MINISTÈRE DE ~'AMÉN~GEMENif DU TERRlifOlRE DE l'ÉQUIPEMENIT;DU LOGEMENT ET DU lBURISME

lABDRATDI'RES DES PONliS ET CHAUSSÉES

, Rapport de recherche N° 21

Décembre 1972

Inf'liJence d,es· gradients de pression 'interstitieUe

sur les résultats d,e l'essai triax'ial

H. JOSSEAUME

Influence des gradients de pression interstitielle sur les résultats de l'essai triaxial

H. JOSSEAUME

Ingénieur ENSM Attaché de recherche

Section de mécanique des sols Département des sols et fondations

Laboratoire central

Sommaire Résumé en français

Présentation, G. Pilot ..

Introduction

Il Etude expérimentale

Argile plastique du Sparnacien

Argile des Flandres (Watten)

Vase de Palavas-Ies-F lots

Argile de la Fourasse

Marne de Rognac

Marne de Menton

Argile de Bonin-Bonnot

Limon argileux de Layatz

III - Distribution de la pression interstitielle dans les éprouvettes pendant la phase de cisaillement . . . . . .

IV - Influence des gradients de pression interstitielle sur les paramètres de cisaillement intergranulaire

V - Conclusion

Bibl iograph ie

Résumé en anglais, allemand, espagnol, russe

Table des matières

4

5

7

9

14

16

18

22

26

28

32

35

38

43

47

49

50

53

MINISTÈRE DE L'AMÉNAGEMENT DU TERRITOIRE, DE L'ÉQUIPEMENT, DU LOGEMENT ET DU TOURISME

LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSÉES - 58, BD LEFEBVRE " 75732 PARIS CEDEX 15

DÉCEMBRE 1972

3

4

résumé

Nos lecteurs étrangers trouveront ce résumé traduit en allemand, anglais, espagnol et russe en fin de rapport. Our readers will find this abstract at the end of the report. Unsere Leser finden diese Zusammenfassung am Ende des Berichtes. Nuestros lectores hallaràn este resumen al final del informe. Pyccywil meYicm aHHomaLfuu nOMel1leH 6 YiOHLfe omllema.

Influence des gradients de pression interstitielle sur les résultats de l'essai triaxial

La réalisation de l'essai triaxial consolidé non nrainé à une \'itesse de déformation trop grande, se traduit par l'apparition de gradients de pression interstitielle dans les éprou\'ettes essayées. La pression interstitielle mesurée à la base de l'éprouvette n'est pas représentative et les résultats de l'essai qui en dépendent sont entachés d'erreur. On peut pallier cet inconvénient en adoptant une \'itesse suffisamment faible pour que la pression interstitielle soit uniforme dans l'éprou\'ette. :Vlais cette solution conduit souvent à des durées d'essai incompatibles a\'ec une exploitation économique de l'appareil triaxial ; aussi, a-t-on cherché à déterminer s'il est possible de réaliser des essais relativement rapides tout en conservant une précision acceptable sur les résultats.

L'étude entreprise à cette fin intéresse 8 argiles et marnes de plasticité et de consistance très di\'erses. Elle s'appuie sur les mesures de pression interstitielle effectuées simultanément à la base et au centre d'éprou\'ettes cisaillées en une journée de tra\'ail.

Elle a permis d'établir que, dans ces conditions, l'incidence des gradients de pression inters­titielle sur les paramètres de cisaillement intergranulaire est faible pour la plupart des sols y compris les argiles raides très plastiques. Par contre, pour ces dernil'res, la mesure précise de la pression interstitielle au cours du cisaillement nécessite la réalisation d'essais beaucoup plus lents.

:VIOTS CLI~S : 42 _o. Happort cie recherche -_. :\'Iécanique des sols --·· Variation -- Pression interstitielle -_. Essai - Triaxial -- Consolidation -- Non drainage -- Vitesse - Déformation - Eprou\'ette . __ . Argile --- :\1arne --. Plasticité -- Cisaillement - LCPe.

PRÉSENTATION

G. PILOT

Ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Chef de la section de mécanique des sols

Département des sols et fondations Laborato ire central

L'étude de la stabilité à long terme des talus, qu'il s'agisse de tranchées de déblais ou de digues et barrages, nécessite l'introduction dans le calcul des paramètres intrinsèques c' et cI>' de résistance au cisaillement du sol. Ces paramètres s'obtiennent à la suite d'essais triaxiaux du type consolidé drainé ou du type consolidé non drainé avec mesure de la pres­sion interstitielle. Ce dernier type d'essai s'exécute en un temps sensiblement plus court que le premier, aussi est-il généra1emen t retenu dans les Laboratoires des Ponts et Chaussées.

Son exécution requiert cependant des précautions concernant la mesure de la pression interstitielle qui doit être uniforme dans l'éprouvette au cours du cisaillement ; cela est possible en respectan t certaines valeurs de la vitesse de cisaillemen t établies théoriquement par GIBSON : ce sont des valeurs qui figurent au «Mode opératoire de l'essai triaxial». Ces règles conduisent néanmoins pour certains sols à des temps de cisaillement de l'ordre d'une semaine.

Le rapport de H. JOSSEA UME s'attache à rechercher, expérimentalement, s'il est possible de réduire ce temps d'essai, et pratiquement, à le limiter à une journée de travail (8 à 9 heures) : il montre que cela est généralement réalisable sans entraîner d'erreurs très appré­ciables sur c' et cI> ' .

L'exécution de cette recherche va cependant au-delà des résultats obtenus sur les para­mètres de rupture du sol ; elle a permis d'acquérir une maîtrise suffisante de l'appareil triaxia1 et des divers essais réalisables pour aborder prochainement l'étude fine des lois de comportement des sols fins qui doivent déboucher sur des modes de calcul des ouvrages sensiblement plus élaborés.

5

1 - INTRODUCTION

L'étude de l'influence des gradients de pression interstitielle sur les résultats de l'essai triaxial non drainé a pour but de définir les conditions optimales d'utilisation de l'appareillage triaxial, le problème étant de ré­duire au maximum la durée de l'essai, tout en conservant une précision accep­table sur les résultats.

Au début des années 1960, des chercheurs britanniques parmi lesquels Bishop et Henkel [IJ Gibson (cité par Bishop et Henkel), Blight [2j ont étudié théorique­ment et expérimentalement l'influence de la durée des essais sur la distribution de la pression interstitielle dans les éprouvettes. Sur la base des résultats ob­tenus, ils préconisent l'adoption de vitesses de déformation très faibles (durée de cisaillement plusieurs jours) pour la plupart des sols argileux. Cette solu­tion est adoptée par de nombreux laboratoires mais, à notre connaissance, aucune étude des erreurs liées à l'adoption d'une vitesse de déformation élevée n'a été faite sur une gamme de sols suffisamment étendue pour être représentative.

L'étude entreprise par la Section de mécanique des sols du LCPC s'appuie sur des mesures de pression interstitielle effectuées simultanément à la base et au centre d'éprouvettes d'argile cisaillées en quelques heures. Cette étude comporte deux parties.

Dans m première partie, on a tenté de déterminer un ordre de grandeur des plus forts gradients de pression interstitielle susceptibles de se développer dans une argile très plastique et d'apprécier leur incidence sur les paramètres de cisaillement intergranulaire. On a éealement étudié l'influence des paramètres tels que le coefficient A de pression interstitielle, du rapport de surconsoli­dation etc., sur ces gradients.

Les essais correspondants ont été faits sur une argile raide très plasti­que, l'argile verte du Sannoisien considérée conune matériau-type. Ils ont mis en évidence des différences maximales de l'ordre de 0,6 - 0,7 bar, entre les pres­sions interstitielles ub et u

c' mesurées respectivement à la base et au centre

des éprouvettes [3J, [4J.

Ils ont, en outre, montré

- que l'hétérogénéité du champ de pression interstitielle au moment de la rupture est d'autant plus importante que le coefficient A correspondant est plus faible, c'est-à-dire que le rapport de surconsolidation du sol est plus élevé [4J ;

7

que les gradients de pression interstitielle affectent peu l'angle de frotte­ment interne mais ont une influence considérable sur la cohésion drainée Cl.

La valeur de c' obtenue i partir de ub

est supérieure i la valeur obtenue i

partir de u l'écart est de 35 i 40 % de la valeur de c' correspondant i c

ub

. Une erreur par excès de cet ordre peut donc être commise sur c' si la

pression interstitielle est mesurée seulement i la base de l'éprouvette.

Cependant, les résultats relatifs aux paramètres de cisaillement intergra­nulaires de l'argile verte ne peuvent être étendus sans vérification i l'ensemble des argiles très plastiques cisaillées i une vitesse de déformation élevée. En effet, ils ont été obtenus pour un matériau particulier et dans des conditions sensiblement différentes de celles de l'essai classique (en particulier en n'équipant pas les éprouvettes de papier filtre latéral, on a cherché i ralentir les phénomènes de redistribution, afin d'obtenir des gradients de pression inters­titielle importants).

Pour obtenir des renseignements plus complets quant i l'incidence des gra­dients de pression interstitielle sur le coefficient A et sur les paramètres de cisaillement c' et ~', divers sols argileux ont été essayés suivant le mode opé­ratoire adopté pour les essais triaxiaux courants [SJ, i ceci près que la pres­sion interstitielle a également été mesurée au centre des éprouvettes pendant la phase de cisaillement.

Le présent rapport rend compte de ces essais qui constituent la seconde et dernière partie de l'étude des gradients de pression interstitielle.

8

1\ - ETUDE EXPÉRIMENTALE

II.1. MATERIAUX

On a utilisé pour les essais les matériaux argileux les plus caractéristi­ques rencontrés au cours de chantiers expérimentaux ou d'études particulières importantes.

Huit sols argileux de plasticité et de consistance diverses ont été rete-nus:

- l'argile très plastique du Sparnacien (boulevard périphérique Ouest de Paris), - l'argile des Flandres (glissement de Watten), - la vase de Palavas .1es_Flots (remblai de Palavas~ les_ Flots) , - l'argile de la Fourasse (autoroute Nancy-Metz), - la marne de Rognac (talus de l'autoroute A 7 près de Marseille), - la marne de Menton (autoroute Nice-Menton), - l'argile de Bonin- Bonnot (barrage de la Sorme), - limon argileux de Layatz (déviation de Saint- Jean-de-Luz).

