ETUDE EXPÉRIMENTALE ET NUMÉRIQUE DE PRESSIOMÈTRE EN MILIEU PULVÉRULENT

Ali  M. FAWAZ

Dans cette étude , nous avons tenté de mettre en évidence, l’influence de deux facteurs importants sur la nature de l’expansion de la cavité dans le sol lors de l’essai pressiométrique et sur les résultats déduits de cet essai. Ces deux facteurs non pris en compte par la simple théorie élastoplastique sont : la géométrie de la sonde et la variation du volume élémentaire du sol.

A partir de notre étude bibliographique, nous trouvons que la configuration de la sonde (monocellulaire ou tricellulaire) ne joue pas un rôle significatif sur la nature de l’expansion et les résultats de l’essai . Nous choisissons alors la sonde monocellulaire qui est plus pratique pour réaliser notre étude expérimentale.

Avec nos essais pressiométriques dans la cuve de sable, nous avons montré que le champ de déplacement créé par le gonflement d’une sonde pressiométrique d’élancement fini n’est pas cylindrique . Dans un sol homogène, la membrane prend la forme d’un tonneau. Le champ de déplacement créé au voisinage du milieu de la sonde est maximum radialement et nul verticalement. Ce résultat a été confirmé numériquement avec le logiciel PLAXIS et nous trouvons que le déplacement radial diminue de part et d’autre du milieu de la sonde pour atteindre des valeurs de l’ordre de la moitié de sa valeur maximale vers les extrémités de l’instrument . Dans ces derniers zones le déplacement vertical atteint des valeurs de même ordre de grandeur que le déplacement radial; la déformation verticale maximale n’est pas négligeable et atteint des valeurs de l’ordre de 30% de la déformation circonférentielle maximale. La simulation numérique a confirme l’allure de la courbe des déplacements verticaux trouvée expérimentalement, mais les valeurs numériques sont de l’ordre de la moitié des valeurs expérimentales. Cette différence peut être justifiée par les différences entre les conditions de déroulement du calcul et celles de l’expérience:

- Le calcul transmet complètement la surcharge appliquée en surface en tout point du massif mais nous avons montré expérimentalement que cette transmission est partielle.

- La membrane pressiométrique est attachée à ses extrémités qui sont laissés libres dans le calcul.

- Le logiciel ne tient pas compte des grandes déformations.

Avec ces restrictions, nous avons trouvé que l’utilisation d’une sonde pressiométrique d’élancement fini telle que la nôtre (L/D=5) et le raisonnement avec l’hypothèse de déformation plane sous-estiment le déplacement au milieu de la membrane pressiométrique de l’ordre de 20%. L’hétérogénéité de répartition de la densité dans le sol peut causer une erreur plus significative. En effet, nous avons trouvé dans nos essais de mesure de la contrainte verticale que la densité relative locale joue un rôle important dans la répartition des contraintes dans le massif :La contrainte verticale augmente quand la densité augmente. C’est pourquoi , nous avons trouvé que l’expansion de la cavité lors du gonflement de la sonde pressiométrique est bien influencée par la densité locale.

Dans un sol de densité non uniformément repartie, le gonflement est plus grand dans la partie où la densité est plus faible.

La densité moyenne du sable joue un rôle essentiel dans le comportement du matériau et les résultats de l’essai pressiométrique. Nous avons trouvé à partir des essais triaxiaux réalisés sur le sable  fin  d’Hostun que  l’angle de  frottement  interne  j  croit  presque  linéairement  avec  le poids volumique initial du matériau. A partir des essais pressiométriques, on en déduit que la pression limite conventionnelle augmente d’une façon parabolique avec la densité moyenne.

En comparant les résultats des essais triaxiaux et pressiométriques nous trouvons que le module pressiométrique E_p représente le ¾ du module initial tangent E_t mesuré à l’essai triaxial.

L’étude numérique nous a permis de quantifier l’influence de la variation du volume du sol sur les résultats de l’essai pressiométrique. La pression limite conventionnelle augmente de 22% pour une augmentation de l’angle de dilatance de 0º à 5º. P_1c  augmente de 47% quand l’angle de dilatance augmente de 0º à 12º .

Enfin, sur le plan expérimental, il est utile d’améliorer notre système de mesure dans le dispositif expérimental de mesure des déplacements au cours de l’essai pressiométrique et réaliser des essais dans d’autres genres de matériau comme l’argile. Sur le plan numérique, il est très utile de donner au logiciel PLAXIS la possibilité de tenir compte de grandes déformations et de la variation des paramètres mécaniques du sol au cours de l’essai.