7/24/2019 BLPC 33 Pp 105-116 Paute
1/12
J . L .
PAUTE
Ingnieur E .N.S.M.
Ass istant
Y .
MACE
D E S T U R
Technicien Suprieur
Laboratoire Rgional de
St-Brieuc
Lepntromtr deconsistance
valuationde laconsistancedessolsfins
P R E S E N T A T I O N
M.
RASKINE
Charg
de
Mission
Serv ice des Doc uments Techniques
La boratoire Central
L e pr omr e de consista nce : un ap pa r ei l b ien s imp l e et pas cher Au po i n t de l ' i gn o rer
ou de l e monna re E t pou r t an t , en si t u an t b ien cet
essa i com m e
un chanon dan s l a
cha n e des
essa i s
c lassiqu es de labora to i r e et en p la ce,
M . P A U T E
abord e des qu est i ons
essen
t i e l l es de man iq ue des
so l s
ap pl iq u, sur lesqu el l es Scand in aves et Soviiq ues on t pr is
pos i
t i on depu i s un cer t a i n
t emp s
d :
pr oblmes d'a ppr ia t i on et de
mesu re
de l a pl ast i c i t de l a consistan ce, de la cohion ;
compa ra i son ob jec t i ve d es rul ta ts
d ' essa is
ayan t l es mmes b u t s ma is d i f fent s da ns leur
p r i n c i p e
;
p r oblmes d e synt he ou d' i nt erpol at ion de rul ta ts
souven t
d i sper s.
Le so l , dans sa d i ver s i t glog iq ue, es t un ma tia u capr i c i eux qu i
souven t
se pr e ma l au x
essais
du gtechn ic i en . Or l e la bor a to i r e spia l i sa pour m i ssion , en
p a r t i c u l i er ,
de donne r
des va leurs
des
ch i f f r es au bur eau d 'ud e, a u pr o je teur , au ma r e
d ' oeuv r e
qu i en
s on t
t r avi des, et j u s t e ra i son s i ces va leurs
son t
r eprent at iv es.
Ut i l ise-t -on suf f i samm ent et bon
escient
ces
pe t i t s essa i s
s i sim p l es et s i r ap i des, e x i gean t
peu de mat ia u ? J e ne lepense pas . E t pou r t a n t , c omme l e l i on de l a fab l e, u n ma j est ueux
t r i a x i a l
a u r a i t
souven t
besoin
d 'u n p l u s
pe t i t
q u e soi
Sur l a p l a st i c i t et su r l a consi s t ance d es so ls, d 'a ut r es expi ences ont accu mu ls qu i
s'expr im er ont dan s des ar t i c les u l tieur s du B u l l e t i n . M a i s d ma i n t enan t ,
n o u s
i n c i tons les
gtech n i ci ens rlhi r ,
p a r t i r
d e
T a r t i c l e
d e
M . P A U T E ,
et
c omme
l e La bora t o i r e de
S a i n t - B r i e u c ,
pr a t i quer d e
t e l s
essai s.
De mme
n o u s
i n c i t o n s
t o u s
l e s u t i l i s a t eu r s de l ' appa re i l dr i t d ans l ' a r t i c l e de
M . P A U T E
emp l oyer
V a p p e l l a t i o n
Pr omre de consi sta n ce pl u tt qu e Pr omre de pl as
ti ci t // c o u v r e en
e f fe t
un champ p l u s l a r ge que l a
seu le m esur e
de la pl ast i c i t
Bull . L iaison Labo. Rout iers
P. et Ch. n 33 -
A o t -Se p t .
1968 - Rf. 540
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I N T R O D U C T I O N
La consistance des sols fins (limon, vase, argile) est
une proprit dont on recherche la connaissance
principalement pour l'identification de ces sols
(dtermination des Limites d'Atterberg) et, en ce qui
concerne les sols mous argileux, pour la mesure de
leur rsistance au cisaillement teneur en eau
constante (cohsion non draine C
u
).
La dtermination rigoureus e des L imites d'A tterberg
prescrite par les modes opratoires est une opra
tion relativement longue et qui ncessite des opra
teurs ayant une bonne pratique de l'essai. La dter
mination de la cohsion C
u
des vases et des argiles
molles est obtenue sur les sols en place avec le
scissomtre de chantier et, sur les chantillons
intacts de sol, principalement avec le scissomtre de
laboratoire et le triaxial.
C es dispositifs et surtout le deuxime ncessitent
une certaine quantit de matriau et sont d'autre
part des essais relativement longs et destructifs.
On est donc conduit trs souvent complter les
caractristiques mesures en quelques points parti
culie rs d'un sonda ge par des valeurs approximatives
obtenues avec des dispositifs divers.
En ce qui concerne les Limites d'Atterberg, il ne peut
s'agir que d'une approximation personnelle de l'op
rateur et l'on conviendra que ceci ncessite une trs
grande exprience des sols.