Leurs principales caractéristiques sont regroupées dans le tableau l et sur la figure ).

II.2. DESCRIPTION DES ESSAIS

Les essais sont du type consolidé non drainé avec mesure de la pression interstitielle au centre et à la base des éprouvettes, pendant la phase de ci­saillement. Ils ont été effectués sur des éprouvettes de 38 mm de diamètre et de 76 mm de hauteur.

En ce qui concerne le déroulement général des essais, on a suivi le mode opératoire classique chaque fois que cela a été possible

- drainage des éprouvettes à leur base et sur leur périphérie par l'inter­médiaire d'un papier filtre ajouré, jouant le rôle de drain,

- saturation des éprouvettes sous une contrepression de 4,5 bars appliquée par paliers. La pression dans la cellule étant constamment égale à la contrepression augmentée de 0,1 bar, les éprouvettes sont consolidées sous une preSS10n quasi nulle à la fin de la saturation,

9

TABLEAU 1

Principales caractéristiques d'identification des sols étudiés

Poids Limite de

Indice Teneur en

Teneur en eau w spécifique sec liquidi té wL

de plasticité carbonate Matériau l Description

(%) Yd P somraire du sc']

(k:-l/m3) (%)

(%) (%)

Argile plastique 23,2 < w < 25,4 16 16, 3 96 68 5

Argile raide très plastique du Sparnacien

< Yd <

Argile des 32,2 < l.J < 33,4 13 ,7<Y

d < 14,4 88 49 Argile consistante très plastique Flandres

Vase de Palavas_ 66 < ,., < 79 8,7 < Yd

< 9,7 72 37 33 Argile molle très plastique les_Flots

Argile de la 14 < w < 16, 5 17, 5<Yd 19,1 38 14

Argile peu plastique, raide et Fourasse <

fissurée

Marne de Rognac 10 < w < 15 17,8 20 40 20 61 Marne peu plastique, raide et < Yd

< f is surée

Marne de Menton 8 , 8 < w < 10,3 20,2<Yd

< 20,S 46 20 40 Marne raide, peu plastique et non fissurée

Argile de Bonin- Argile très plastique cornpactée

Bonnot 16, 2 < w < 16,5 17,4<Yd < 18,1 57 3 1 à l'énergie Proctor normal puis saturée

Limon argileux de 37 < w < 54 10,8<Y

d 70 Limon très plastique de consis-< 13,2 35 Layatz tance moyenne

60

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Fig, 1 . Situation des points représenta tifs des so ls étudiés sur le diagramme de plasticité de Casagrande.

10

consolidation sous la pression hydrostatique appliquée pendant la phase de cisaillement,

cisaillement à une vitesse de déformation élevée, généralement à 0,020 mm/mn.

Cependant, certains essais n'ayant pas uniquement pour but l'étude des gradients de pression interstitielle, ont été réalisés suivant un mode opéra­toire légèrement différent. En particulier, certaines éprouvettes n'ont pas été équipées de papier filtre latéral et la consolidation a parfois précédé la saturation (le circuit de drainage était alors à la pression atmosphérique). Ces cas particuliers seront mentionnés lors de l'examen individuel des essais.

Les mesures de pression interstitielle à la base des éprouvettes ont été faites au moyen de l'appareil manuel type Bishop équipé d'un indicateur de zéro à fixation directe sur la cellule triaxiale, d'un appareil automatique type LCPC ou d'un capteur de pression [3J.

Les mesures de pression interstitielle au centre des éprouvettes ont été faites au moyen d'un capteur de pression relié à une aiguille poreuse de 3 mm de diamètre et de 18 ulm de longueur, enfoncée dans le plan moyen de l'éprouvette [3J.

Avec les appareils utilisés, la pression interstitielle est mesurée avec une erreur absolue maximale de 0,050 bar.

En fin de consolidation (ou en fin de saturation si l'éprouvette a été consolidée en premier), on a systématiquement contrôlé la rapidité de réponse des appareils de mesure à une variation rapide de pression interstitielle con­sécutive à une variation quasi instantanée de la pression dans la cellule [3J. On déduit également de ces mesures, le coefficient B de pression interstitielle.

II.3. PRESENTATION DES RESULTATS

II.3.1. Pour chaque matériau étudié, les conditions d'essais et les résultats obtenus ont été présentés dans les documents suivants :

- une fiche rappelant les caractéristiques du sol étudié et décrivant les con­ditions d'essai. Cette fiche peut éventuellement comporter des commentaires concernant les résultats de l'essai;

- un tableau (tableaux II à IX) récapitulant pour chaque éprouvette :

• les caractéristiques d'état, teneurs en eau et poids spécifiques secs avant et après essai,

les paramètres relatifs à la consolidation, temps de consolidation pri­maire tlOO et coefficient de consolidation c . Les valeurs de ces para-

v mètres' ont été déterminées en supposant que le degré de consolidation est une fonction linéaire de la racine carrée du temps ([IJ p. 125-6). On a supposé en outre que le drain latéral était parfaitement efficace.

11

12

Vue d'une éprouvette en cours de montage.

On remarque sur les deux photos la tubulure en rilsan qui relie l'aiguille poreuse à la base de la cellule. Les capteurs utilisés pour

les mesures de pression interstitielle à la base et au centre de l'éprouvette apparaissent sur la photo du bas.

les mesures faites au moment de la rupture (déformation b h, déviateur 01 - 03, pressions interstitielles u

b et U

c mesurées respectivement à

la base et au centre de l'éprouvette) ;

le degré d'uniformisation au moment de la rupture et la vitesse de dé­formation théorique correspondant à un degré d'uniformisation de 95 % à la rupture . Rappelons que le degré d'uniformisation à un instant donné

de l'essai a pour expression 1 - E- (p = ub

- u est la différence entre Po c

les valeurs de la pression interstitielle à la base et au centre de l'éprouvette pour la déformation axiale obtenue à l'instant considéré). p = (u

b - u) est la valeur que l'on obtiendrait pour p et pour la

o c 0

même déformation, si l'éprouvette était cisaillée à une vitesse de déformation suffisamment grande pour que la redistribution n'ait pas le temps de s'amorcer. On la détermine au moyen de la théorie de Gibson ([lJ p. 200) ;

- les courbes caractéristiques obtenues pendant le cisaillement : courbes déviateur- déformation, courbes pressions interstitielles u

b et U

c déformation (fig. 2,4,6,7,9 .,10,12,14,15,18,20)

.. les droites intrinsèqu~s(tracées dans un système de coordonnées 01 - 03

2 ) correspondant relativement aux valeurs de ub de la rupture (fig . 3, 5, 8, Il, 13, 16, 17, 19,21).

et de u c

2

au moment

II.3.2. Les valeurs du coefficient B et du temps de réponse des appareils de pression interstitielle obtenues pour chaque éprouvette font apparaître :

- que le coefficient B est compris entre 0,95 et 1 pour la quasi totalité des éprouvettes ;

- que les capteurs de pression utilisés permettent de mesurer correctement les pressions interstitielles à la base et au centre de presque toutes les éprou­vettes tout au long de la phase de cisaillement. Ce n'est que dans le cas des argiles très raides et très plastiques, telles que l'argile plastique du Sparnacien, que les mesures de pression interstitielle au centre de l'éprou­vette, peuvent être entachées d'erreurs au début du cisaillement (u peut

c alors être sous- estimé, d'où une erreur par excès sur u

b - uc), Elles semblent

cependant correctes au moment de la rupture.

Par ailleurs, les temps de réponse des appareils, autres que les capteurs utilisés pour la mesure de u

b' sont également faibles et sont, de ce fait, compa-

tibles avec la vitesse de déformation de 0,020 mm/mn.

Il s'ensuit que les mesures de pression interstitielle effectuées lors du cisaillement des sols étudiés, peuvent dans l'ensemble être considérées comme correctes dans les liffiites de précision des appareils (erreur absolue maximale de l'ordre de 0,05 bar).

Les résultats de l'étude sont présentés dans les pages suivantes.

13

ARGILE PLASTIQUE DU SPARNACIEN

Description sommaire

Argile très plastique consolidée en place sous env~ron 4 bars

96,

Conditions d'essais

l P

68, teneur en CaC0 3 5 %

drainage pierre poreuse inférieure + papier filtre latéral,

saturation sous une contrepression de 4,5 bars, puis consolidation sous l a pression hydrostatique 03'

cisaillement: à la vitesse de déformation de 0,0203 mm/rnn,

courbes in t rinsèques : critère de rupture

Les points représentatifs des éprouvettes à la rupture étant assez disper­sés, les droites intrinsèques correspondant respectivement à u

b et à U

c ont été

déterminées par la méthode des moindres carrés.

Commentaires

Les gradients de pression interstitielle mesurés pendant le cisaillement sont importants, ce qui est cohérent avec les faib l es valeurs calculées du de­gré d'uniformisation.

TABLEAU Il

Principaux résultats des mesures effectuées sur les éprouvettes d'argile plastique du Sparnacien

Vitesse de

Poids spécifique sec Teneur en eau Carac t éristiques i la rupture déformation

(kN/m3) . °3 tj 00 C théorique

(%) v llh °1 - °3 ub

u u -u 1_ .L correspondant Eprouvette c b c

Initial Final lni tiale Finale (bar) (mn) (cm2/s)

(mm) (bar) (bar ) (bar) (bar) Po - 1 - .L = ° 95 p ,

0

mm/-mn

_ 6 1 16 14,9 24 , 6 29,4 0,5 900 8,6x 1O 3 , 50 0,64 0,13 0,01 0 ,1 2 0 ,5 6 0,002

_ 6 2 16, 3 15,6 23 , 2 26,3 1 1300 5,8x 1O 4,75 0,98 0,35 0,23 0, 12 0,55 0,002

_6 3 16,1 15,6 25,4 27,2 2 1300 5,8x1O 4 ,2 5 l, 7O 0,65 0,36 0,29 0,55 0,002

_ 6 4 16,1 15,9 24,9 25,4 4 1760 4,3x1O 3,50 2,24 1, 22 1 0,22 0,53 0,002

14

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Fig. 2 ' Courbes caractéri stiqu es obtenu es au cours du cisaillement de l'argile plastique du Sparnac ien _

2 1" 1 1 1 1 1 ~ C,I = 0.2

1 b~r

CG -- 'f' = - oQ u mesuré à la base X 14.5·

-0' au centre 0 t--~ C' = 0.18 bar u mesuré 1 N 'f' ~ 14"

1- 0

V f.-- -X-1-0

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~ ~ ~ r-

0 f.--

1

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~ :::::::-f---I--~

~ l:::::::: ~-0-(JI' + (J:i

bar-2

1 1 1

o 1 2 3 4 Fig. 3 ' Droites intr insèques obtenues pour l'argi le p lastique du Sparnacien_

15

ARGILE DES FLANDRES (WATTEN)

Description sommaire

Argile consistante très plastique, consolidée en place sous 2 à 2,5 bars

88,

Conditions d'essais

l P

49.

drainage pierre poreuse inférieure + papier ;filtre latéral,

- saturation sous une contrepression de 4,5 bars, puis consolidation sous la pression hydrostatique 03 '

cisaillement : à la vitesse de déformation de 0,0203 mm/mn,

courbes intrinsèques : critère de rupture

Commentaires

Les valeurs de c' correspondant respectivement à ub

et à Uc

sont les mêmes

alors que les valeurs de ~ ' sont différentes.

