100% OPN100 MPa + 100% OPN

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

SystSystèème de dme de déésagrsagréégationgation

• Constatation après essais– déformation des couches selon vitesse et densité

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-41

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

SystSystèème de dme de déésagrsagréégationgation

• Constatation après essais– déformation des couches selon vitesse et densité

•Benoît J., (1983) Analysis of self-boring pressuremeter tests in soft clay, PhD thesisStanford university, Palo Alto California, x pages

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-42

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Essais in situEssais in situ

80 mm

132 mm

déplacement radial

Capteur de force

pression d'injection

pression interstitielle

pression de la cellule

PAF2000

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

ConclusionsConclusions

Remerciements : Les auteurs tiennent à remercier Olivier Jean, Nicolas Rouxel, Yves Canépa, Carl Calmo pour leur aide précieuse.

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-44

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

b

a

iterative method intact zone

0

1

2

3

4

5

6

60 75 90V (m/s)

dept

h (m

)

it é ra t ion 22

it é ra t ion 15

it é ra t ion 10

it é ra t ion 5

it é ra t ion 4

it é ra t ion 3

it é ra t ion 2

it é ra t ion 1

me a sure s

(a)

0

1

2

3

4

5

6

7

0 1 0 2 0 3 0In itia l s hear modulus G0 (MPa)

dept

h (m

)

intac t z oneembankment B

(b)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 1 2 3 4 5 6ε r (% )

cell

pres

sure

(kP

a)

1 s t load ing1s t unload ing1s t re load ing2nd load ing2nd unload ing

(a)

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6ε r (% )

shea

r mod

ulus

G (k

Pa)

1 s t load ing1s t unload ing1s t re load ing2nd load ing2nd unload ingD H P A F 2 00 0

(b )

0

1

2

3

4

5

6

7

0 20 40Initia l shear modulus G0 (M P a)

dept

h (m

)

D H P A F2000B ERC A

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-45

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Mode opératoire de l’essai1. Réalisation d’un essai de pénétration statique classique : EN ISO 22476-1

(2006)2. Phase de relaxation3. Chargement par palier (10 paliers)4. Déchargement par paliers

Essai de chargement de pointeEssai de chargement de pointe

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

MatMatéérielsriels

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Validation de lValidation de l’’essai de chargement de essai de chargement de pointepointe

Mise en œuvre expérimentaleSite expérimental de Merville : argile des FlandresSite d’Utrecht (site réel) : sable (Pays-Bas)Site du Havre (STEP) : sable_échec de la campagneSite expérimental de Limelette : sable, limon et argile (Belgique)

Modélisation physique : Centrifugeuse

Modélisation numérique : Plaxis

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Le site de Le site de LimeletteLimelette : int: intéérêtrêt

Présence de plusieurs types de solCouche de limon : 2.2-6.2 mCouche d’argile très hétérogène : 6.2-8.2 mCouche de sable : 8.2-17 m

Large campagne d’essais in situ et au laboratoire :CPT (pointe électrique; pointe mécanique), SPT, PMT, DMT,…TriaxialSASW, SCPT

Des essais de pieux ont été réalisés Pieux vissésPieux préfabriqués battus

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-49

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

4 m

6 m

Zone CLT

CPT 10 cm2

CPT 15 cm2

CLT

Zone retenue Zone retenue et nouveaux et nouveaux sondages rsondages rééalisalisééss

1 CPT (10 cm1 CPT (10 cm22) jusqu) jusqu’à’à 18 m de profondeur18 m de profondeur1 CLT (15 cm1 CLT (15 cm22) jusqu) jusqu’à’à 18 m de profondeur18 m de profondeur1 CPT (15 cm1 CPT (15 cm22) jusqu) jusqu’à’à 18 m de profondeur18 m de profondeur

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-50

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-51

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-52

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

DDéépouillement des essais rpouillement des essais rééalisalisééss

1. Pénétrogrammes2. Courbes de dissipation3. Programme de chargement4. Courbes de chargement5. Correction du déplacement mesuré6. Courbes de mobilisation de frottement7. Charge limite qCLT et frottement limite fs CLT

8. Calcul des modules CLT

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-53

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

PPéénnéétrogrammestrogrammes

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0 100 200 300 400

F rottement latéral local fs  (kP a)

Profondeur (m

)

