Entrainement essais Géotechniques

Transcription

1 Entrainement essais Géotechniques Une étude de sol dans l aire d étude vise à caractériser un matériau naturel afin de le classer dans la classification GTR (Guide des Terrassements Routiers) et d'étudier son comportement lors de sa mise en place sur un chantier de terrassement.

2 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.1. Limites d'atterberg 1. Caractérisation d'un matériau naturel Un matériau naturel est étudié en laboratoire. Vous avez à disposition les résultats de quelques essais d'identification Limites d'atterberg Mesures obtenues pour déterminer la limite de liquidité à la coupelle de Casagrande Pour le matériau étudié, 5 essais sont réalisés. Pour chaque essai, les mesures suivantes sont relevées : - la masse totale humide (masse du sol naturel humide + tare) - la masse totale sèche (masse du sol naturel sec obtenu après mise à l'étude + tare) - la masse de la tare ; - le nombre de coups nécessaires pour que les lèvres de I'entaille se rapprochent sur 10 mm de longueur. Mesures Masse totale humide (g) 22,84 26,19 23,42 22,85 24,14 Masse totale sèche (g) 20,30 23,74 21,12 20,84 21,86 Masse de la tare (g) 14,28 17,41 14,65 14,76 14,31 Nombre de coups (N) Teneur en eau (%) À partir des résultats fournis dans le tableau, déterminer la limite de liquidité WL (en considérant 25 coups lors du test à la coupelle de Cassagrande. Pour ce faire, compléter le tableau en expliquant vos calculs. Utiliser la feuille semi-logarithmique en Annexe A.

3 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.1. Limites d'atterberg Mesures Masse totale humide (g) 22,84 26,19 23,42 22,85 24,14 Masse totale sèche (g) 20,30 23,74 21,12 20,84 21,86 Masse de la tare (g) 14,28 17,41 14,65 14,76 14,31 Nombre de coups (N) Teneur en eau (%) 42,2 38,7 35,5 33,1 30,2 À partir des résultats fournis, déterminer la limite de liquidité WL. Pour ce faire, compléter le tableau en expliquant vos calculs de façon claire et détaillée. Utiliser la feuille semi-logarithmique jointe en annexe A. Pour chaque mesure, il faut calculer w% puis tracer w%=f(n). Ensuite il reste à lire combien fait w% pour N=25 coups. Ici, on lit 36% donc wl=36. wl = 36

4 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.1. Limites d'atterberg Mesures obtenues pour déterminer la limite de plasticité Pour le matériau étudié, deux essais sont réalisés. Pour chaque essai, les mesures suivantes sont relevées : - la masse totale humide (masse du sol naturel humide + tare) - la masse totale sèche (masse du sol naturel sec obtenu après mise à l'étude + tare) ; - la masse de la tare. Déterminer la teneur moyenne en eau et la limite de plasticité Wp. Mesures 1 2 Masse totale humide (g) 7,2865 6,6802 Masse totale sèche (g) 7,0133 6,4158 Masse de la tare (g) 6,0226 5,4510 Teneur en eau (%) Indice de plasticité Calculez l Indice de plasticité IP

5 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.1. Limites d'atterberg Mesures obtenues pour déterminer la limite de plasticité Pour le matériau étudié, deux essais sont réalisés. Pour chaque essai, les mesures suivantes sont relevées : - la masse totale humide (masse du sol naturel humide + tare) - la masse totale sèche (masse du sol naturel sec obtenu après mise à l'étude + tare) ; - la masse de la tare. Déterminer la teneur moyenne en eau et la limite de plasticité Wp. Mesures 1 2 Masse totale humide (g) 7,2865 6,6802 Masse totale sèche (g) 7,0133 6,4158 Masse de la tare (g) 6,0226 5,4510 Teneur en eau (%) Indice de plasticité Calculez l Indice de plasticité IP