La dtermination approximative de la cohsion C
u
d'un sol peut tre faite partir d'un pntromtre
de poche ou d'un scissomtre de poche. On peut
noter ici que le facteur op rateur interviendra
dans une certaine mesure.
Notre but est de prsenter un essai relativement
simple qui est intermdiaire entre l'essai de labora
toire et l'essai en place.
L'essai au cne (Fall-cone test) es t trs pratiqu
dans certains pays et principalement en Sude et
en Norvge. C et essai avait t pratiqu au Labo
ratoire Ce ntral pour la dtermination des L imites
d'Atterbe rg sous le nom de pntromtre de plas
ticit . Puisqu'en fait il couvre un champ d'utilisation
plus large, on peut galement proposer le nom de
pntromtre de consis tance , bien que ce terme
soit moins imag que le terme anglo-saxon qui ne
dcoule que de son principe de fonctionnement.
Les tudes effectues par les Sudois et, en parti
culier par Hansbo [1] *, ont montr que la cohsion
C
u
d'une argile sature l'tatintact ou remani,
pouvait tre mise sous la forme :
C u = k
(1)
La cohsion C
u
est exprime en bars, le poids Q
du cne et de l'quipage mobile en kg et la pro fon
deur h de pntration du cne dans l'chantillon
sous son propre poids en centimtres ( f i g . i . k
est une valeur empirique obtenue par talonnage
qui dpend de l'argile au sommet du cne et du
degr de remaniement de l'chantillon.
L'tude que nous prsentons comporte deux points :
1 Etude de la consistance des sols fins et remanis
en fonction de leur teneur en eau et description
* Le s n u m r os en t r e c r o ch e t s r en vo ien t au x r f r e n ce s
b i b l i o g r a p h i q u e s en f in d 'ar t ic le .
(a)
[ X ]
a
b )
F i g . 1 - P r in c ipe de l ' e ssa i
a u p n t r o m t r e d e c o n s i s t a n c e .
a et b : s ch m a de la me su re
: dta i l de la fentre de lecture
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d'une mthode simple permettant la dtermination
de la valeur approximative des L imites d'A tterberg.
2 C orrla tions existant entre l'essai au cne de
consistance d'une part et le scissomtre de labora
toire et le triaxial d'autre part.
DESCRIPTION DU PENETROMETRE
DE CONSISTANCE ET REALISATION DE L'ESSAI
On a utilis l'appareil Ge onor ( f i g . 2 ) . Il comprend
Fig.
2 - Pntromtre de consistance,
a : appareil
b : srie de cnes standards
un socle (1) et une tige verticale (2). Le dispositif
supportant le cne (3) coulisse sur la tige ver
ticale et est amen dans la position dsire
l'aide du volant ( 4 ) .Les cnes sont fixs l'extr
mit d'une tige, insre dans la fentre de lec
ture (7). Le bouton press oir (5) permet d'armer
l'aimant permanent maintenant le cne et le bou
ton (6) permet de le librer.
Les cnes livrs avec l'appareil ont les caractristi
ques suivantes :
Masse (kg)
Angle au sommet
0,400
30
0,100
30
0,060
60
0,010
60
Pour la ralis ation de l'essai, l'chantillon intact,
maintenu dans son enveloppe, de faon rduire
l'influence de la compression due l'impact du
cne, est plac sur le socle de l'appareil. Le cne,
retenu par l'aimant permanent, est plac au-dessus
de l'chantillon de faon ce que sa pointe affleure
la surface. Dans cette position, la colerette fixe
la partie suprieure de la tige du cne est en face
de la graduation 0 de l'chelle de lecture.
Le cne est libr en agissant sur le bouton (6). La
profondeur de pntration est lue en face de la
collerette sur l'chelle gradue en millimtres.
Le point de mesure devra galement tre au moins
2 cm du bord ou d'un essa i prcdent.
Lorsque l'essai est effectu sur un chantillon rema
ni, le sol est plac dans une coupelle d'environ
3 cm de profondeur et 6 cm de diamtre. C ette cou
pelle est remplie de sol homognis en prenant
soin de ne pas inclure de bulles d'air. La surface
est arase la spatule en prenant appui sur les
bords de la coupelle.
FORME DE RUPTURE ET VITESSE D'ESSAI
Hansbo [1] a cherch analyser les phnomnes
prpondrants mis en jeu, ceux-c i n'tant pas
simples en premire approximation comme pour
l'essai au scissomtre ou au triaxial.
M a x i .
o t o rm a t i o n
Fig. 3 - Co urbe contrainte de cisaillement -
dformation d'une argile.
Si l'on considre la courbe contrainte de cisaille
ment-dformation ( f i g .