Ceci est dû au fait que la valeur de ub

- Uc

à la rupture, quasi nulle pour

l'éprouvette J, croît avec 0 3 ' Ces résultats sont en accord avec le fait que le degré d'uniformisation passe de 0,95 pour l'éprouvette J à 0,68 pour l'éprouvette 3.

TABLEAU III

Principaux résultats des mesures effectuées sur les éprouvettes d'argile des Flandres

Vi tesse de Poids s pécifique se c Tene ur en eau Carac t éris t iques à l a rupture dé f orma ti on

"3 t j 00 C théorique (kN/m3) . (% ) v

6h U Eprouvet t e 01 - 0 3 ub

u - u co r r e spondan t c b c 1_ .L

Ini t i a l Fi na l Initia l e Fina l e (ba r ) (mn) (cm2 /5 )

(mm) (bar) (bar) ( ba r ) (bar) Po à 1 - .L = 0 95 P , 0

mm/mn

_ 5 1 13 ,8 13 , 2 33 , 2 38 , 6 0 , 5 120 6,2x l0 4 , 75 1,02 0,22 0,2 0, 02 0 , 95 0, 020

_5 2 14,4 14 32 , 2 34 , 6 1,5 675 1,I x iO 4 , 5 l , 75 0, 79 0,63 0 ,1 6 0.71 0 ,003

_ 5 5 13 ,7 13 , 7 33 ,4 33 ,2 4 900 O,9x l0 5 3,17 1, 9 1 1,62 0,29 0 , 68 0,003

16

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0,5

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If t:.h en mm. t:.h o n mm.

o 10

éprouvette 2 éprouvette 3

Fig. 4 - Courbes caractér istiques obtenu es au cours du c isa illement de l'argi le des Fl andres.

2

r-I., ,1 1 1 Cil { C 1 = 0,24 ba r oQ

à la base V u m esur é X If' :: 22· ./

r- OM - r-

~ V-

I C'I U nlesu r é au centre 0 ~ ~', : 0, 24 bar V ~ r- t) 20·

~ V ~ ,/"

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~ ~ ~

~ .....

~ ,., V -V 01' + 03 bar-

1

2 1 1

o 1 2 3 4 Fig. 5 - Dro ites intrinsèqu es obtenu es pour l'arg il e des Flandres.

17

VASE DE PALAVAS-LES-FLOTS

Description somma~re

Argile molle très plastique normalement consolidée, comportant de nombreux coquillages :

l = 37, teneur en CaCa 3 p

33 %,

teneur en matières organiques : 8 %

Conditions d'essais

- drainage pierre poreuse inférieure éprouvettes 1, 2 et 3, éprouvettes 4, 5, 6 et 7, pierre poreuse inférieure + papier

filtre latéral

saturation sous une contrepression de 4,5 bars, puis consolidation sous la pression hydrostatique 03 ;

- cisaillement éprouvettes 1, 2 et 3, à la vitesse de déformation de 0,0203 mm/mn, éprouvettes 4, 5, 6 et 7, à la vitesse de déformation de

0,061 mm/mn ;

- courbe intrinsèque cri tère ~ rupture

TABLEAU IV

Principaux résultats des mesures effectuées sur les éprouvettes de vase de Palavas-Ies-Flots_

Vitesse de Poids spécifique sec Teneur en eau Caractéristiques à la rupture déformation

°3 tj 00 C théorique (kN/m 3) . (%) v

~h ub

u u -u Eprouvette °1-°3 c b c 1_1'.... correspondant

Initial Final Initiale Finale (bar) (rnn) (cm2 /s)

(mm) (bar) (bar) (bar) (bar) Po r 1 - 1'.... = ° 95 P , 0

mm/mn

_5 1 9,7 Il,1 66,4 52,6 0,4 10000 7, 5x1O 9 0,45 0,23 0,25 -0,02 0,60 0,002

_ 4 2 9,1 Il,8 71,6 47,4 1,5 3000 2,5x1O 6,75 1,14 1,05 1,02 0,03 0,80 0,005

3 8,7 12 78,7 44,3 3 4200 1,8x1O _4

6,5 2,40 2,17 2,13 0,04 0,77 0,004 _5

4 9,4 10,6 68,8 59,2 0,5 200 3,5x1O 7,25 0,5 0,36 0,32 0,04 0,80 0,018 _5

5 9,3 Il 70,8 52,6 1 625 1,2xlO 4 0,84 0,62 0,65 -0,03 0,48 0,003 _5

6 9,1 11,9 70,9 46 2 720 10 4,5 l,53 1,48 l,40 0,08 0,49 0,004 _5

7 9,2 12,8 71 41,2 3 480 1,6x1O 6,25 2,13 2,00 1,99 0,01 0,63 0,007

18

Commentaires

ub

est tantôt supérieur, tantôt inférieur à u , mais bien que le degré c

d'uniformisation soit très inférieur à l'unité, la valeur absolue de ub - Uc reste généralement inférieure à 0,08 bar, valeur non significative au regard de la précision des appareils de mesure. Le champ de pression interstitielle peut être considéré corame uniforme et l'angle de frottement interne n'est pas affecté par la vitesse de déformation élevée adoptée pour les essais.

~

-t j. ...! X IUb 1 ~~~ M o Uo 1 t>

0,5 1 a - a3

15 .-~~l~ .--'- -'- .. - -'- -"J-o v-- -'- _ --0 ...,.

~-0.-0- ° - Llh on mm.

° 2 3 4 6 7 8 9

éprouvette 1

1 - 3 a a -'-1-:-_.- -- ~- -~ f-'- -.- l -.- -ç---.- -.-1-.- -.-

~ -_.- --0

,,- _0-, ,-' ° 1 1. ., ,-0-

_0-0 1 .n-'

X ub

0,5

M

J ,.0

G~~ o Uo t> "..1'/

1

'1 15

.Ii II Llh en mm.

° 2 4 6 7 8 9 10

éprouvette 2

a3 = 3 bars 01- 03 '7:

" 2,5

~ ~- 1-" -' --. 1--.-

2

~ // 1'--0-:: f:=o F'-o rO- ° -0

... -1--:0-: :::-0-0

b / ,..J? -- -<7" X u b

1 P o U o b

1,5 7 7 j!

11 b -If

0,5

lIh en mm.

° 4 6 7 8

éprouvette 3

Fig. 6 - Courbes caractéristiques obtenues au cours du cisaillement de la vase de Palavas-les- Flots (éprouvettes de 1 à 3)

19

· .:

0,5

" 6~bV X 19b t 1--1

~ -

t:S" o u.

1 01- 03

-1---t> - ---. _. -. --f- t-. I/"" .

1

~/~ 6.h on mm.

10 11 12 13

éprouvette 4

= ~

~~ 1 " X " .

~ 01- 03 OU.

t:S' ---1-- ...... =9= f* /'

o,s t> ~ ~

!J , llh 0 10 11 12 13

éprouvette 5

.2bars · · 1.5 ~

~I-O; --I-f-- . - Q::

" ~ /,' ,.-:::: ~ f-'>-1-'

t:S' / ~I-'" x u. 1

t> 1 o u.

r 0,5 b'

r Llh e n D'l m.

o 10 11 12

éprouvette 6

3=

= l .. _.-_ . -' rr .~--- . -1-'-

1.5

" ",-f-o-' -~

-.~ . 0, - 03

/' .-- X ub ~ // ~ p':;

OU.

t:S' / bP 1

t> ,/ 1/' 1

1 / D

0,5 1 j.

llh .n .. m ,

10 11 12 13

éprouvette 7

Fig, 7 - Courbes caractéristiques obtenues au cours du c isai llement de la vase de Palavas- les-Flots (éprouvettes de 4 à 7l.

20

1- I~ oQ U Imes~ré à la base X 1 1 1

1- oC') - 1-) c' = 0 bar

au oentre 0 If' ~ 35· V V-u mesuré

1 N

r-t)" .,/

V

1 --. .,/ )()

/

V .,/

,;'

./'" /0

./ /

/ ~o

b./c;' ,/'

0,5

/' /

0 0/

/ 01' + 03 bar

V V 1 2 1 1

o 0,5 1 1,5 2 2,5

Fig. 8 - Droite intr insèque de la vase de Palavas-les-Flots

21

ARGILE DE LA FOU RASSE

Description sommaire

Argile peu plastique, raide et fissurée consolidée en place sous environ 2 bars :

38,

Conditions d'essai

l P

14.

drainage pierre poreuse inférieure + papier filtre latéral ; '

- saturation sous u~e contrepression de 4,5 bars, puis consolidation sous la pression hydrostatique 03 ;

- cisaillement : à la vitesse de déformation de 0,0203 mm/mn

- courbe intrinsèque : critère de rupture

Commentaires

Seules les éprouvettes 1, 2 et 3 ont été cisaillées avec des mesures de pression interstitielle au centre et à la base.

Les résultats obtenus sur ces éprouvettes ne permettaient pas de tracer avec précision la courbe intrinsèque de l'argile (les points correspondants

, 0' 1+ 0' 3 01 - 0 3) . ~ l n étant pas alignés sur re diagramme ( 2 2' auss~ a-t-on ega e-

ment tenu compte d'essais faits antérieurement sur trois éprouvettes semblables dans lesquelles la pression interstitielle n'a été mesurée qu'à la base (éprou­vettes 4, 5 et 6).