6 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.1. Limites d'atterberg Mesures obtenues pour déterminer la limite de plasticité Mesures obtenues pour déterminer la limite de plasticité Pour le matériau étudié, deux essais sont réalisés. Pour chaque essai, les mesures suivantes sont relevées Pour le matériau : étudié, deux essais sont réalisés. Pour chaque essai, les mesures suivantes sont - relevées la masse : totale humide (masse du sol naturel humide + tare) la masse totale sèche (masse du sol naturel sec obtenu après mise à l'étude + tare) ; - la masse totale humide (masse du sol naturel humide + tare) la masse de la tare. - la masse totale sèche (masse du sol naturel sec obtenu après mise à l'étude + tare) ; Déterminer la teneur moyenne en eau et la limite de plasticité Wp. - la masse de la tare. Déterminer la teneur moyenne en eau et la limite de plasticité Wp. Mesures 1 2 Masse totale Mesures 7, , humide (g) Masse totale Masse totale sèche 7,2865 6,6802 humide (g) 7,0133 6,4158 (g) wp = 28 Masse totale sèche Masse de la tare (g) 6,0226 7,0133 5,4510 6,4158 (g) Teneur en eau (%) Masse de la tare (g) 6,0226 5,4510 Teneur en eau Indice (%) de plasticité Indice de plasticité Calculez l Indice de plasticité IP Calculez l Indice de plasticité IP Calculez l Indice de plasticité IP Simple différence entre wl et wp : Ip = wl-wp = = 8

7 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.2. Recherche de l Optimum Proctor normal 1.2. Recherche de l Optimum Proctor normal a- Quel est l utilité de l essai Proctor? Le moule Proctor utilisé possède les dimensions utiles suivantes: 15,2 cm de diamètre 11,6 cm de hauteur. Pour le matériau étudié, 5 essais sont réalisés. Pour chaque essai, les mesures suivantes sont relevées : la masse du moule (g) et la masse totale humide, valeurs mesurées en début d'essai après compactage ; la masse de la tare (g), la masse de la tare + échantillon de sol humide, la masse de la tare + échantillon de sol sec obtenu après mise à l'étuve. Pour le matériau considéré, la masse volumique des grains est prise égale à ρ s = 2,7 t/m³.

8 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.2. Recherche de l Optimum Proctor normal 1.2. Recherche de l Optimum Proctor normal L'essai "Proctor" mesure les variations de a- Quel est l utilité de l essai Proctor? la compacité d'un sol, en fonction de la teneur en eau à laquelle il est travaillé et Le moule Proctor utilisé possède les dimensions utiles suivantes: 15,2 cm de diamètre 11,6 cm en fonction de l'énergie de compactage. de hauteur. Pour le matériau étudié, 5 essais sont réalisés. Pour chaque essai, les mesures suivantes sont relevées : L'essai est standardisé et en fonction de la masse du moule (g) et la masse totale l'énergie humide, valeurs de compactage, mesurées en début on parle d'essai de après compactage ; "Proctor normal", "Proctor modifié" etc. la masse de la tare (g), la masse de la tare + échantillon de sol humide, la masse de la tare + échantillon de sol sec obtenu après mise à l'étuve. En pratique, on prépare 5 échantillons de Pour le matériau considéré, la masse volumique des sol grains à des est teneurs prise égale en eau à ρdifférentes s = 2,7 t/m³. et on les compacte par un certain nombre de coup de dame puis on mesure le poids volumique apparent et la teneur en eau des éprouvettes. Les résultats des essais sont portés sur un diagramme donnant le poids volumique sec (déduit des deux mesures faites) en fonction de la teneur en eau. La courbe obtenue présente en général un maximum correspondant à une certaine teneur en eau. Ces valeurs sont celles de l'"optimum Proctor". De part et d'autre de l'optimum Proctor, les poids volumiques sont plus petits.