3)
obtenue partir d'un
essai simple comme l'essai au scissomtre par
exemple, on constate que la contrainte mesure
dpend de la dformation considre.
Si le cne a pntr de la vale ur h dans l'prouvette
d'essai, on conoit que les dformations ne seront
pas identiques selon que l'on considre un point au
voisinage de la surface de l'prouvette ou au
contraire prs du sommet du cne.
107
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Les essais d'Hansbo
fig. 4)
ont montr, qu'en fait,
aprs l'essai, c'est toute une zone plastifie par le
phnomne de rupture qui entourait le cne.
Fig. 4 - Forme de la zone plastique cre autour du cne
par l'essai pntration (d'aprs Hansbo).
Le mouvement de chute du cne a t enregistr
l'aide d'une camra grande vitesse et il a t
possible de mesurer de ce fait la vitesse d'essai et
de comparer le mouvement rel du cne au mouve
ment thorique dcoulant de l'tude des diffrents
paramtres mis en jeu. Hansbo a ainsi not que
la profondeur maximale de pntration du cne dans
des argiles de sensibilit voisine de 10 tait obtenue
pour un temps de pntration d'environ 0,1 seconde
et que la forme de l'quation :
T = 3. Q /h
2
pouvait tre retenue.
Dans cette quation, T dpend de la rsistance au
cisaillement maximale de l'argile x maxi, de la
vitesse de dformation, de l'angle au sommet du
cne ainsi que de la sensibilit de l'argile
S , =
T maxi
T
mini
C 'est la raison pour laquelle Hansbo a propos la
formule (1), la valeur de k tant dtermine expri
mentalement.
limite de liquidit [2]. Le nombre de coups de
cou
pelle obtenu pour une teneur en eau donne est en
relation directe avec la consistance du sol puisqu'il
reprsente le travail qu'il a fallu fournir pour que le
sol se dforme d'une quantit normalise. C e travail
fourni est plus ou moins important suivant la rsis
tance offerte par le sol.
La limite de liquidit est prise arbitrairement comme
tant la teneur en eau correspondant 25 coups de
coupelle ; elle correspond donc un tat de consis
tance donn. C'est ce qu'indique L ambe [3] :
La limite de liquidit es t la teneur en eau pour laquelle
le sol a une faible rsistance au cisaillement (cette rsis
tance a une valeur finie ; tous les so ls ont donc la mme
rsistance au cisaillement leur limite de liquidit res
pective)...
Karlsson a montr que l'on pouvait tudier la varia
tion de consistance d'un sol fin remani en fonction
de sa teneur en eau partir de l'essai au cne de
consistance [4]. L'tude des corrlations avec le
scissomtre de laboratoire a montr que la valeur
du coefficient k de l'quation (1)
n'tait
pas ind
pendante du type de sol :
0,025 < k < 0,035 pour les cnes de 60 et
0,070 < k < 0,086 pour les cnes de 30
I ndic e de l iqu id i t ' :
M g N
ETUDE
DE LA
CONSISTANCE
DES
SOLS FINS REMANIES
La rsistance au cisaillement non drain ou teneur
en eau constante d'un sol fin remani varie en fonc
tion de sa teneur en eau. La courbe reprsentant
la variation de la rsis tance du sol en fonction de
sa teneur en eau est appele
courbe
de consistance
fig-
5 ) .
En fait, il est trs peu frquent que l'on dtermine
la courbe de cons istanc e d'un sol partir d'essais
prcis comme le scissomtre ou le triaxial, tant
donn les difficults rencontres pour raliser une
prouvette homogne importante.
C'est
ce qui est ralis trs couramment sur de
petits chantillons lors de la dtermination de la
Fig. 5 - Courbe de consistance d'un sol remani,
obtenue la coupelle de Casagrande.
La
figure
6 , extraite de l'article de Karlsson, montre
qu'en fait le coefficient k varie trs peu au-del de
|
P
= 30 et que l'on peut en premire approximation
considrer
k = 0,027 pour les cne s de 60 et
k = 0,080 pour les cne s de 30
Puisque la valeur de k n'estpas totalement indpen
dante de la nature du sol, les courbes de consis
tance sont tablies non pas en fonction de la rsis
tance au cisaillement relle du sol mais en fonction
des lments directement mesurs lors de l'essai au
cne :
O
Le pa ramtre -^- = T par
108
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0.10
L E G E N D E
E C H A N T I L L O N
N A T U R E
S Y M B O L E
78
B e n t o n i t e
84
V a s e
+
1
A r g i l e
0
p o s t - g l a c i r e
79
Kaol ' in
i
90
K a o l i n
8 0
S i
11
g r o s s i e r
o r g a n i q u e
0,05
50
L
C one de 3 0
\ C o n e de 60
100 150
I n d i c e d e p l a s t i c i t l p
Fig.