C P T_15 cm2

C P T_10 cm2

S ite  de  L imeletteavril 2010

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0 5 10 15 20 25 30 35 40

R és is tance  de  pointe  qc  (MP a)

Pro

fondeur (m

)

C P T_15 cm2

C P T_10 cm2

S ite  de  L imeletteavril 2010

Limon

Argile

Sable

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-54

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1 10 100 1000

Log Temps (s)

P/qc

2 m3 m5 m6 m7 m8,2 m9 m9,5 m10 m11 m12 m13 m14 m15 m16 m17 m18 m

Courbes de dissipation (rapport P/Courbes de dissipation (rapport P/qqcc Vs Log temps)Vs Log temps)

Déblocage des tiges

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-55

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Programme de chargement en fonction du tempsProgramme de chargement en fonction du temps

0

5

10

15

20

25

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Temps (s)

Pre

ssio

n ap

pliq

uée

sur l

a po

inte

(MP

a)

Programme de chargement à 18 m

0

5

10

15

20

25

30

35

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Temps (s)

Dép

lace

men

t de

la p

oint

e (m

m) Evolution du déplacement de la pointe à 18 m

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-56

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Courbes de chargement de pointe (non corrigCourbes de chargement de pointe (non corrigéées)es)

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

déplacement brut (mm)

Pres

sion

app

liqué

e su

r la

poin

te (M

Pa)

2 m3 m4 m5 m6 m7 m8 m9 m9,5 m10 m11 m12 m13 m14 m15 m16 m17 m18 m

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

déplacement brut (mm)

Pre

ssio

n ap

pliq

uée

sur l

a po

inte

(MP

a)

8 m9 m9,5 m10 m11 m12 m13 m14 m15 m16 m17 m18 m

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

déplacement brut (mm)

Pre

ssio

n ap

pliq

uée

sur l

a po

inte

(MP

a)

2 m3 m4 m5 m6 m7 m_argile

Charge et déplacementmesurés à 60s, à la fin de chaque palier de chargement

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-57

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

5. Correction du d5. Correction du dééplacement mesurplacement mesuréé

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

déplacement (mm)

Pre

ssio

n ap

pliq

uée

sur l

a po

inte

(MP

a)

déplacement brut

déplacement corrigé

Essai CLT à 5 m

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

déplacement (mm)

Pre

ssio

n ap

pliq

uée

sur l

a po

inte

(MP

a)

déplacement brut

déplacement corrigé

Essai CLT à 18 m

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

déplacement (mm)

Pres

sion

app

liqué

e su

r la

poin

te (M

Pa)

déplacement brut

déplacement corrigé

Essai CLT à 8,2 m

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

déplacement (mm)

Pres

sion

app

liqué

e su

r la

poin

te (M

Pa)

déplacement brut

déplacement corrigé

Essai CLT à 12 m

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-58

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Courbes de mobilisation de frottementCourbes de mobilisation de frottement

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

déplacement corrigé (mm)

Frot

tem

ent l

atér

al fs

(kPa

)

2 m3 m4 m5 m6 m7 m8 m9 m9,5 m10 m11 m12 m13 m14 m15 m16 m17 m18 m

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-59

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

P (MPa)

Δh (mm)0

Courbe de chargementq CLT

Charge limite de l’essaide chargement de pointe

Frottement latéral limitesur le manchon

fs (MPa)

0

Courbe de mobilisation de frottement

Δh (mm)

fs limite

Charge limite Charge limite qqCLTCLT et frottement latet frottement latééral limite ral limite fsfs CLTCLT

• Pour chaque essai CLT, 3 modules sont calculés• Le module tangent initial E0 CLT

• Le module à 50 % de chargement• Le module de déchargement Ed CLT

Transparent-60

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

0 20 40 60 80 100 120 140

Module E (MPa)

Pro

fond

eur (

m)

E0 CLT_corrigé

E50 CLT_corrigé

Ed CLT_corrigé

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

Prof

onde

ur (m

)

q CLT/qc

Limon

Argile

Sable

SynthSynthèèse : modules et charges limitesse : modules et charges limites

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

0 5 10 15 20 25

Résistance (MPa)

Pro

fond

eur (

m)

q CLT qc

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-61

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Rapport qCLT/pl

Pro

fond

eur (

m

q CLT/pl1

q CLT/pl2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0 10 20 30

Résistance (MPa)

