Caractérisation des matériaux de matelas naturels

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Clémence Gervais
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1 Caractérisation des matériaux de matelas naturels J-C. Dupla, J. Canou, A.Q. Dinh, I. Andria- Ntoanina, G. Baudoin, L. Thorel Réunion technique du CFMS, 4 octobre 211, CNAM Paris 1

2 Plan Objectifs Matériaux étudiés Dispositifs d essais Synthèse des essais sur la grave de St-Ouen l Aumône (G1) Conclusion Réunion technique du CFMS, 4 octobre 211, CNAM Paris 2

3 Objectifs Bases de données pour la modélisation sur plusieurs matériaux de «référence» - Identification des matériaux - Réalisation de programmes d essais complets (triaxiaux en compression et en extension) - Détermination des caractéristiques élastiques (E, ν) et de rupture (c, ϕ ) Réunion technique du CFMS, 4 octobre 211, CNAM Paris 3

4 Matériaux (1) Grave de St-Ouen l Aumône (EUROVIA) Grave de Chelles (YPREMA) - matériau recyclé - caractérisation réalisée par le CNAM (27) Réunion technique du CFMS, 4 octobre 211, CNAM Paris 4

Matériaux (2) Mélange de sables d Hostun (matelas) : essais en centrifugeuse -mélange de 5 granulométries (IFSTTAR Nantes) Sables et graviers d Hostun, micro

5 Matériaux (2) Mélange de sables d Hostun (matelas) : essais en centrifugeuse -mélange de 5 granulométries (IFSTTAR Nantes) Sables et graviers d Hostun, micro ballast (Matelas) et Mélange sable d hostun + billes de polystyrène (sol compressible) : Essais sur modèle 1g Réunion technique du CFMS, 4 octobre 211, CNAM Paris 5

6 Matériaux naturels Dispositifs d essais Triaxial 3 mm Triaxial 1 mm Bishop et Wesley (7 mm) Réunion technique du CFMS, 4 octobre 211, CNAM Paris 6

7 Grave de St-Ouen l Aumône Identification Analyse granulométrique Limites d Atterberg VBS Teneur en carbonate Compactage Proctor Essais triaxiaux (Triaxial 3 mm) 2 compacités : 95 % et 85 % de l OPM 3 pressions de confinement : 25, 5 et 1 kpa Essais de compression et d extension avec phases de décharge-recharge Mesures locales des déformations Trajet de chargement asservi en extension Réunion technique du CFMS, 4 octobre 211, CNAM Paris 7

8 Identification de la grave de St-Ouen l Aumône 1 8 Essai 1 Essai 2 Passant At argiles très plastiques 1E-3,1, Diamètre (mm) Indice de plasticité I P Ap argiles peu plastiques Lt limons très plastiques Ot sols organiques très plastiques 1 Lp limons et Op sols organiques peu plastiques Limite de liquidité W L Grave limoneuse Réunion technique du CFMS, 4 octobre 211, CNAM Paris

9 Essais de compactage Proctor Masse volumique sèche ρ d (g/cm " ) 2.5 Courbe Proctor corrigée (/D) Courbe Proctor brute (/2) 2.45 Courbe de saturation (S R =1%) w opm =8, % ρ d =2,7 g/cm 3 Essais Proctor modifié Teneur en eau w w OPM = 8,% ; ρ d OPM = 2,7 g/cm 3 Journées des 22 et 23 avril 21

Essai typique (compression) Déviateur q (kpa) 4 3 2 1 w=7.8 % ; ρ d =1,97 g/cm 3 Essai 3 (σ c 2 4 6 8 1 12 Déformation axiale ε a Déviateur q (kpa) 13 12 11 1 9 8 7 6 5 4 3 E=273 MPa w=7.

10 Essai typique (compression) Déviateur q (kpa) w=7.8 % ; ρ d =1,97 g/cm 3 Essai 3 (σ c Déformation axiale ε a Déviateur q (kpa) E=273 MPa w=7.7 % ; ρ d =1,97 g/cm 3 Essai 3 (σ c Déformation axiale ε a Déviateur q (kpa) E=252 MPa w=7.7 % ; ρ d =1,97 g/cm 3 Essai 3 (σ c Déformation axiale ε a Mesure du module sur les phases de déchargerecharge Déformation volumique -ε v w=7.8 % ; ρ d =1,97 g/cm 3 Essai 3 (σ c Déformation axiale ε a Déviateur q (kpa) w=7.7 % ; ρ d =1,97 g/cm 3 E=16 MPa Essai 3 (σ c Déformation axiale ε a Déviateur q (kpa) Déviateur q (kpa) E=191 MPa w=7.7 % ; ρ d =1,97 g/cm 3 Essai 3 (σ c Déformation axiale ε a E=27 MPa 19 w=7.7 % ; ρ d 1,97 g/cm Essai 3 (σ c Déformation axiale ε a Module E (MPa) w=7.8 % ; ρ d =1,97 g/cm 3 Essai 3 (σ c Déformation axiale ε a Journées des 22 et 23 avril 21