6 - Influence de la nature du sol
sur la valeur du paramtre k
de la formule de Hansbo tg = K (d'aprs Karls son).
0,01
1 1 1 1 1 1
C n e de 30 _
\
C n e de 30 _
h ?
W p
W n \
1
\
\
\
\ \
\
s
\
A
-
X
-
l
r - x
w
L
W
L
\
l
\ i
W
L
\
s
\
V
\
X
\
50 100
Te neu r en ea u w V.
Fig. 8 - Exemple de courbes de consistance
obtenues sur quelques chantillons
C omme indiqu sur la f i g u r e f , on porte en ordonne
le logarithme de x par et en abscis se la tene ur en
eau correspondante. On constate trs gnralement
que la courbe de consistance est linaire dans ce
systme de coordonnes. C haque courbe de consis
tance caractristique d'un sol donn pourra donc
tre dfinie par les coordonnes d'un point et par
la pente de la droite : l'indice de liquidit l
L
l g
S
par
lg 52
I I
A w
A lg T par
2)
\
W 2 T e ne ur en ea u
Fig. 7 - C ourbe de consis tance d'un soi
Limite de liquidit
Un point caractristique de la courbe de consis
tance a une teneur en eau proche de la limite de
liquidit w
L
, c'est celui qui, pour un cne de 60, a
un paramtre
= 0,06 bar. La teneur en eau c or
respondante est appele par les Sudois n o m b r e d e
f inesse
F .
Le nombre de finess e d'un sol es t donc la teneur en eau
pour laquelle l'enfoncement du cne standard (60 et
0,060 kg) est de 1 cm.
La f i g u r e 8 reprsente les courbes de consistance
de trois sols caractristiques obtenues avec les
cnes de 30 et 60.
Karlsson a montr qu'il existe une relation statistique
entre le nombre de finess e -F et l'indice de liquidit
I I
Sur une srie de sols trs divers (limons, argiles,
kaolin,
bentonite, latrite...) il a obtenu la relation
suivante :
C onnaissant les coordonn es d'un point de la
courbe de consis tance (w h) obtenu au cne de
60 et 0,060 kg, on peut obtenir la valeur du nombre
de finesse :
F = M. w + N (4)
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TABLEAU 1
(D'aprs Karlsson [4].)
h/mm 0,0
0,1
0,2
0,3 0.4
0,5 0.6
0,7
0,8
0,9
7
1,21
1,20
1.19 1,18
1.17
1.16
1.15
1.14 1,14
1.13 M
3,5
3,4 3,2 3,0 2,9
2.7 2,6
2,5
2,3
2.2 N
8
1.12
1,11 1,11
1.10
1.10
1,09
1,09
1.07
1,07
1.06
M
2,1
1,9
1,8 1.7
1
1,6
1,4
1.3
1.2
1.1
1.0
N
9
1,05 1,05
1,04 1,04
1.03 1,03 1,02
1.01
1.01
1.00
M
0,9
0,8 0.7 0,6
0.5
0,4 0.3
0,3
0.2
0.1
N
10
1,00
1,00 0,99 0,99
0,98 0,98 0,97
0.97
0,96 0.96
M
0
+
0,1
+ 0,2 + 0,2
+
0.3
+
0.4 + 0,5
+
0.5
+
0,6
+
0,7 N
11
0,96
0,95
0,95
0,94
0,94 0.94
0,93
0,93 0,93
0,92
M
+ 0,7
+
0,8 + 0,9 + 0,9
+
1.0
+
1,1
+ 1.1
+
1.2
+
1,3
+
1.3
N
12 0,92
0,92 0,91
0,91 0,91 0,90
0,90
0,90 0,89 0.89
M
+ 1,4
+
1.4
+ 1,5
+ 1,5
+
1.6
+
1.7
+ 1.7
+
1,8
+
1.8
+
1.9
N
13 0,89
0,88 0,88
0,88 0,88 0,87
0,87
0,87
0,87
0,86
M
+ 1.9
+
2,0 + 2,0 + 2,1 2,1
+
2,2 + 2.2
+
2,2
+
2,3
+
2.3 N
14 0,86 0,86 0,86 0,85 0,85 0,85 0,85 0,84 0,84 0.84 M
+ 2,4
+
2,4 + 2,5 + 2,5
+
2,5
+
2.6 + 2,6
+
2,7
+
2,7
+
2.7 N
R elation entre h, en diximes de millimtre, M et N. M et N se rapportent la formule : F = M. w + N
o F = nombre de finesse pour la mthode du Swedis h Geotec hnica l Institute (SG I) 1 point, et
h = pntration du cne la teneur en eau w (cne 60 60 g)
TABLEAU 2
No
d'chantillon
Provenance
Nature
1
R iec-sur-Belon Vas e micace
2
Planc ot Silt verdtre
3
Autoroute
A 806 B
sond. 7
Marne
4 Cran
Argile
molle post-glaciaire
5
C ran
Argile
molle post-glaciaire
6
Palavas Argile
molle post-glaciaire
7 Valle
de
l'Aude
Argile
molle post-glaciaire
8 Bruz Sable pliocne argileux
9
C ran
Argile
molle post-glaciaire
10 Brest
Vase sableuse plastique
11 Venelles
Marne
12 Brest
Vase sableuse plastique
13 C ubzac-les-
Ponts
Argile molle
les coefficients M et N ne dpendant que de la
profondeur d'empreinte h obtenue pour la teneur en
eau w
M =
1.8
1,8 + 2 Ig 0,1 h
et N =
34.