Pro

fond

eur (

m

q CLT

II.II. Comparaison avec les essais PMTComparaison avec les essais PMT

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0 1 2 3

Pression limite (MPa)

Pro

fond

eur (

m)

pl1

pl2

LimonMoy (qCLT/pl) = 5,6

Moy (qc/pl) = 6Moy (qc/pl)CSTC = 5,9

SableMoy (qCLT/pl) = 7,5Moy (qc/pl) = 7,95

Moy (qc/pl)CSTC = 8,9

ArgileqCLT/pl = 3,4; qc/pl = 3,8

Moy (qc/pl)CSTC = 4,4

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-62

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0 2 4 6 8 10 12 14

Rapport E0CLT/EM

Pro

fond

eur (

m

E0 CLT/EM1

E0 CLT/EM2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0 20 40 60 80 100

Module CLT (MPa)

Pro

fond

eur (

m)

E0 CLT

II.II. Comparaison avec les essais PMTComparaison avec les essais PMT

LimonMoy (E0 CLT/EM) = 7,4

SableMoy (E0 CLT/EM) = 1,8

ArgileMoy (E0 CLT/EM) = 4,2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0 20 40 60Module pressiométrique (MPa)

Pro

fond

eur (

m)

EM1

EM2

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-63

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Méthode CLT pour le dimensionnement des pieux

• Introduction– La pointe peut être considérée comme un modèle réduit de pieux– La déformation autour de la pointe est similaire à celle autour du pieux

• Objectif– Déterminer la capacité portante du pieu– Obtenir les courbes t-z (charge-déplacement) / estimation et normalisation

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-64

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Détermination de la capacité portante des pieux

• Essai de chargement statique de pieux Qu = Qpu + Qsu

Qpu charge limite de pointeQsu charge limite de frottement latéral

• A partir des résultats de l’essai de chargement de pointe

kp : facteur du terme de portance, ks : facteur du terme de frottement, B : diamètre du pieu, fsCLT : frottement latéral ultime de la couche i (CLT) l : epaisseur de la couche iqCLT : charge limite en pointe : (essai CLT )

iCLTssnisu lBfkQ .... π∑=

4...2BqkQ CLTppu π=

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-65

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Courbes de chargement de pointe CLT

Normalisation de la charge appliquée sur la pointe par qCLT et normalisation du déplacement par le diamètre de la pointe, puis faire une régression non

linéaire pour obtenir une courbe de référence

Multiplier (h/d pointe) par d pieu déplacement du pieu Multiplier (q/qCLT) par Qpu (Méthode CLT) l’effort de pointe du pieu

Estimation du tassement des pieuxNormalisation des courbes CLT

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-66

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Courbes de mobilisation de frottement fs CLT

Normalisation du frottement par la valeur maximale fsCLT et normalisation du déplacement par le diamètre de la pointe, puis faire une régression non

linéaire pour obtenir une courbe de référence

Multiplier (h/d pointe) par d pieu déplacement du pieu Multiplier (fs/fspic) par Qsu (Méthode CLT) l’effort de frottement du pieu

Estimation du tassement des pieuxNormalisation des courbes CLT

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-67

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 1000 2000 3000 4000

Effort total (kN)

Tass

emen

t du

pieu

(mm

)Qt

Effort (kN)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Effort de pointe

Effort de frottement latéral

Estimation du tassement des pieuxExemple des courbes (t-z) obtenues

Courbes effort/tassement

Courbe (t-z) finale

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-68

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Essais de chargementstatique des pieux

Essais de chargementdynamique/statnamique des pieux

Essais de pieux réalisés à Limelette

Pieux vissés- Fundex 38/45 (A1bis)- Atlas 36/51 (B3 et B4)

- Olivier 36/51 (A2 et C2)- De Waal 41/41 (A4 et C4)- Omega 41/41 (A3 et C3)

Pieux préfabriqués battus- Pieux de référence (B1 et B2)

La méthode CLT a été appliquée sur 11 pieux de la zone statique :

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-69

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-70

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

P ie um o d e d e m is e e n

p la c eT y p e D fu t

(m m )D p o in te

(m m )Z p o in te

(m )

Q p (k N ) 1 0 5 9 Q p _ C L T 2 4 4 8 K p 0 ,4 3Q s (k N ) 2 0 6 4 Q s _ C L T 9 7 2 K s 2 ,1 2Q t (k N ) 3 1 2 3 Q t_ C L T 3 4 2 0 K t 0 ,9 1