Le champ de pression interstitielle est uniforme pendant le cisaillement des éprouvettes 1 et 2. On obtient, par contre, des gradients non négligeables dans le cas de l'éprouvette 3, ceci malgré un degré d'ùniformisation à la rup­ture supérieur à 0,95 (obtenu d'ailleurs pour l'ensemble des 6 éprouvettes étudiées).

22

Cette contradiction peut s'expliquer effet, pour un matériau fissuré, la valeur

par la fissuration de l'argile. En de C déterminée à partir de la

v courbe de consolidation peut être nettement supérieure à la valeur de C dont

v dépend la vitesse de redistribution de vette pendant la phase de cisaillement

la pression interstitielle dans l'éprou­(cf. § III.2.2).

La droite intrinsèque correspondant à u n'a pas pu être déterminée c

avec précision, respondant à u

c

mais on remarquera (fig. Il) que la droite intrinsèque cor­et différant le plus de la droite intrinsèque correspondant à

ub

(en trait plein) serait la droite en pointillé. Cette dernière correspond

à c' = 0,19 bar et ~' = 28 0 au lieu de c' = 0,12 bar et ~' = 30 0 pour la droite en trait plein. La différence entre ces couples de valeurs, ne dépasse guère les écarts liés à la dispersion inhérente à l'essai. Mais on peut en outre, remarquer que si l'on avait mesuré u pendant le cisaillement des éprouvettes

c 4, 5 et 6, on aurait probablement obtenu u

b - U

c % 0 pour les éprouvettes 4 et

5. Dans ces conditions, la droite intrinsèque moyenne correspondant à userait c

pratiquement confondue avec celle correspondant à ub

'

On peut dorc considérer que la droite intrinsèque n'est pratiquement pas affectée par les fradients de pression interstitielle.

TABLEAU V

Principaux résultats des mesures effectuées sur les éprouvettes d'argile de la Fourasse

Vi tesse de Poids spécifique sec Teneur en eau Caractéristiques- à la rupture déformation

°3 t 1 00 C (kN/m 3) v théorique

Eprouvette (%) ~h °1-°3 u

b u u -u

correspondant c b c 1_1'...-lni tial Final lni tiale Finale

(bar) (mn) (cmz/s) (mm) (bar) (bar) (bar) (bar) Po à 1

_ 1'. = 0,95 Po

mm/mn

-" 1 18,2 18 15,1 17,9 0,5 25 3xl0 6 1,28 0,12 0,14 0,02 1 0,11

_4 2 18,8 18,8 13,9 16,1 1,5 25 3xl0 6 3,27 0,44 0,42 0,02 1 0,13

_5 3 19,1 19,4 15 15 4 120 6xl0 5,5 6 1,17 0,97 0,2 0,97 0,03

-" 4 17,5 17,5 15,5 19,7 0,5 10 7,5xl0 1,25 0,8 0,31 0,99 0,07

_5 ; 5 18 18 16 ,3 18 1, 5 150 5xl0 7,5 2,31 0,49

1

0,96 0,025

-" 6 18,1 18,1 15,7 16,1 4 35 2x l0 6,25 4,82 1,8 1 0,11

23

• . , 1 - 3 -

~ r-i- - -, -- -~

::l -,- -~ -'-

° ° , ,- -, -'-j-'--I-.-,/ . //

01 - 0 3-. .. 0' ,- -,'

::l //

0,5

1 // b 1/ X ub

/ OU - l-

i Il L.-o-- _0 f-o -0- 0 lI.h en mm,

'i: // 0' ~3~ 1 .1 - b

1/

V - -0_ -"-- -01-04 .... 0 .1 o 6 4,5 1/

éprouvette 1 1 i

3,5 1 =

-,- -,- -'- -'- 01 - 03

'" /' -~

! Il

::l /'

9 ~ . M /

b

Il

2,5 1

b 1/

2, 5 1 1 1

i l / '-...

1/ / !--o- r",,-1.5 1.5 V r'-o ~.

1 1 1

! IF -0

~

# 1'0- ~ X ub )'o. a Ua -

'i - 0

1-0 1---t---1

1/ o_~ ..... r-o-J -"" t ...... >: Ub

0,5 rf l"- f'-.. ~-o U e 0,5

-=r= = F'O- ~= L1h en mm .

-l- I--lI.h en mm.

o 9

éprouvette 2 éprouvette 3

Fig, 9 - Courbes caractéristiques obtenues au cours du cisa illement de l'argile de la Fourasse (éprouvettes de 1 à 3),

24

0,5

o

2,5

1,5

0,5

o

3

2

1

-: b'"

1/' 1

15

! V-Ij/

~ ~

::l .. b'" 1

15

/ 1/

1 / /; /

Il

1 01 - 03

1 t--._ -.- -- -.-1-'-1-'- -'-1-'-

ub

~-

llh cu mm .

éprouvette 4

/ -

/'/

A /

..l

6~ -'- -' _ ...... -

r-- --- -

4

éprouvette 5

-'- -,- -'-

r--

6

~ .:! ::l .. t5' 1

4 15

3,5

/ i

J J 01- 03-

2,5 1/

-- _.-

1 1 i Î

1,5

1/ 1

ub _ - f-~ 0.5

~h cn mm.

o

) 1/

/ li

l---

E~ ~."-1---

//

1/

~ -

1/ v·

'-~--,

---

4

éprouvette 6

01- 03

- T

1'--.., '--ub

r-,

llh en mm.

6

Fig. 10 - Courbes caractéristiques obtenues au cours du cisai llement de l'argile de la Fourasse (éprouvettes de 4 à 6) .

~ ~ ,1 1 1 ./. ~ /

oQ 1 1 1 1 1 ~ c, = 0.12 bar

~ V u mesuré à la base X If': 30' ,/. I-tr ri

~ /"

1 N U mesuré au centre 0 1 f": 0.19 bar ,/. 0 28' X--::: V

/. :,...-

~ "/

.......-:: ~ ;....-'

~

ID ~ ~

~

./ ~

/' V x'

./ V

~ ~/

~ x,;:;

al' + aj bar-

~ [2 1 1

o 1 2 3 4 5 6

Fig. 11 - Argile de la Fou rësse. Plage de variation de la drO lle I/ll r l/l sèqu," correspondant à Uc

'

25

MARNE DE ROGNAC

Description sommalre

Marne peu plastique, raide et fissurée:

w = 40 L '

Conditions d'essais

l = 20, P

teneur en CaC0 3 61 %

drainage pierre poreuse inférieure + papier filtre latéral ;

- saturation sous une contrepression de 4,5 bars pUlS consolidation sous la pression hydrostatique 03 ;

cisaillement : vitesse de déformation 0,0203 mm/mn ;

- courbes intrinsèques : critère de rupture (01 - 03) max.

Commentaires

Le champ de pression interstitielle est uniforme pendant le cisaillement des éprouvettes 1 et 2. Le gradient de pression interstitielle reste faible pour l'éprouvette 3, mais devient important dans le cas de l'éprouvette 4 bien que le degré d'uniformisation soit pratiquement égal à l'unité (ainsi que pour les éprouvettes 1, 2 et 3).

de de

c v

Le sol étant fissuré, l'explication de ce phénomène doit, comme dans le cas l'argile de la Fourasse, être recherchée dans la différence entre la valeur c prise en compte pour le calcul du degré d'uniformisation et la valeur de

v mise en jeu, lors de la redistribution de la pression interstitielle pendant

la phase de cisaillement (cf. § 111.2.2).

TABLEAU VI

Principaux résultats des mesures effectuées sur les éprouvettes de la marne de Rognac

Vi tesse de Poids spécifique sec Teneur en eau

C Caractéristiques à la rupture déformation

°3 t) 00 (kN/m3) (%)

v ~h U _u -u théorique

Eprouvette °1 - °3 ub c b c 1_ .L correspondant

Initial Final Initiale Finale (bar) (mn) (cm2/s) (mm) (bar) (bar) (bar) (bar) Po à 1 - }- = 0,95

0

mm/mn

_'1 1 18,6 18,7 Il,8 16 0,5 10 7,5x1O 9,5 0,775 0,175 0,175 ° 1 0,4

2 17,8 17, 9 15 18,4 1 9,25 1 , 22 0,42 0,44 -0,02

_ 5 3 20 20,3 9,8 Il,6 2 145 5xlO 9,75 3,32 0,44 0,38 0,06 0,97 0,03

-" 4 17,8 18,7 14,4 16 4 50 1,5x1O 10 4,30 1,49 1,23 0,26 1 0,1

26

. ~

~~r ::1

0,- 03

~ 03 : 1 bar

~ 0,- (]3 ::1 - , ~

é' ... -1---' 1

0,5

~ ._--1--1-- -,-1

é' --1--1-- 1-'-x n h

ti- -1-. f-o- - Ote

0,5

II"" Ô x nb

01"- -1 V ~

r-- - --. -

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éprouvette 1 éprouvette 2

~e: ~,- ~3 --1--

~----r' . .:

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1 Il - !-o~ r::;- o u o - j--

r::;- --Il Lâ " '-,

ri 11/1

0,5 il t-~ t;- .-o-t-

III IV' h o n mm.

1 ~I lU r t.h .. mm .

~5

' 0 , 2 3 • 5 6 7 8 '0

éprouvette 3 éprouvette 4

Fig. 12 - Courbes carac téri st iques obtenues au cours du cisa ill ement de la marne de Rognac.

1 l , 1 1. é - .. l c, = 0,07 b a r " 1 1 X- .",cr

III u mesuré à la base X If = 27 ' .......-: V - M -

~ V .", t.> u m esuré a u cen tre 0 l c' = 0,09 bar

r- ,~ N 'f' = 25' ,.,..

t.> ~ V ~O L

2

~ ~ V

~ ~ ""

~~ ~

~ ~

~

~ po"

./

V V

V """ (JI' + (J3 .J> bar

~ 2 1 l l

o 1 2 3 4 5

Fig. 13 - Droites intrinsèques obtenues sur la marne de Rognac.