Ig 0,1 h
1,8 + 2 Ig 0,1 h
Les valeurs de M et N en fonc tion de h sont repro
duites au tableau 1.
C ette dernire mthode de dtermination du nombre
de finesse partir d'un seul essai nous a sembl
intressante pour dterminer une valeur approche
de la limite de liquidit d'un sol et nous avons entre
pris une srie d'essais sur les sols indiqus dans
le tableau 2.
Les courbes de consistance ont t traces partir
des cnes de 30 et de 60. Les principales caract
ristiques d'identification sont portes dans le ta
bleau 3.
On a report sur la f i g u r e o les valeurs du para-
Q
mtre obtenues avec le cne de 30 pour la limite
de plas ticit w
p
et avec le cne de 60 pour la
limite de liquidit WL .
On remarque que le paramtre Q /h
2
n'a pas une
valeur constante pour les diffrents types de sols
leur limite de liquidit respective, bien que trois
chantillons seulement aient un indice de plasticit
infrieur 30.
110
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TABLEAU 3
No
d'chan
tillon
Limites
de
liquidit
W L
Indice
de
plasticit
'p
% d'l
ments
infrieurs
2/
a
s
p
q
d
g
a
n
Teneur
en
matires
organi
ques %
1
110
54
1 2,44
10
2 36 15 18 2,64 1
3 59 35 56 2,58 0
4 65 34 49 2,58 2
5 107 65 40 2,48 4
6 72 39 35 2,64
4
7 59 31
50
2,64
2
8 31 10
35
2,75
0
9 99 58 32 2,59
6
10 99 52 4 2,55
6.5
11 50 28 30 2,66 1
12 95 50 3 2,56
5,6
13 89 51 34 2,56 5
La rsistance au cisaillement non drain des sols
remanis leur limite de liquidit respective diminue
lorsque celle-ci augmente.
Le paramtre Q/h
2
obtenu avec le cne de 30 pour
la limite de plasticit est trs dispers et l'on ne
discerne pas de relation entre w
P
et
x
par.
On constate malgr tout qu'il y a une bonne corr
lation entre le nombre de finesse et la limite de
liquidit.
1 ir.
l e n i
t a
r
w
n
t
t
x L imi te de l iqui dit' ( )
t*
*
- X -
I
X
x
x
x X
X X
x
X
n 5 0 100
Te neur e n eau wV.
Fig.
9 - Valeurs de
x
par correspondant wp et WL
Sur les 13 couples de points nous avons en effet
obtenu les rgressions suivantes ( f i g . i o ) .
F = 0,91 w
L
+ 5,65 (6)
et w
L
= 1,088 F 5,44
le coefficient de corr lation r = 0,995.
Limite de plasticit
C ertains auteurs dont Razorenov [5] ont propos de
dterminer la limite de plasticit partir de l'essai
au cne. La norme G OS T 5184-49 (U.R .S.S.) prcise
en effet que la limite de plasticit est la teneur en
eau pour laquelle le paramtre Q /h
2
obtenu avec un
cne de 30 est gal 1,9 bar.
On constate sur la f i g u r e
que, suivant la pro
cdure utilise dans nos Laboratoires, le paramtre
Q /h
2
correspondant w
P
est infrieur et sa valeur
moyenne est gale 0,85 bar. Pour la clart de
l'expos, nous appellerons < nombre de plasticit P
la teneur en eau corres ponda nt Q/ h
2
= 0,85 bar
(cne de 30).
Les valeurs correspondantes de P ont t releves
sur les diffrentes courbes de consistance obtenues
sur les chantillons.
o
V ,
/ p F s 0 ,9 v, . 5, 65
a
r
i
ce
E F I
=ICI
ENT DE < O R R E L A T I O
M
r -
u,*vs
1,09F-
5,4*
0 50 100
L i m i t e d e l i q u i d i t w
L
7/24/2019 BLPC 33 Pp 105-116 Paute
8/12
6 0
50
0
30
20
10
3
a / /
S .
/ .
j>
m m
P= .