F a c te u r

9 ,5 9V is s é

F u n d e x 3 8 /4 5

S ta t iq u e 3 9 0

E s s a i d e c h a rg e m e n t s ta t iq u e d u p ie u

4 5 0A 1 b is

M é th o d e d u C L T

Sb 2,30S0 4,10

Méthode CLT moyenne 3,70

Essai de pieu

Tassement sous 50 % de la charge totale

Pieu visséFundex38/45

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-71

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

PermPermééaforafor

Inlet screen: diameter d

L

Flow Q with a corrected head of water H’ = H - dH

Subhorizontal flow

D2

D1

15 cm 20 cm

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03 1,E-02

Q/H' (m²/s)

K (m/s)mesure laboLefrancTheorieSable-LimonGrave

DHKDLD

LD

LQ '...

1ln

..2

22 ⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ ++

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-72

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

PermPermééaforafor

Gra

ve

Lim

on

Sabl

e G

rave

sols

très

peu

com

pact

s

sols

peu

com

pact

s

sols

com

pact

s

sols

très

com

pact

s

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0

Prof

onde

ur e

n m

100 20 30 40 50 60

10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2Q/H' en m/s²

Temps d'enfoncement en s/20cm

sols

très

peu

per

méa

bles

sols

peu

per

méa

bles

sols

moy

enne

men

t per

méa

bles

sols

ass

ez p

erm

éabl

es

frottement latéral fs (MPa)

résistance de pointe qc (MPa)

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-73

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-74

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Grave

GraveLimongrave

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0 5 10 15 20 25 30 35résistance de pointe (MPa)

prof

onde

ur (m

)

NC_CPT2

NC_CPT1

C_CPT2

C_CPT1

0 20 40 60 80 100qd (MPa)

C_DPT

NC_DPT

0 5 10 15 20 25 30 35 40Po/VIA

NC_DPR

C_DPR

0 5 10 15 20 25 30 35resistance de pointe (MPa)

C_HPT_1

C_HPT_2

-4,00

-3,50

-3,00

-2,50

-2,00

-1,50

-1,00

-0,50

0,001,E-04 1,E-03 1,E-02 1,E-01

Q/H' (m^2/s)

prof

onde

ur (m

)CP0CP20_10CP50_30CP50_60CP50_120CP100_300CP100_600NCP20_10NCP50_30NCP50_60NCP50_120NCP100_300NCP100_600

-4,5

-4,0

-3,5

-3,0

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,01,E-07 1,E-05 1,E-03 1,E-01

Q/H (m 2̂/s)

prof

onde

ur (m

)

P_20_10P_20_30P_50_60P_50_120P_100_300P_100_600

-4,5

-4,0

-3,5

-3,0

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,00 5 10 15

qt (MPa)

prof

onde

ur (m

)

P_20_10P_20_30P_50_60P_50_120P_100_300P_100_600

?

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-75

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

ParamParamèètres de foragetres de forage

• Paramètres de forage mesurés usuellement– Vitesse d’avancement– Poussée sur outil– Pression d’injection– Couple de rotation

Cr

Pv

Va

Pi

0

5

10

15

20

25

0 2000 4000 6000VIA (m/h)

Prfo

ndeu

r (m

)

0 20 40PO (bar)

0 20 40 60PI (bar)

0 50 100CR (bar)

ouet/ou

mode de foration

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-76

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

ParamParamèètres de foragetres de forage

• Légende :– 1 : vérin mât– 2 : moteur de rotation– 3 : moteur d’avance– 4 : marteau – 5 : pompe de fluide de forage– 6 : mors du frein de tige – 7 : groupe hydraulique

A

VR

Ppo

PRPCr

Pi QF

1 2

zwz

65

4

2

7

x2 x4

31

PpoPRPCr

Ppoabcdefghijk

l

symboles hydrauliques usuels : a : moteur, b : vérin, c : refroidisseur, d : réservoir, e : coupleur, f : clapet anti-retour, g : manomètre, h : limiteur, i : étrangleur variable avec clapet anti-retour, j vanne trois voies, k : distributeur avec commande à levier, l : pompe

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-77

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

ParamParamèètres de foragetres de forage

• On peut distinguer cinq modes d’actions, principaux suivant le type d’outil : – l’usinage,– l’usure, – l’éclatement, – la mise en suspension,– le fluage.

c

d

c

d

cd

cd

a b c d e

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-78

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

ParamParamèètres de foragetres de forage

• Combinaison de paramètres (énergie spécifique, Somerton…)

– Objectif s’affranchir des paramètres lister précédemment : machine, outil

– Normaliser les paramètres machine pour obtenir des paramètres physiques corrélables avec des caractéristiques géotechniques

• Utilisation : – Lithologie– corrélation des paramètres dérivés (combinaisons) avec

paramètres géotechniques : qc, EM possible ?