27

MARNE DE MENTON

Description sommaire

Marne grise très compacte.

w = 46 L '

Conditions d'essais

l = 20, p

teneur en CaCO 3 40 %.

drainage : pierre poreuse inférieure + papier filtre latéral ;

- consolidation: avec circuit de drainage à la pression atmosphérique puis saturation sous une contrepression de 4,5 bars;

- cisaillement: vitesse de déformation 0,0203 mm/mn

- courbe intrinsèque: l'examen des courbes déviateur-déformation, montre que le déviateur passe par un maximum et se stabilise ensuite dans la plupart des cas. L'écart entre la valeur maximale et sa valeur au palier étant important, il a paru intéressant de tracer les droites intrinsèques correspondant respective­ment au maximum et au palier, la seconde devant être proche de la droite de cisaillement résiduel. Pour tracer la seconde, on n'a pas tenu compte de l'éprouvette 4 : la pression interstitielle prenant des valeurs négatives très importantes en valeur absolue n'a pu être mesurée pour des déformations supé­rieures à 4 mm et les courbes de pression interstitielle dans le domaine des faibles déformations se prêtent mal à l'extrapolation.

Commentaires

C'est dans le but de tester l'influence de l'aiguille de mesure de pres­sion interstitielle sur la résistance au cisaillement du sol, que la moitié seu­lement des éprouvettes ont été équipées d'aiguilles. La distribution des points représentatifs des éprouvettes autour des droites moyennes de rupture, montre que la présence d'une aiguille au centre des éprouvettes n'agit pas de façon significative sur leur comportement.

Malgré des coefficients d'uniformisation généralement faibles, on n'ob­tient de gradients de pression interstitielle appréciables, que dans le cas de l'éprouvette 4.

28

Si l'on étudie l'influence des gradients de pression interstitielle sur la droite intrinsèque, obtenue pour (01 - 03) max, et si l'on s'en tient stric-

tement aux résultats expérimentaux, la droite correspondant à u est la droite c

en pointillé de la figure 16, droite qui diffère nettement de la droite en trait plein correspondant à u

b : on a en effet c' = 2 bars et ~' = 40,5° au lieu de

c' = 1,5 bar et ~' = 48,5°, Mais il faut considérer que s~ u avait été mesuré c

pendant le cisaillement des éprouvettes 5, 6, 7 et 8 on aurait probablement ob­tenu des valeurs de u - u ~ 0 pour la plupart d'entre elles, et la droite

b c intrinsèque moyenne correspondant à u serait, dans ce cas, très proche de la

c droite correspondant à u

b'

TABLEAU VII

Principaux résultats des mesures effectuées sur les éprouvettes de marne de Menton

Caractéri 5 tiques à Vitesse àe !

Poids spéc i f i que sec Teneur en eau l a rupture àéfcmation l Caractéristiques à la (critère (0,-03) max) thécrique , r upture

Eprouvette (kN!m 3) (7.) CI 3 t 100 C correspondant v

!lh °1-°3 ub

U U -u P , r ' /lh CI 1-0 3 ub

u u -u c b c o a 1- ï'; 0 C,9:: c b c

I nit i a l final lni tiale Finale (mn) (cm 2!s) (mm) (bar) (bar) (bar) (bar) -1'

(mm) (bar) (bar) (bar) (ba r) mm/nU1

1 20,2 19,1 9,9 15 0,5 2 9,9 1 0,17 0, 17 0 2,75 7 , 27 - 0,8 -0, 82 % 0

_ 5 2 20,7 19 ,3 8 , 9 14 , 8 1 1600 0,5 x lO 2 14, 1 0,58 0,52 0,60 0,45 0 ,001 9,5 10 ,9 -3,25 -3,25 0

3 20 , 4 19, 6 10,1 14 , 2 2 2,75 20,4 -0 , 9 1, 06 0 ,1 6 7 14 , 3 -),70 -) ,50 0,2

4 20,3 19,5 8 , 8 14,6 4 2 ,5 28 , 7 0 1,4 1,4

_ 5 5 20 , 3 19,3 10,5 15 0,5 800 10 2 ,25 16 , 1 0,5 0,6 0, 002 6,5 9,70 - ) , 3

5 _5 6 20,8 19 ,5 9,9 14 , 6 1 i; J (,.) 'J ,6 xlO 2 12,9 0 0,5 0,001 6,5 7 - 2 , 20

_ 5 7 20,3 19, 3 9,7 15,5 2 900 0 , 8 x lO 2 , 25 23 , 8 0,43 0,60 0,002 6,5 16, 1 -5*

_5 8 20,6 19 ,7 10 , 3 13,9 4 900 0,8 x lO 2,5 33 ,1 0,7 5 0,56 0,002 6,5 16,5 -3,9

* Valeur extrapolée

10

. 6~v d-d.-.::!

. ~/ ....... , 1 3

" .1 .-- '-~ // ..... _.- r '- r '- _.- _.-0' j/ 6-

10

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J :---... ........ X n •

r--0- r-- r-0 ' -, o 'Uo-

10

éprouvette 1 éprouvette 2

Fig. 14 - Cour.bes caractéristiques obtenues au cours du cisaillement de la marne de Menton (éprouvettes 1 et 2)

29

30 l

8 ~ 1/ .:!) , :J 1-'- ---~

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é prouvette 3 épro uvette 4

10

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10

10 é prouve tte 6

ép rouvette 5

/1\ 1 30 ~ 1/ ~8

" / ! ~

bM 1/ 1

20

. Vf ,- 1 11 ~ ! r"-., 63 " \ ~

0' 1/ '- -- -.- (J, - 0 3

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1/ --'1-'''1- '_ 1---

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20

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10

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IV "', lIh • n mm . Il 1. lih e n mm .

"" "r-.- X lb -r- -, --- -- -- - --- -- -r:-

0 ~ 1 -- R _.

1 X Ub

- 1 10

é prouve tte 7 éprouvette 8

Fig. 15, Courbes caractéristiques obtenu es au cours du cisaillemen t de la marne de Menton (éprouvettes de 3 à 8).

3D

Fig . 16 . Marne de Menton. Plage de variation

de la droite intrinsèque correspondant à Uc

[critère (01 . 03) max. ]

10 - I~ ,q

-bC"l

1 N

-Ô

5

./

... v /'

......

o

20 l r- Cf

,q

-bC"l

1 N

rÔ r" 1.5 bar u mcsuré à ln base X If' : 48.5'

u mesuré au centre 0 rI c' = 2 bar. If' ~ 40,5' 15

/' V 'I"I/'

/V V 10

V/ V ./

~ V k~ y

5 j~ ~

V .'"

....0 ~ ~ V

t::/ o 5 10

V i""""

u mesuré à la base X ,/ 1 c' = 0,24 bar ~ X u mesuré au centre 0 - If' ~ 31' /"

x 10 """'"

lL ,./

..... VJ ,./

./ ..... x ..

G ./

/x

V

5 10 15 Fig. 17 . Droite intr insèque de la marne de Menton (palier).

X

L V

L ,/

X L O

V V ....

L ,/ ~~

"'''' V V

al' + a:i bar -

12

_L ~

15 20

al' + aj ,_ 2 1 bar]

1

20

31

ARGILE DE BONIN - BONNOT

Description sommaire

Argile très plastique compactée à l'énergie Proctor normal puis saturée,

57, l = 31, P

teneur en eau optimale 22 % , poids spéci-

fique sec optimal: 16 kN/m 3 •

Conditions d'essais

drainage : pierre poreuse inférieure ;

consolidation: avec le circuit de drainage à la press~on atmosphérique, pu~s saturation sous une contrepression de 4,5 bars;

cisaillement : vitesse de déformation 0,0203 mm/mn

- droite intrinsèque critère de rupture (al - a3) max.

Commentaires

Les gradients de press~on interstitielle mesurés sont importants, ce qui est cohérent avec les faibles valeurs du coefficient d'uniformisation que l'on a obtenues.

Il est probable que la mise en place d'un papier filtre ajouré autour des éprouvettes aurait sensiblement uniformisé la distribution de la pression inters­titielle et par suite réduit l'écart entre les deux droites intrinsèques corres­pondant respectivement à u

b et à uc '

TABLEAU VIII

Principaux résultats des mesures effectuées sur les éprouvettes d'argile de Bonin-Bonnot

Vitesse de Poids spécifique sec Teneur en eau

C Caractéris tiques à la rupture déformation

03 t 1 00 théorique (kN/m 3) ( %)

v 6h °1-°3 u

b u u -u 1- L Eprouvette c b c correspondant

Initial Final Initiale ·Finale (bar) (mm) ( cm2 / s ) (mm) (bar) (bar) (bar) (bar)

Po à 1 - L = 0 95 P ,

0

mm/mn

-, 1 17 , 4 15, 6 16,4 26,5 0,5 5200 1, 5x l0 10 1,20 -0,25 -0,42 0,17 0,75 0,003

- , 2 17,8 16,1 16, 5 24,6 1 7700 10 9,75 1,85 -0,33 -0,61 0,22 0,67 0,002

- ' 3 18,1 16,8 16,2 23 2 7100 10 8,25 3,08 -0,39 -0,62 0,23 0,7 0,002

4 17,9 .17,2 16,5 2 1 4 7,75 5,74 - 0,6 1 - 1,02 0,4 1

32

,----y 0,- 0 3 · · G",O,sba, ..

1-.-.---;:;J

'.5 ~ 1-t5' _.- _.-

X ub 1 .... '- o UO - t--

0 -'--' r

V ~

0.5 -, I-~ t-~ - - f-r---f-o.- 1-0... llh

' 0

"ri éprouvette 1 ~ /1'

':J S ,,/ 0, - 0 3

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t5' 1/ 1

0, - 0 3 _1-1 0

IL/

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::J _.-' .5

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1

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t- li I~ r:-o- j-' 1-0- -t-- llh on r-' - mm.

ro-r-' -- X ~b t-<> / t-"-r-, l- o uc-

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2. 5 1 Il i

'0

éprouvette 2 / i

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2.5

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"- h.h on mm. , 0

1",

'"

0,5

1 / 0 "-" X ub ............

~ -" o ".

'.5 /

/ ", / ,

/ éprouvette 4

0.5 / i /"" -;;- - ~-r--, ! r-.- 1-0. r-- l'Ih • n mm . , 2 3 - , 5 r-- 7 8

1 9

' 0.. 1---, ~ r-- "/. 111h " , o ", t-~

'--'-- _ .. - .~ .. _~ .

éprouvette 3

Fig . 18 - Courbes caractéri stiques obtenues au cours du cisai ll ement de l'argile de Bonin-Bonnot.