0,82
p
5 0
j>
m mm
m
s>
7
s>
7
CO
EFFICIENT
DE
CORRELATI ON
r 0,967
EFFICIENT
DE
CORRELATI ON
r 0,967
I
p
:
1,13
p -
a
00
10
20 30 40 50 60 70
Limite
de
plasticit
w
p
Fig. 11 - Relation entre le nombre de plasticit P
et la limite de plasticit wp
consistance, sont en relation troite avec les Limites
d'Atterberg
w
P
et
w
L
mesures partir des modes
opratoires classiques.
Derm in a t i on d u n omb r e d e p l a s t i c i t p a r u n e
mthade u n
p o i n t
:
Devant
l'intrt
que prsente la mthode un point
pour la dtermination rapide du nombre de finesse F
et de ce fait de l'valuation de la limite de liquidit,
nous avons recherch si une mthode semblable
tait applicable la dtermination du nombre de
plasticit P et donc l'valuation w
P
.
A partir des chantillons tudis, nous avons obtenu
l'quation de corrlation suivante entre
l'indice
de
liquidit (pente de la courbe de consistance) et le
paramtre P dtermins avec les cnes de 30.
I
4,85
(8)
30c) ~ .,495
Le coefficient de corrlation tant gal 0,77.
Avec un cne de 0,400 kg et pour la valeur de
^ = 0,85 bar, on obtient h =
0,685
cm (ou
h
2
= 0,47).
L'indice
de liquidit suivant la figure 7 peut gale
ment se dfinir de la faon suivante :
L
(30)
W P
lg
-47-
w P
2 Ig h 1,672
(9)
En galant les quations (8) et (9), on obtient
P =
1,495 w
9,70 Ig h
8,11
2 Ig h
0,177 2 Ig h
0,177
quation qui peut tre mise sous la forme
P = A. w + B
(10)
(11)
Les coefficients A et B dpendent seulement de la
valeur de h, enfoncement obtenu au cne de0,400kg
pour la teneur en eau w. Notons que si l'on utilise
le cne de 0,100 kg pour des teneurs en eau sup
rieures P, on a pour une teneur en eau quelcon
que :
h
2
0,400
0,100
h
z
(0.400) h
2
(0,100)
OU h
(cne
de 0,4 kg) = 2 h
(cne
de 0,100 kg) (12)
Les valeurs des coefficients A et B en fonction de h
sont indiques au tableau 4.
TABLEAU 4
h
(mm)
(cne 0,4 kg)
6 6,5
7
7,5 8
8,5 9
9,5
10
10,5
11
12
13
14
15
h
(mm)
(cne 0,1 kg)
4
4,5 5
5,5 6
6,5
7
7,5
A
1,08 1,03
0,99
0,95
0,92
0,89
0,86 0,84
0,82 0,80
0,79
0,76
0,73
0,71 0,69
B
0,41 0,15
+ 0,06
+ 0,24
0,40 0,54
0,66
0,77
0,87 0,96
1,04
1,19
1,32
1,42
1,52
Relation entre la profondeur de pntration h, exprime en millimtres, et les coefficients A et B se rapportant la formule
P = A. w + B
o P est le nombre de plasticit, caractristique voisine de la limite de plasticit wp , h est la profondeur de pntration
correspondant la teneur en eau w
112
7/24/2019 BLPC 33 Pp 105-116 Paute
9/12
EVALUATION DE LA RESISTANCE
AU CISAILL EMENT NON DRAINE (cohsion C
u
)
DES SOLS FINS SATURES INTACTS
Le cne de consistance permet d'valuer la coh
sion C
u
en de nombreux points d'un chantillon,
car, contrairement aux autres essais plus labors
(scissomtre de laboratoire, triaxial), il n'estprati
quement pas destructif.
La cohsion C
u
est value partir de la relation :
C u = k x
g
(1)
Les Sudois considrent que le scissomtre de
chantier permet de mesurer avec prcision la coh
sion C
u
des argiles molles, les risques de rema
niement tant trs rduits. Les valeurs des coeffi
cients k qu'ils proposent ont donc t obtenues en
considrant d'une part la valeur de C
u
mesure en
place u scissomtre de chantier et d'autre part la
valeur des paramtres Q/h
2
obtenus sur les chan
tillons d'un sondage voisin.
Ainsi, le coefficient k intgre le remaniement apport
par le prlvement et le transport des chantillons,
ce qui revient surtout attribuer une valeur du
coefficient k chaque type d'chantillonneur.
Dans l'tude d'Hansbo [1], deux chantillonneurs
pression et piston stationnaire ont t utiliss :
SGI IV et SGI VI
Sans dcrire ces chantillonneurs on peut les carac
triser par leurs indices de surface qui sont :
0,90 pour le SGI IV
et 0,52 pour le SGI VI
Les coefficients k obtenus par corrlation sont indi
qus au tableau 5.