Cr

Pv

Va

Pi

bar

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 100 200VIA (m/h)

prof

onde

ur (m

)

0 20 40PO (bars)

0 10 20PI (bars)

0 50 100CR (bars)

0

5

10

15

20

0 10 20 30 40

Sd7SD8SD9SD10SD11SD13SD12PMT1PMT2PRESS1PRESS2PMT1bis

VIACRPd =

Merville - rotationLi

mon

Arg

ile s

able

use

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 10 20 30

moy Pd

moy pl

Merville - rotation

0

5

10

15

20

25

0 2000 4000 6000VIA (m/h)

Prfo

ndeu

r (m

)

0

5

10

15

20

25

0 5 10

pression limite corrigée

résistance moyenne (1m)

résistance moyenne (2m)

résistance moyenne (3m)

VIAPRPOPd

−=

A65 - rotopercussionA

rgile

sab

l.A

rgile

sab

leus

eG

rave

arg

il.

0 20 40PO (bar)

0 20 40 60PI (bar)

0 50 100CR (bar)

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-79

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

• Matériel utilisé– CPV Lutz– Remplacement du BAP60 par un PC

SBP et CPT CycliqueSBP et CPT Cyclique

USB

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-80

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

SBP et CPT CycliqueSBP et CPT Cyclique

• Modification d’un CPV automatique d’un fournisseur : 0,016 – 0,025 – 0,05 - 0,1 Hertz

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-81

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

PMT CycliquePMT Cyclique

• Essais de Rouen 11/2009

cellule de garde

cellule de garde

cellule de mesure

gazeau

PC

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000

temps (ms)

vale

ur m

esur

ee (u

nite

)

Cons Eau (bar)Eau (bar)Volume (ml)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000

temps (ms)

vale

ur m

esur

ee (u

nite

)

Cons Eau (bar)Eau (bar)Volume (ml)Sable

Limon

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-82

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

SBP CycliqueSBP Cyclique

• Essais au LCPC• Test terrain fin février

cellule de garde

cellule de garde

cellule de mesure

gaz

PCacquisition

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000

temps (ms)

vale

ur m

esur

ee (u

nite

)

Cons Air (bar)Air (bar)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

temps (ms)

vale

ur m

esur

ee (u

nite

)

Eau (bar)Cons Air (bar)Air (bar)

Petits difficulté à n’asservir que l’air :Interaction avec l’eau Problème de gain à la purge

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-83

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Test on Gosier siteTest on Gosier site

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-84

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

0

100

200

300

400

500

600

0 500000 1000000 1500000 2000000 2500000 3000000 3500000

time (s)

volu

me

(ml)

3m

5m

7m

9m

Test on Gosier siteTest on Gosier site

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-85

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

CPT CycliqueCPT Cyclique

• Les deux architecture possibles

conditionneursystème de repérage

espace annulaire

train de tige

transmission mécanique ou électrique

sol

pointe électrique

afficheur

colonnes de guidage

vérin

jupe

conditionneursystème de repérage

train de tige

actionneur mécanique ou électrique

sol

rallonge

afficheur

colonnes de guidage

vérin

jupe

groupe hydraulique groupe ?

capteur de pression interstitielle

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-86

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Actions entreprises :Actions entreprises :NormalisationNormalisation

• Prélèvement et Essais d’eau (LREP* – LCPC)• Essais d’expansion en forage (LREP – LCPC)

* G. Bigot et Y. Canépa

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-87

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

NormalisationNormalisation

Partie 1 : Règles générales Partie 2 : Calcul sur la basedes essais de laboratoire