Essai typique (extension) 2 18 16 14 Grave G1 w=7,3 % ; ρ d =1,76 g/cm 3 essai 12 (σ c =1 kpa)

11 Essai typique (extension) Grave G1 w=7,3 % ; ρ d =1,76 g/cm 3 essai 12 (σ c =1 kpa) Module E (MPa) Niveau de déformation axiale ε a 11 Journées des 22 et 23 avril 21

12 Synthèse des résultats Compression w=7.7 % ; ρ d =1,96 g/cm 3 essai 1 (σ c =1 kpa) essai 2 (σ c =5 kpa) essai 3 (σ c ρ d =95 % ρ d,opm Extension w=7,7 % ; ρ d =1,96 g/cm 3 essai 16 (σ c essai 17 (σ c =5 kpa) essai 19 (σ c =1 kpa) Déviateur q (kpa) Déformation axiale ε a Déviateur q (kpa) Déformation axiale ε a Déformation volumique -ε v w=7.7 % ; ρ d =1,96 g/cm 3 essai 1 (σ c =1 kpa) essai 2 (σ c =5 kpa) essai 3 (σ c Déformation axiale ε a Déviateur de contraintes q (kpa) C Grave BG1 w=7,7 B% ; ρ d =1,96 g/cm 3 Bessai 16 (σ c Linear Fit of Dataqp'l_C essai 17 (σ -1 c =5 kpa essai 19 (σ c =1 kpa) Contrainte moyenne p (kpa) Réunion technique du CFMS, 4 octobre 211, CNAM Paris

13 Module d Young ρ d =95 % ρ d,opm Compression w=7.7 % ; ρ d =1,96 g/cm 3 Extension essai 2 (σ c =1 kpa) Module E (MPa) essai 5 (σ c =5 kpa) essai 3 (σ c Module E (MPa) 2 1 Grave G1 w=7,7 % ; ρ d =1,96 g/cm 3 essai 16 (σ c essai 17 (σ c =5 kpa) essai 19 (σ c =1 kpa) Niveau de déformation axiale ε a,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4, 4,5 5, Niveau de déformation axiale ε a Réunion technique du CFMS, 4 octobre 211, CNAM Paris

14 Caractéristiques de rupture Compression ρ d =95 % ρ d,opm Extension Contrainte de cisaillement τ (kpa) c'=18 kpa ϕ'=48,2 Grave G1 w=7,7 % ; ρ d =1,96 g/cm 3 essai 19 ( σ c =1 kpa) essai 17 ( σ c =5 kpa) essai 16 ( σ c ρ d =85 % ρ d,opm Contrainte normale σ n (kpa) Contrainte de cisaillement τ (kpa) w=7,5 % ; ρ d =1,76 g/cm 3 c'=1 kpa ϕ'=46,8 Contrainte de cisaillement τ (kpa) c'=13 kpa ϕ'=47,2 Grave G1 w=7,57 % ; ρ d =1,76 g/cm 3 essai 12 (σ c =1 kpa) essai 13 (σ c =5 kpa) essai 14 (σ c Contrainte normale σ n (kpa) Contrainte normale σ n (kpa) Réunion technique du CFMS, 4 octobre 211, CNAM Paris

15 Synthèse des paramètres obtenus Compression Extension (1) C : Compression ; E : Extension (2) E : pente décharge-recharge (,1% de déformation axiale) (3) Inclinaison des contraintes à la rupture (q/p) Réunion technique du CFMS, 4 octobre 211, CNAM Paris 15

16 Essais avec mesures locales des déformations Module de compression K Module d Young E Coefficient de Poisson ν Journées des 22 et 23 avril 21

17 Comparaison mesures locales et globales Module d'young E (MPa) Compression Essai 1 (mesures locales) Essai 1 (mesures globales) Essai 11 (mesures locales) Essai 11 (mesures glbales) Grave silico-calcaire Triaxial 3 mm w=7,4 % - ρ d =1,76 g/cm 3 Extension Déformation axiale ε 1 Réunion technique du CFMS, 4 octobre 211, CNAM Paris

18 Conclusion Programmes expérimentaux sur différents matériaux (naturels et traités) -Essais d identification -Essais triaxiaux de compression et d extension -Mesures locales des déformations -Mesures des paramètres d élasticité et de rupture Base de données pour la modélisation Réunion technique du CFMS, 4 octobre 211, CNAM Paris 18

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