TABLEAU 5
E chantillonneur
SG I IV SG I VI
C ne de 60
C ne de 30
0,25
1,0
0,20
0,80
Le Laboratoire Rgional de St-Brieuc utilise depuis
1964 un carottier piston stationnaire dont l'indice
de surface est gal 0,15 [6].
Nous avons tabli sur sept sites diffrents repr
sentant des sols varis, des corrlations entre les
essais suivants :
1 - Scissomtre de chantier,
2 - Scissomtre de laboratoire,
3 - Triaxial,
4
- Pntromtre de consistance.
C es essais, effectus en 1965 et 1966, ont port sur
des argiles molles (ran-R edon-P alavas) et sur des
vases d'origine marine (Brest-Lorient-Lannester-
Auray).
Notations utilises :
C
s c
: C ohs ion mesure au sc issomtre de chan
tier (bar)
C
s
; : C ohs ion mesure au scissomtre de Labo
ratoire (bar)
C
t
: C ohsion mesure au triaxial (essai U.U.)
(bar)
f - = Q /h
2
:
Paramtre de rsistance au cisaillement
mesur au pntromtre de consistance
(bar)
r : coefficient de corrlation
Les relations statistiques suivantes ont t obtenues
par la mthode des moindres carrs :
a ) S c i s so m r e d e c h a n t i e r - S c i s so m r e d e l a b o r a
t o i r e
( f i g . 2 a )
C omparaison portant sur 33 couples de valeurs :
C
s c
= 0,99 C + 0,045
C
s
/ = 0 (13)
r = 0,84
0 0
,1
0,2 0,3 0,4 0
,5
0,6 0,7
C S L
C o h e s i o n C
u
m e s u r e a u s c i s s o m t r e d e l a b o r a t o i r e
( ba r)
Fig.
12 a
113
7/24/2019 BLPC 33 Pp 105-116 Paute
10/12
C
S
c
c
m
c
u
il
r
o
Cu=
0. 8
^(Hansbo
1 1 1 1
x
|t
;
s.
1 1
1
U
1
Csc=0.553
a
*0,122
J f
-
y
r
y
r
/
.
* ^
t
s
t
COEFFICIENT OE CORRELATION
v
r - U,
0
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Paramtre
de
r sistance
au cisaillem ent .2, (
cne
30)
(bar) *
Fig.
12
b
b) Scissomr e d e chan t ie r - Pr omr e d e consis
t a n c e ( f i g. 12 b)
Comparaisonportantsur 52couplesdevaleurs avec
les cnesde 30
C
s o
=0,55 Q/h+0,122
Q/h
2
=0.894C
s c
+0,073
r =0,730
(14)
0,6
0,5
E
0,4
o
2
S.3
E
O
C
o
s
c
0,2
0,1
C
M 1 l
1
*
s
0.987
C ci 0LO53
C
Cu=0,85 ( Hensbo
\
u=0,85 ( Hensbo
s
s.
S L =
0,801 5 *0,010
I t' V
f
i
i
i
y^
f
t
t
t
t
C O E F F I C I E N T OFCOR RFL ATlOW
f =0,889
0
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0, 6 0,7
Paramtre de re sistance au cisaille ment is (cone30 )
(bar) *
Rg. 12c.
c ) Scissomr e d e L abo ra to i r e - Pr omre d e
consistance
1
-
Comparaison portant
sur
105 couples
de
valeur
avec lescnesde30( f i g . 12 c ,)
s
= 0,80Q/h
2
+0,010
Q/h
2
=0,987C
s ;
+0,053
r =
0,889
(15)
2 -
Comparaison portant
sur 23
couples
de
valeur
avec
le
cne
de
60( f i g . 12 c
s
)
C
s;
=
0,24 Q/h
2
+
0,0015
Q/h
2
=
3,28 C
s
,
+
0,029
r
=0,89
(16)
C S L
*
0,200
0,100
COEFFICIENT DE CORRELATION
r= 0,890
S.
=3
8
(
, 00.
19
SL
0,240 ^ 0 , 0 01 5
\
=
0,2
( Ha
nsbo)
\
\
,
t
0
0,100 0,200
Paramtre der sistanceau cisaillementS-
6 0 ' - 6 0 g r )
(bar)
h
Fig. 12C
2
d ) T r i a x i a l - r omr e d e cons i s tance ( f i g . 12 d )
Comparaisonportant
sur 32
couples
de
valeurs ave
les
cnes
de 30
C
t
=
0,74
Q/h
2
+
0,044
Q/h
2
=
1,038
C, +
0,014
r =
0,877
(17)
e) T r i a x i a l - Scissomr e d e l abo ra to i r e ( f i g. 12 e)
Comparaison portantsur 34couplesdevaleurs
C
s/
=0,94C
t
+0,008
C, =0,828C
sZ
+0,045 (18
r
=
0,88
i 14
7/24/2019 BLPC 33 Pp 105-116 Paute
11/12
0,7
(bar)
Fig.