9 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.2. Recherche de l Optimum Proctor normal Le moule Proctor utilisé possède les dimensions utiles suivantes: 15,2 cm de diamètre 11,6 cm de hauteur. Pour le matériau étudié, 5 essais sont réalisés. Pour chaque essai, les mesures suivantes sont relevées : la masse du moule (g) et la masse totale humide, valeurs mesurées en début d'essai après compactage ; la masse de la tare (g), la masse de la tare + échantillon de sol humide, la masse de la tare + échantillon de sol sec obtenu après mise à l'étuve. Pour le matériau considéré, la masse volumique des grains est prise égale à ρ s = 2,7 t/m³. b- Complétez le tableau ci-dessous en justifiant au moins une fois vos résultats : Masse volumique Teneur en eau Résultats Mesures Teneur en eau visée (%) Masse du moule (g) Masse totale humide (moule sol) (g) Masse de la tare (g) Masse humide pour teneur en eau (tare + sol) (g) Masse sèche pour teneur en eau (tare + sol) (g) Teneur en eau (%) Masse volumique sèche ρ d (t/m³)

10 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.2. Recherche de l Optimum Proctor normal Tracez le résultat de vos mesures sur un graphique ρ d =f(w%) en prenant une échelle respectant Δw = 2% correspond à Δρ d =0,05 t/m³ et déterminer l optimum Proctor. W%OPN = 10,6 % ρ d OPN = 1,97 t/m 3

11 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.3. Autres calculs 1.3. Autres calculs Pour la réalisation de l'essai, il a été nécessaire de préparer des matériaux à différentes teneurs en eau. La teneur en eau naturelle de l'échantillon de départ est w i = 8,4 %. Quelle quantité d'eau faut-il ajouter à 7 kg de ce matériau pour obtenir un sol avec une teneur en eau visée w 2 = 10 % pour la réalisation de l'essai n 2? Ms Mh/(1+w%) = Mh/(1+w%) Mh1 = 7000 g si w1 = 8,4% Ms1=7000/(1,084) = 6458 g de sol sec. Pour avoir w2=10% il faudra avoir Ms1 x 1,10 = 6458 x 1,10 = 7104 g = Mh2, donc il faudra ajouter 104 g d eau à l échantillon naturel.

12 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.4. Classification de l échantillon 1.4. Classification de l échantillon En utilisant les résultats précédents et à l'aide de la courbe granulométrique du sol étudié (Annexe C), classer le matériau dans l'extrait de la classification GTR fourni (Annexes D et E). Tout d abord, il faut noter que nous sommes en présence d un «sol meuble» c est-à-dire ni d un matériau rocheux (classes R), ni de sous-produit industriel ou de recyclage, (classes F). Ensuite, son Dmax est inférieur à 50 mm donc nous serons dans l une des classes A 1 à A 4, B 1 à B 6, D 1 ou D 2. Exploitation des Analyse résultats granulométrique d essais : Tableau simplifié de classification GTR Passant à 80 µm est supérieur à 35% donc nous serons dans l une des classes A Ip est inférieur à 12 donc ce sera la classe A 1. Selon la teneur en eau du matériau au moment des travaux et la position de cette valeur par rapport à la teneur en eau à l optimum Proctor, on le classe en très humide «th», «humide «h», moyen «m», sec «s» ou très sec «ts». Ici, avec 12.5%, on est entre 1.1 et 1.25 w w OPN, donc le matériau est dans un état «h».

13 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.4. Classification de l échantillon 1.4. Classification de l échantillon En utilisant les résultats précédents et à l'aide de la courbe granulométrique du sol étudié (Annexe C), classer le matériau dans l'extrait de la classification GTR fourni (Annexes D et E). Tout d abord, il faut noter que nous sommes en présence d un «sol meuble» c est-à-dire ni d un matériau rocheux (classes R), ni de sous-produit industriel ou de recyclage, (classes F). Ensuite, son Dmax est inférieur à 50 mm donc nous serons dans l une des classes A 1 à A 4, B 1 à B 6, D 1 ou D 2. Exploitation des résultats d essais : Passant à 80 µm est supérieur à 35% donc nous serons dans l une des classes A Rappel : Ip est inférieur à 12 donc ce sera la classe A 1. Selon la teneur en eau du matériau au moment des travaux et la position de cette valeur par Classe A : sols fins rapport à la teneur en eau à l optimum Proctor, on le classe en très humide «th», «humide «h», Nature moyen : argiles, «m», limons, sec «s sables» ou très fins, sec «ts». Ici, avec 12.5%, on est entre 1.1 et 1.25 w w OPN, donc le matériau est dans un état «h». Classe B : sols sableux et graveleux avec fines : Nature : sables silteux, sables argileux, graves argileuses,... Classe C : sols comportant des fines et des gros éléments Nature : argiles à silex, éboulis, alluvions grossières, Classe D : sols insensibles à l eau Nature : sables et graves alluvionnaires propres