33

2

~ ) 1 1 V-... l C,' 0.13 bar , .......... V-u mesuré L\ la hase X If:: 21.5" V' VO ~I V 1-"'" ........... tfN U mesuré au centre 0 1 C' :: 0.06 bar ....... V '(", 20." .......... .......... 1-"'"

V .......-..........

.......... ........... f./"

.......... ;...-V .......

V ~ b-

V ~ V-

~ :,......--i""'"

.......-

~ ~ ..,.0'

.......

f..-::::: -;::; V' al' + aj bar- -

-;::::. p--1 2 1 1

o 2 3 4 6 7 8

Fig. 19 - Droites intrinsèques obtenues pour l'argile de Bonin-Bonnot.

34

LIMON ARGILEUX DE LAYATZ

Description sommaire

Limon très plastique de consistance moyenne, consolidée en place sous env~ron 3 bars

70, l P

Conditions d'essais

35.

drainage : pierre poreuse inférieure + papier filtre latéral ;

- conso lidation avec circuit de drainage à la pression atmosphérique pu~s saturation sous une contrepression de 4,5 bars;

cisaillement: vitesse de déformation 0,0203 mm/mn

- courbes intrinsèques critère de rupture

Commentaires

- ub

est tantôt supérieur, tantôt inférieur à uc

' ma~s la valeur absolue de

ub

- Uc

ne dépasse pas 0,08 bar et n'est donc pas significative compte tenu de

la précision des appareils de mesures. Le champ de pression interstitielle peut donc être considéré comme uniforme, ce qui est cohérent avec les valeurs du degré d'uniformisation à la r upture, supérieures à 0,95 pour les quatre éprouvettes essayées.

TABLEAU IX

Principaux résultats des mesures effectuées sur les éprouvettes de limon argileux de Layatz

Vitesse de Poids spécifique sec Teneur en eau

C Caractéris tique à la r upture déformation

(kN/m3) "3 tj 00 v théorique

Eprouvette (%) 6h °1 - °3 U

b U U - U 1_ .L correspondant c b c

Initi al Final Initiale Finale (bar) (mm) (cm2/s)

(mm) (bar) (bar) (bar) (bar) Po

à 1 - .L = ° 95 P , 0

mm/mn

_ 3 1 10,8 Il,2 53,6 5 1,8 0 , 5 16 5x lO 6,75 1, 04 0,29 0,22 0,07 1 0,2

_ 3 2 Il,7 12,5 46 , 6 43,7 1 16 5xlO 4,5 1, 35 0 , 56 0,59 -0,03 1 0,2

_ 3 3 13,2 14,1 36 ,8 36 , 2 2 36 2x lO l,50 l ,6O 1,1 1,12 -0,02 0,98 0,04

_3 4 12,1 13 45,4 38,3 4 49 1, 5x1O l ,75 2,42 2,32 2,26 0,06 0,97 0,03

35

. ',5

. ..--r--"-- -- d,- 63_ -'-" i

-, --~- -,

~

ti' 8 t5' X u. r-

Vl ~ , , o u,

0,5

àh en mm . s -- - '- -. _/ 1 0,- 03 --'-. ,-....

" ..-'-1---

~ /' /'

éprouvette 3

ti' //' t5'

/ 0,5

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~

2,5

- - , po-~

1/ k ' 1-' --,

IV ~ Iy /-. X ho

V -',,- o Uo-

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1 -~ 0,- 03 -~~ -1 -..... '- --

é pro uvette 1

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'li 0,5 0,5

, 1/ Ti 1

1// ~+~ - -'1--1--

- _. 1-- - - -IV nh en mm. lIh 'n mm,

éprouvette 2 ép rou vette 4

Fig, 20 . Courbes caractéristiques obtenues au cours du cisai llement du lim on argi leux de Layatz

36

J u mosuré â la base X

.1 1 1 ..cl 1 C,' 0.29 bar

1--- If','9'

b

M

/

u mesul"é RU centro 0 L..rr:: 1 N

Ô V 1-"'"" V

V V

V V

V V

.. J ......... j;:-(

~ 1--""' ~

0, V V 5 . ~-

V V ----..---.......

al' + a:i bar - -

12

1 1

o 0,5 1,5 2 2,5

Fig. 21 . Dro ite intrinsèqu e du limon argil eux de Layat z.

37

III - DISTRIBUTION DE LA PRESSION INTERSTITIELLE

DANS LES ÉPROUVETTES PENDANT LA PHASE DE CISAI LLEMENT

111.1. ETUDE DES RESULTATS

Si l'on considère l'ensemble des éprouvettes étudiées, les valeurs du degré d'uniformisation à la rupture, varient dans de très larges limites: de 0,45 à des valeurs très proches de l'unité.

111.1.1. Cas où le degré d'uniformisation à la rupture est nettement inférieur

à l'unité (0,45 < 1 - E- < 0,80). Po

Le champ de pression interstitielle est hétérogène dans les éprouvettes d'argile très plastiques surconsolidées ou con~actées - argile plastique du Sparnacien, argile des Flandres et argile de Bonin-Bonnot.

Pour une même déformation, la pression interstitielle mesurée à la base est supérieure à celle mesurée au centre, et les valeurs de u - u varient

b c d'environ 0,1 à 0,4 bar (valeurs inférieures à celles obtenues sans papier fil ­trepour les éprouvettes d'argile verte). Pour ces argiles, les valeurs du coef­ficient A de pression interstitielle peuvent être très différentes, suivant qu'elles sont calculées à partir de ub ou à partir de uc ' comme on peut le voir

sur les exemples suivants

Coefficient A au moment de

SOL la rupture

Calculé à partir de ub Calculé à partir de u c

A '1 1 ' {"prouvette 1 0,2 ° rg~ e p ast~que du Sparnacien _

2 0,35 0,23 t.prouvette

Eprouvette 1 - 0,20 - 0,35 Argile de

Bouin-Bonnot Eprouvette 3 - 0,13 - 0,2

Eprouvette 4 - 0,1 - 0,18

38

La distribution de la pression interstitielle est pratiquement uniforme dans les éprouvettes de vase de Palavas- les- Flots - argile très plastique nor­malement consolidée - bien que le degré d'uniformisation soit compris entre 0,48 et 0,80.

Dans le cas de la marne de Menton, pour laquelle le degré d'uniformisation est de l'ordre de 0,5, les essais ont mis en évidence un champ de pression inters­titielle quasi uniforme pour 3 éprouvettes et un champ assez hétérogène pour la quatrième.

111.1.2. Cas où le degré d'uniformisation est vo~s~n de l'unité, (supérieur à

0,55).

Le champ de pression interstitielle est pratiquement uniforme dans les éprouvettes de sol non fissuré: limon argileux de Layatz, éprouvette 1 d'argile des Flandres.

En revanche, on a mesuré des gradients de pression interstitielle non né­gligeables dans des sols raides et fissurés, tels que l'argile de la Fourasse et la marne de Rognac.

111.1.3. En résumé, si l'on écarte le cas de la marne de Menton, l'étude expé­rimentale permet de conclure

1. - qu'à une vitesse de déformation élevée (c'est- à- dire telle que le degré d'uniformisation soit nettement inférieur à l'unité), des gradients de pression interstitielle non négligeablœse développent dans les éprouvettes d'argile con­sistante (surconsolidées ou compactées), mais que la pression interstitielle se distribue quasi uniformément dans les éprouvettes d'argile normalement consoli­dée ;

2.- qu'à une vitesse de déformation suffisamment faible (c'est- à-dire telle que le degré d'uniformisation soit voisin de l'unité), le champ de pression interstitielle est pratiquement uniforme dans les argiles non fis­surées, mais que des gradients de pression interstitielle peuvent apparaître dans ~s éprouvettes d'argile ou de marne fissurée.

111.2. INTERPRETATION

111.2.1. La différence de comportement des argiles normalement consolidées et des argiles surconsolidées, cisaillées à vitesse de déformation élevée, s'explique si l'on étudie le phénomène de redistribution de la pression in­terstitielle dans l'éprouvette.

Considérons, en effet, la distribution de la pression interstitielle dans une éprouvette à un instant déterminé de la phase de cisaillement (fig. 22).

39

SupP0s0ns, pour simplifier, qu'à partir de cet instant, les contraintes totales appliquées à l'éprouvette soip.nt maintenues constantes et étudions le processus d'uniformi­sa t ion de la pres s i on interstitielle dans l'éprouvette . L'évolution de la pres 'don interstitielle, qui tend en tout point vers la valeur u , entraine une di minution de

m volume aux extrémit~s de l'éprouvette e t un gonflement de sa partie centrale.

Eprouvette

u

---j--------- ---Zone de compression

z2 - - - - - - - - - - -

Zone de gonflement

Zone de compression

F ig. 22 -Le volume total de l'éprouvette re s tnnt inchangé , la valeur u de la pr.es sion inters titielle à Ta fin de la r ed' .stribu t ion est solution de l' équation .

Redistribution de la press ion interstitielle dans l'éprouve t te.

E et E étant c g

correspondant solide.

{I u - u

{ ' u -m

d E z E g 0 zl

les modules de déformation volumique

respectivement à une compression et à

u m

d 0 z c

sous pression hydrostatique

un gonflement du squelette

Dans le cas des argiles molles pour lesquelles E est petit par rapport à E , cette équation devient c

g

{ ' (u - u ) d ~ 0 m z

Zl

Zl ~ Z2 et u '" ub · m'" ce qu~ implique

Dans ces conditions, l'uniformisat i on de la pression interstitielle ne nécessite que le déplacement d'un volume d'eau extrêmement faible des extré­mités de l'éprouvette vers sa partie centrale. Ce transfert s'effectue donc très rapidement même si le sol est peu perméable.

Dans le cas des argiles très surconsolidées, pour lesquelles E et E c g

sont sensiblement égaux (hypothèse adoptée par Gibson pour le calcul du degré d'uniformisation), u est égal à la valeur moyenne de u et le volume d'eau qui

m se déplace dans l'éprouvette est maximum. C'est donc dans ce cas que l'on obtient la valeur la plus élevée du temps d'uniformisation qui peut alors être calculée par la théorie de Gibson.

40

111.2.2. Le fait que des gradients de pression interstitielle apparaissent dans certaines ép rouvettes de sol fissuré malgré l'adoption d'une vitesse de déformation correspondant en principe à un degré d'uniformisation élevé, peut s'expliquer par le processus de consolidation du sol fis­suré .