12 d
C S L
0 01 0, 2 0, 3 0, 4 0,5 0,6 0, 7
C o h s i o n C
u
me su re au triaxial (ba r)
Fig.
12 e
Avant tout commentaire des relations statistiques
(13) (18), il est ncessaire de rappeler que ces
essais ont t excuts au cours d'tudes courantes
et certains facteurs ont pu amplifier l'htrog
nit du sol. Nous pensons plus particulirement aux
conditions de transport de ces chantillons d'argile
molle de sensibilit voisine de 10. Il faut galement
noter que le volume de sol test lors des diffrents
essais tant trs variable, la nature mme du sol
peut introduire une dispersion supplmentaire (argile
molle ou vase contenant des lits de sable, des vg
taux ou quelquefois des zones plus molles).
Si,
par exemple, on note une trs bonne relation
entre les cohsions mesures aux scissomtres de
laboratoire et de chantier (relation n 13), il n'en
est plus de mme entre scissomtre de chantier
et pntromtre de consistance (relation n 14) o
l'on ne retrouve plus une valeur du coefficient k
voisine de celle indique au tableau 5. Le coefficient
de corrlation est galement mdiocre.
Par contre, les relations 15, 16 et 17 entre pntro
mtre de consistance et scissomtre de laboratoire
ou triaxial, les essais tant effectus sur les mmes
chantillons, indiquent qu'il existe une relation troite
entre la cohsion du sol value au scissomtre de
laboratoire ou celle value au triaxial et le para
mtre Q/h
2
obtenu au pntromtre de consistance
(coefficient de corrlation voisin de 0,9). Le terme
constant de l'quation est en gnral trs faible et
de
l'ordre
de 0,010 bar et l'on constate que l'on
peut retenir pour le cne de 30 la valeur de
k = 0,80 dans le cas d'un bon prlvement.
Mais, le nombre des points de comparaison tant
rduit pour le cne de 60, il
n'est
pas possible
d'infirmer ou de confirmer les valeurs indiques au
tableau 5.
C O N C LU S I O N
Le pntromtre de consistance, la suite des
tudes entreprises par les Sudois, nous apparat
comme un appareil tout indiqu dans les tudes de
routine pour obtenir rapidement un certain nombre
de caractristiques gotechniques usuelles avec une
assez bonne prcis ion. Il peut permettre galement
d'tablir, par interpolation, un profil dtaill partir
d'un nombre restreint d'essais effectus suivant des
modes opratoires et des procds classiques o
l'empirisme a une part trs rduite :
pour la dtermination de la cohsion C
u
d'une
argile sature intacte, jusqu' pratiquement 1 bar ;
pour l'valuation de la sensibilit d'une argile, la
faible quantit de sol utilise dans l'essai permettant
la dtermination rapide de la cohsion C
u
de
l'argile
remanie ;
pour l'valuation de la limite de liquidit w
L
par
l'intermdiaire du nombre de finesse F dfini par les
Sudois. La mthode un point, propose par
Karlsson, peut galement tre retenue pour les
essais de routine car nous avons constat sur une
srie de 40 essais que
l'cart
moyen entre la valeur
relle de F dtermin d'aprs la courbe de consis
tance et les valeurs individuelles dduites de cette
mthode tait de 0,14 point, l'cart-type tant
gal 1,25 point.
C omme l'a exprim Karlsson :
C ette mthode conduit des carts centrs sur la va
leur relle en moyenne et la dispersion est faible.
pour l'valuation de la limite de plasticit w
P
par
extension de la mthode de Karlsson, en dfinissant
115
7/24/2019 BLPC 33 Pp 105-116 Paute
12/12
une valeur proche de wp : le nombre de plasticit P
qui serait d'aprs notre tude statistique la teneur
en eau du sol remani correspondant un para
mtre de rsistance au cisaillement obtenu au cne
de 30, T par = 0,85 bar. Une mthode un point
est galement propose.
Rdig
en 1967.
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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S.
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S w e d i s h
G e o t e c h n i c a l Institute -P roc ed. n 14 - 1957 -Tradu c t ion
S a i n t - B r i e u c , fiche 7 621 A. F .
[ 2 ]
Mode
opato i r e d es L i m i t es d A l t e r be r g .
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de 1960 - Traduc tion Saint-Brieuc chapitre X et XI V) ,
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t e r n a t i o n a l de Mcanique des Sols de P A R I S
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pr at i on.
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-
Fvrier
1962 -
Traduc t ion
L . C . P . C . n 63-4.
[6] H . L E M A S S O N -
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des
Laboratoires
R o u t i e r s n 2 0, 1966.
116
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