14 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.4. Classification de l échantillon 1.4. Classification de l échantillon En utilisant les résultats précédents et à l'aide de la courbe granulométrique du sol étudié (Annexe C), classer le matériau dans l'extrait de la classification GTR fourni (Annexes D et E). Tout d abord, il faut noter que nous sommes en présence d un «sol meuble» c est-à-dire ni d un matériau rocheux (classes R), ni de sous-produit industriel ou de recyclage, (classes F). Ensuite, son Dmax est inférieur à 50 mm donc nous serons dans l une des classes A 1 à A 4, B 1 à B 6, D 1 ou D 2. Exploitation des résultats d essais : Passant à 80 µm est supérieur à 35% donc nous serons dans l une des classes A Ip est inférieur à 12 donc ce sera la classe A 1. Selon la teneur en eau du matériau au moment des travaux et la position de cette valeur par rapport à la teneur en eau à l optimum Proctor, on le classe en très humide «th», «humide «h», moyen «m», sec «s» ou très sec «ts». Ici, avec 12.5%, on est entre 1.1 et 1.25 w w OPN, donc le matériau est dans un état «h».

15 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.4. Classification de l échantillon 1.4. Classification de l échantillon En utilisant les résultats précédents et à l'aide de la courbe granulométrique du sol étudié (Annexe C), classer le matériau dans l'extrait de la classification GTR fourni (Annexes D et E). Tout d abord, il faut noter que nous sommes en présence d un «sol meuble» c est-à-dire ni d un matériau rocheux (classes R), ni de sous-produit industriel ou de recyclage, (classes F). Ensuite, son Dmax est inférieur à 50 mm donc nous serons dans l une des classes A 1 à A 4, B 1 à B 6, D 1 ou D 2. Exploitation des résultats d essais : Passant à 80 µm est supérieur à 35% donc nous serons dans l une des classes A Ip est inférieur à 12 donc ce sera la classe A 1. Selon la teneur en eau du matériau au moment Dans des travaux l étude, et Ip la = position 8 de cette valeur par rapport à la teneur en eau à l optimum Proctor, on le classe en très humide «th», «humide «h», moyen «m», sec «s» ou très sec «ts». Ici, avec 12.5%, on est entre 1.1 et 1.25 w w OPN, donc le matériau est dans un état «h».

16 1. Caractérisation d'un matériau naturel 1.4. Classification de l échantillon 1.4. Classification de l échantillon En utilisant les résultats précédents et à l'aide de la courbe granulométrique du sol étudié (Annexe C), classer le matériau dans l'extrait de la classification GTR fourni (Annexes D et E). Tout d abord, il faut noter que nous sommes en présence d un «sol meuble» c est-à-dire ni d un matériau rocheux (classes R), ni de sous-produit industriel ou de recyclage, (classes F). Ensuite, son Dmax est inférieur à 50 mm donc nous serons dans l une des classes A 1 à A 4, B 1 à B 6, D 1 ou D 2. Exploitation des résultats d essais : Passant à 80 µm est supérieur à 35% donc nous serons dans l une des classes A Ip est inférieur à 12 donc ce sera la classe A 1. Selon la teneur en eau du matériau au moment des travaux et la position de cette valeur par rapport à la teneur en eau à l optimum Proctor, on le classe en très humide «th», «humide «h», moyen «m», sec «s» ou très sec «ts». Ici, avec 12.5%, on est entre 1.1 et 1.25 w w OPN, donc le matériau est dans un état «h».