Dans une première phase, en effet, une grande partie de l'eau interstitielle excédentaire s'évacue par res fissures à une vitesse relativement grande. Une fois les fissures refermées, la consolidation se poursuit beaucoup plus lentement. Ceci explique que les courbes de consolidation de nombreux sols fissurés, présentent souvent deux paliers, comme le montre l'exemple présenté (figure 23).

Le degré d'uniformisation est calculé à partir du temps de consolidation tlOO obtenu par la construction classique de la figure 23. Or, le coefficient

de consolidation correspondant à cette valeur de tlOO n'intéresse que la première

phase de la consolidation (fissures ouvertes) et le coefficient de consolidation qui détermine la vitesse de redistribution de la pression interstitielle dans l'éprouvette au cours du cisaillement est celui, beaucoup plus faible, mis en

o

~ 2

3

* "\ 4

\ ~ 1

5

6

7

8

9

10

11

12

13

\\

\ \

\

t 1oo1

50 100

~- X

r-~

~120m n.

Fig. 23 - Courbe de consolidation de l'argil e de la Fourasse (éprouvette 3).

\1 \

150

41

jeu lorsque les fissures se sont refermées. Le degré d'uniformisation réel est donc inférieur à sa valeur calculée, la différence étant plus ou moins grande suivant la pression de consolidation 03 de chaque éprouvette (petite pour les faibles pressions, importante pour les fortes pressions).

Le raisonnement précédent explique bien les observations faites sur l'ar­gile de la Fourasse pour laquelle les courbes de consolidation des éprouvettes étudiées présentent deux~liers. Ces deux paliers n'apparaissent pas nettement pour la marne de Rognac, mais le caractère fissuré de cette dernière permet ce­pendant d'expliquer les gradients constatés aux fortes pressions par une sures­timation du degré d'uniformisation.

Remarque

L'apparition de gradients à un degré d'uniformisation élevé dans l'argile de la Fourasse et la marne de Rognac peut également être rapprochée des observa­tions faites par La Rochelle sur des argiles très raides pour lesquelles la rup­ture se produit dans une zone très restreinte. Ces observations l'on conduit à préconiser pour ces argiles l'adoption de vitesses de déformations plus faibles que celles correspondant à un degré d'uniformisation voisin de l'unité (cité par Bishop et Henke1 [IJ).

111.2.3. Cas de la marne de Menton

On peut justifier l'uniformité du champ de pression interstitielle dans les éprouvettes l, 2 et 3, en avançant - ce qui paraît très plausible - que le papier filtre latéral n'a pu jouer ron rôle de drain pendant la consolidation du sol ini­tialement non saturé(l) mais qu'il a, par contre, contribué à accélérer la re­distribution de la pression interstitielle pendant le cisaillement réalisé sous contrepression. Mais cette hypothèse ne permet pas d'expliquer l'hétérogénéité du champ de pression interstitielle dans l'éprouvette 4.

Les éprouvettes étudiées étant parfaitement continues, la fissuration de l'éprouvette 4 ne peut, non plus, être invoquée.

42

1. Le papier filtre latéral est inefficace lorsqu'il entoure une éprouvette de sol imparfaitement saturée.

IV - INFLUENCE DES GRADIENTS DE PRESSION INTERSTITIELLE

SUR LES PARAMÈTRES DE CISAILLEMENT INTERGRANULAIRE

IV.l. Les droites intrinsèques correspondant respectivement à ub

et à Uc

sont

évidemment confondues pour la vase de Palavas.les_Flots et pour le limon argileux de Layatz, puisque, pour ces deux sols, les gradients de pression interstitielle à la rupture sont négligeables.

IV.2. Dans le cas de l'argile de la Fourasse et la marne de Menton, la droite intrinsèque correspondant à u n'a pu être déterminée avec précision (la pres-

c sion interstitielle n'ayant pas été mesurée au centre de toutes les éprouvettes), mais il est probable qu'elle diffère peu de celle correspondant à u

b (se reporter

aux commentaires concernant ces deux sols). En particulier, l'erreur sur la ré­sistance au cisaillement drainé, liée à l'hétérogénéité du champ de pression in­terstitielle ne devrait pas être supérieure à celle résultant de la dispersion des points représentatifs des éprouvettes à la rupture.

IV.3. Pour les autres sols étudiés, on a pu déterminer les paramètres de cisail­lement intergranulaire correspondant respectivement aux valeurs mesurées de ub et de u au moment de la rupture, et l'on a tenté de chiffrer, à partir de ces

c résultats, les erreurs commises sur c' et ~, du fait de l'adoption d'une vitesse de déformation de 0,020 mm/mn.

IV.3.J. L'estimation de ces erreurs impliquait, en outre, la connaissance de la courbe intrinsèque réelle, c'est-à- dire obtenue à partir d'essais suffisamment lents pour que la pression interstitielle soit uniforme dans les éprouvettes essayées. De tels essais n'ont pas été réalisés dans le cadre de cette étude, mais deux observations concordantes donnent à penser que la courbe intrinsèque réelle est très proche de fi courbe intrinsèque correspondant à u obtenue au

c cours d'essais effectués à la vitesse de déformation de 0,020 mm/mn.

Les paramètres de cisaillement intergranulaire de l'argile plastique du Sparnacien obtenus à partir d'un essai consolidé drainé (fig. 24) sont très voisins des paramètres obtenus à partir des mesures de u effectuées au cours

c de l'essai consolidé non drainé sur le même sol.

43

c'

c'

0,16 bar

0,18 bar

et

et

<p'

<p '

pour le premier (2)

pour le second

Lors de la comparaison de l'essai CU à embases lubrifiées et de l'essai CU classique, on a remarqué que, pour une argile raide très plastique, la droite intrinsèque obtenue à partir du premier type d'essai ~ui assure une distribution sensiblement homogène de ffi pression interstitielle dans les éprouvettes essayées), était très proche de la droite intrinsèque correspondant à u dans l'essai clas-

c sique (fig . 25).

On a donc évalué les erreurs commises surc' et <p' en assimilant la droite intrinsèque correspondant à u à la droite intrinsèque réelle. Les résultats ont

c été regroupés dans le tableau x.

IV.3.2. On constate que l'erreur commise sur l'angle de frottement interne est faible, l'erreur relative reste comprise entre 4 et 10 % ; l'erreur absolue va­riant de 0,5 à 2°.

L'erreur sur c'est apparemment plus importante (si l'on excepte le cas de l'argile des F1andres), mais n'est en fait significative que dans le cas de l'ar­gile de Bonin-Bonnot, pour laquelle l'erreur absolue sur c' atteint 0,07 bar.

TABLEAU X

Erreurs sur les paramètres de cisaillement, liées au gradient de pression interstitielle à la rupture (les paramètres corre'Spondant à Uc sont considérés comme corrects)

Erreur sur c ' Erreur Paramètres de cisaillement Paramètres de ci sai llement

Sol obtenus à partir de obtenus à partir de Absolue Relative Absolue ub u c (bar) (%) • Cl

Marne de Rognac c' = 0,07 bar c' = 0,09 bar <1>' = 27° <1> ' = 25° 0,02 22 2

Argile de Bonin-Bonnot c' = 0,13 bar c ' = 0,06 bar <1>' = 21,5° <1>' = 20,5°

0,07 115 1

Argile des Flandres c ' = 0,24 bar c' = 0,24 bar <1> .' = 22° <1>' = 20° ° ° 2

Argile plastique du c' = 0,2 bar c' = 0,18 bar Sparnacien. <1>' = 14,5° <1>' = 14°

0,02 Il 0,5

2. Les résultats de ces essais étant caractérisés par une dispersion assez importante les droites intrinsèques ont été déterminées par la méthode des moindres carrés. La différence relativement faible constatée entre les paramètres de l'essai CD et les paramètres de l'essai CU obtenus à partir de u , s'explique par le nombre différent d'éprouvettes étudiées

c pour chaque essai: 7 pour le premier, 4 pour le second.

44

sur <J'

Relative (%) .

e

5

10

4

2 1 1 1 1 1 1 1 1 -= ro

CD ... ! c' = 0.16 (bar) ..CI Essai '-'

~ -P' = 13S 0 IN

Essai ) u mesuré à la base x ."""",

cu 1--- e--. 0

u mesuré au centre 0 1----x j--.2- 1---1---

• 1---1--0 -1--- •

1--- j..---' -1--

x~ i-J-1---1-'" J-!s-,- 0'1+ 0'3 1---

j...----- •

o

2 "'-ro

.CJ ~

~

0

IN -

0

I~ ~

o

2 (bar) -1 1 1 L

2 3 4 5

Fig. 24 - Courbe intrinsèque de l'a rgil e p last ique du Sparnacien obtenue à partir d'un essa i CD. Les points obtenus à partir d'un essai CU sont représentés à titre de comparaison.

1 1 1 1 1 1 1 1

lU mesuré à la base x f e' = 0.1 (ban Essai classique -P' = 16.5'

u mesuré au centre 0

E' b 1 br! c' = 0.08 (bar! ssal avec em ases u ri lees· -p' = 16'

...--::: '--;:::: ~--r---

: -::::::: - 0

~ t:::::::: ~

L---:::::

~ r:::---v

l::::::---~ r--~ t.--:::::::: 1>

0'1 + 0'3 (bar) 2

1 2 3 Fig. 25 - Courbes in tri nsèques obtenues à partir d'un essai CU c lass iqu e et d'un essa i CU

avec embases lu brifiées pou r une argile de Provins compactée (wL

= 76, Ip = 47).

45

Compte tenu de la prec1s10n de l'appareil triaxia1 et des différences existant entre les différentes éprouvettes essayées, il semble en effet difficile de dé­terminer la valeur de c' à moins de 0,05 bar près, même dans le cas d'essais réalisés avec un S01n particulier.

Il faut d'ailleurs remarquér que l'on n'obtient une erreur significative sur c' que dans le cas où les éprouvettes n'étaient pas entourées d'un papier filtre latéral accélérant la redistribution de la pression interstitielle, et il est fort probable que la mise en place d'un drain autour des éprouvettes d'argile de Bonin-Bonnot aurait permis de réduire notablement l'erreur sur c'.

On remarquera également que les droites intrinsèques présentées figure 25 montrent bien que les paramètres de cisaillement de l'argile de Provins mesurés dans l'essai CU, sont peu sensibles à une vitesse de déformation élevée.