Partie 3 : Calcul sur la basedes essais en place

EUROCODE 7Calcul géotechnique

Partie 1: Règles générales

TC341Reconnaissance et essais

Partie 2: Reconnaissance et Essais

EUROCODE 7Calcul géotechnique

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-88

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

NormalisationNormalisation

EN ISO 22475-1prélèvement et essais d'eau

TS 22475-2Qualif pers. et entreprises

TS 22475-3Certification pers. et entreprises

EN ISO 22282-1règles générales

EN ISO 22282-2essai perméabilité en forage

EN ISO 22282-3essai de pression d'eau

EN ISO 22282-4essais de pompage

EN ISO 22282-5inflitromètres

EN ISO 22282-6systèmes avec packer

WG1forage et prélèvement

pièzomètresessais d'eau

EN ISO 22476-1pointe électrique

EN ISO 22476-9Scissomètre

EN ISO 22476-12pointe mécanique

WG2pénétromètre statique

pointe électriquepiézocone

EN ISO 22476-2pénétromètre dynamique

EN ISO 22476-3SPT

WG3pénétromètre dynamique

SPT

EN ISO 22477-1essai de pieu

compr stat

EN ISO 22477-2essai de pieu

ext stat

EN ISO 22477-3essai de pieu

lateral

EN ISO 22477-4essai de pieu

comp dyn

EN ISO 22477-5ancrages

EN ISO 22477-6clous

EN ISO 22477-7armatures de remblai

EN ISO 22476-13essai de plaque

WG4essais de structures

EN ISO 22476-4pressiomètre Ménard

EN ISO 22476-5dilatomètre flexible

EN ISO 22476-6pressiomètre autoforeur

EN ISO 22476-7essai de pression latérale

EN ISO 22476-8pressio-pénétromètre

WG5essais d'expansion en forage

TC341Reconnaissance et essais

Et aussi :EN ISO/TS 22476-10ou P 94-521-10 WST, EN ISO/TS 22476-11ou P 94-521-11 DMTEN ISO/TS 17892-1 à 12ou P 94-512-1 à 12essais de labo

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-89

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

NormalisationNormalisation

EN ISO 22475-1prélèvement et essais d'eau

TS 22475-2Qualif pers. et entreprises

TS 22475-3Certification pers. et entreprises

EN ISO 22282-1règles générales

EN ISO 22282-2essai perméabilité en forage

EN ISO 22282-3essai de pression d'eau

EN ISO 22282-4essais de pompage

EN ISO 22282-5inflitromètres

EN ISO 22282-6systèmes avec packer

Norme ISO CENNorme NF P 94-513-1 à 6

P 94-202 P 94-119P 94-157-1 et 2

P 94-131P 94-132

P 94-130

X 30-418X 30-419

Norme NF

α < 5°Ca < 15%Ø peut être < 75mm

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

NormalisationNormalisation

EN ISO 22476-1pointe électrique

EN ISO 22476-9Scissomètre

EN ISO 22476-12pointe mécanique

EN ISO 22476-2pénétromètre dynamique

EN ISO 22476-3SPT

Normes ISO ENNorme NF P 94 521-1 à 3

P 94-113

P 94-112

P 94-113

P 94-114P 94-115

P 94-116

Norme NF

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-91

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

NormalisationNormalisation

EN ISO 22476-4pressiomètre Ménard

EN ISO 22476-5dilatomètre flexible

EN ISO 22476-6pressiomètre autoforeur

EN ISO 22476-7essai de pression latérale

EN ISO 22476-8pressio-pénétromètre

Norme ISO ENNorme NF P 94-521-4 à 8

P 94 110-1

P 94 443-1

Norme NF

Méthode manuelleDouble hyperbolePlus de solsCalcul d’incertitudes

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

NormalisationNormalisation

Reconnaissance et essais géotechniques - Philippe Reiffsteck Transparent-93

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

NormalisationNormalisation

• Travaux en cours– WG1

• Conductivité thermique• Paramètres de forage• Monitoring : inclinomètres

– WG5• Phicomètre• Pressiomètre avec cycle

– WG6• Toutes les normes d’essais de labo

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

MerciMerci

• Pour aller plus loin

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Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

ConclusionsConclusions• Ne jetez pas tout => musée ou expo Pressio2005• Fonctionner en réseau, maintenir expertise• Faire remonter info/besoins/questions techniques à DTGéo LCPC

– Jean-Pierre Magnan– Emmanuel Manier

• Proposer des fiches recherches et/ou développement