En résumé

L'incidence des gradients de pression interstitielle sur les paramètres de cisaillement intergranu1aire est faible dans le cas des sols étudiés, à l'excep­tion de l'argile de Bonin-Bonnot, pour laquelle l'erreur sur c'est sensible. Cette erreur aurait d'ailleurs sans doute été fortement réduite si l'on avait équipé les éprouvettes de drains latéraux.

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v - CONCLUSION

L'étude précédente réalisée sur une gamme de sols argileux suffisamment étendue pour être rep~é sentative, permet de conclure quant aux erreurs systé­matiques affectant les résultats d'essais triaxiaux CU classiques (avec mesure de pression interstitielle au niveau de la pierre poreuse inférieure), réalisés sur de petites éprouvettes équipées d'un drain latéral, à une vitesse de l'or­dre de 0,020 mm/mn, vitesse qui permet de limiter la durée de la phase de ci­saillement à une journée de travail.

L'incidence des gradients de pression interstitielle, crees par un cisail­lement trop rapide des éprouvettes, est généralement faible sur les paramètres de cisaillement intergranulaire, même dans le cas des argiles raides très plas­tiques. Dans les cas les plus défavorables, l'erreur relative commise sur ~' est en effet inférieure à 10 % et l'erreur absolue sur c', liée à la distribution non-uniforme de la pression interstitielle dans les éprouvettes est rarement super~eure à l'erreur globale résultant des insuffisances de l'appareillage classique, des différences entre éprouvettes, de l'hétérogénéité du sol, etc.

Cependant, si au cours d'une étude très importante, il s'avérait nécessaire de déterminer avec une grande précision les valeurs des paramètres de cisaille­ment intergranulaire d'argiles raides très plastiques, on pourrait

- soit mesurer la pression interstitielle au centre des éprouvettes, tout en conservant la vitesse de déformation de 0,020 mm/mn

- soit adopter pour l'essai classique une vitesse de déformation très fai­ble, de l'ordre de 0,001 à 0,002 mm/mn.

Inversement, pour certains sols peu plastiques, la vitesse de déformation de 0,020 mm/mn peut paraître trop faible (l'application de la théorie de Gibson permettant d'envisager une durée d'essais plus réduite). Si le sol est fissuré au niveau de l'éprouvette, le degré d'uniformisation calculé peut être sérieusement surestimé et il convient de travailler à 0,020 mm/mn.

A la vitesse de 0,020 mm/mn, généralement adoptée pour les essais, les pressions interstitielles mesurées à la base (ou au centre) d'éprouvettes de solsnon fissurés dont le degré d'uniformisation à la rupture est élevé, ou d'éprouvettes d'argile molle, peuvent être considérées comme correctes.

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Inversement, des gradients de pression interstitielle souvent importants se développent dans les argiles raides (surconsolidées ou compactées) caracté­risées par un degré d'uniformisation nettement inférieur à l'unité (qui sont dans la plupart des cas des argiles très plastiques). Les pressions intersti­tielles mesurées peuvent différer sérieusement des pressions interstitielles que l'on aurait mesurées dans des sols identiques cisaillés à vitesses très faibles et ne peuvent être considérées comme représentatives.

Il en est de même des mesures faites dans certaines éprouvettes de sol fissuré, même si le calcul indique une uniformisation complète. Les valeurs du coefficient A de pression interstitielle calculée à partir de ces mesures, peuvent donc être entachées d'une erreur importante et leur détermination précise nécessite la réalisation d'essais lents.

Texte remis au Service des Publications en mars 1972

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BIBLIOGRAPHIE

[1] BISHOP A.W., HENKEL D.J., The measurement of soil properties in the triaxial test, Edward Arnold, Londres (1962).

[2] BLIGHT G.E., The effect of non uniform pore pressures on laboratory measurements of the shear strength of soil, A.S. T.M. special technical publication, 361, Symposium on laboratory shear testing of soil (1963).

[3] JOSSEAUME H., Etude de la pression interstitielle, Rapport de recherche LCPC, 14 (mars 1971).

[4] JOSSEAUME H., Etude des gradients de pression interstitielle créés par le cisaillement rapide d'éprouveftes d'argile dans l'appareil triaxial, Communication présentée aux journées françaises de mécaniqu e des sols (17. 18 et 19 mai 1971).

[5] MODE OPERATOIRE du LCPC, Essai triaxial, M. S-L 4, Dunod, Paris (1970).

49

50

abstract

The influence of pore pressure gradients on the triaxial test results

Carrying out an undrained consolidated triaxial test at too high a l'aLe of slrain produces pore pressure gradients in the samples under Lest. The pore pressure measured al the base of the sam pie is not representatiw, and the resulls of the test, which depend on this, are falsified. This drawback l'an be overcome by adopling a sufficiently low l'ale for lhe pore pressure to be uniform in the sam pie. But lhis solulion often means that the duration of the test is incom­patible with an ecol1omical use of the lriaxial tesl apparalus. Consequently an attempl has been made to determine whether il is possible to concluct relatively rapid tests while still ensuring acceptable accuracy of results.

The study carried out to this end \Vas made on K cIays and maris of wry varied plasticily and consisteney. The study was based on pore pressure Illeasurements macle simullaneously al the base and allhe cenlre of samples sheared during one working day.

Il was eslablished thal under these conditions the incidence of pore pressure gradients on the parameters of intergranular shearing is slighl for l11os1 soils, incIuding slifT and very plastic cIays. But in the c.;ase of these last-nall1ed soils the aceurate measuremenl of pore pressure rluring shearing requires earrying out Illuch slower tests.

zusammenfassung

Einfluss des Gefalles des Porenvvasserdrucks auf die Triaxialversuchsergebnisse

Wenn man beim konsolidierlen l'riaxialwrsueh oh ne Entwiisserung zu sehnell absehert, lritt in den Probekorpern l'in (;eHille des Poren\\'asserdrueks auf. Der am unteren Ende des Probekorpers gemessene Porenwasserdruek isl niehl repriisentati\' und die entspreehenden Versuehsergebnisse sind fehlerhaft. Diesen ;'\Iachleil kann Illan dadureh ulllgehen, dass man eine ausreichend niedrige Schergesehwindigkeit anwendel, um einen gleichmiissigen Po ren­wasserdruck in der Probe zu erhalten. Diese Uisung führl jedoch oft Zll einer Versuchsdauer, die mit der wirtschaftIiehen Anwendung des Triaxialwrsuchs unwreinbar isL Deswegen wurde versuchl, \'erhii!tnismüssig schnelle Versuehe ZlI entwiekeln, deren Ergebnisse noch a usreiehend genau sind.

ln der mit diesel' Zielsetzung durehgeführten l;nlersuehung ",urden K l'on- und :Ylergelboden untersehiedlieher Plastizilüt und Konsistenz \'l'l'wendel. :\'Iessungen des Porenwasserdrueks wllI'den gleiehzeilig am unteren Ende und in der \Iilte der Proben durchgeführl, die wiihrend eines Arbeitstages abgesehert wu l'den.

Dabei konnte der sehwaehe Einfluss des (;efiilles des Porenwasserdrueks auf die Korn-zu-Korn Seherparameter für die meislen Baden, einsehliessiieh der sehr plastisehen sleifen l'one, festgestellt werden. Für eine genaue :Vlessung des Porenwasserdrueks diesel' genannten l'one wahrend des Ahseherens ist jedoeh eine sel11' \'iellangsamere \'ersuehsdurehführung notwendig.

resumen

Influencia de los gradientes de p resio n intersticial sobre los resu ltados dei e nsay o

La realizaciôn deI ensayo triaxial consolidado sin drenar a una velocidad de deformaciôn demasiado grande, se traduce pOl' la apariciôn de gradientes de presiôn intersticial en las pro­betas ensayadas; La presiôn intersticial medida a la base de la probeta no es representativa y los resultados deI ensayo, de la cu al dependen, tienen errores. Se puede remediar este incon­veniente adoptando una velocidad suficientemente pequei'ia para que la presiôn intersticial sea uniforme en la probet a. Pero esta soluciôn conduce a menudo a unos tiempos de ensayo incom­patibles con una explotaciôn econômica deI aparato triaxial ; pOl' ello se ha buscado determinar si es posible realizar ensayos relativamente râpidos todo y conservando una precisiôn acep­t able en los resultados.

El estudio emprendido a este fin interesa 8 aI'cillas y margas de plasticidad y consistencia muy diversas. Se basa sobre las mediciones de presiôn intersticial efectuadas simultaneamente a la base y al centro de la probeta sometida al ensayo de corte durante una jornada de trabajo.

Ello ha permitido establecer que, en dichas condiciones, la incidencia de los gradientes de presiôn intersticial sobre los parâmetros deI corte intergranular es)equei'ia en la mayol'ia de los suelos las arcillas rigidas muy plâsticas incluidas. Sin embargo, para estas ultimas, la medida precisa de la presiôn intersticial durante el corte, necesita la realizaciôn de ensayos mucho mâs lentos.

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51

TABLE DES MATIERES

Résumé en français ..... . .. .. . . . . . ... .. .. ........... . ......... . ........ . .... .. 4

PRÉSENTATION, G. Pilot

1. -INTRODUCTION

11.- ÉTUDE EXPÉRIMENTALE

Il.1 - Matériaux

11.2 - Description des essais

11.3 - Présentation des résu Itats

Argile plastique du Sparnacien

Argile des Flandres (Watten)

Vase de Palavas-les-Flots

Argile de la Fourasse

Marne de Rognac

Marne de Menton

Argile de Bonin-Bonnot

Limon argileux de Layatz

III. - DISTRIBUTION DE LA PRESSION INTERSTITIELLE DANS LES ÉPROUVETTES

5

7

9

9

9

11

14

16

18

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26

28

32

35

PENDANT LA PHASE DE CISAILLEMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

111.1 - Etude des résultats

111.2 - 1 nterprétation

IV. - INFLUENCE DES GRADIENTS DE PRESSION INTERSTITIELLE

SUR LES PARAMÈTRES DE CISAILLEMENT INTERGRANULAIRE

V. - CONCLUSION

Bibliographie

Résumé en anglais, allemand, espagnol, russe

38

39

43

47

49

50

Imprimé au L .C.P.C., 58 Bd Lefebvre, 75732 PARIS CEDEX 15, sous le numéro 502.418

Dépôt légal: 4e trimestre 1972