Liquéfaction des sols et essais in situ

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1 Liquéfaction des sols et essais in situ Recherches en cours Lien avec la pratique Pierre FORAY, Etienne FLAVIGNY Laboratoire Sols, Solides, Structures, Grenoble

2 Plan Quelques résultats sur l utilisation du CPT Rappel de résultats sur le piézocône Le sismocône et les mesures sismiques Le pressiomètre peut il être envisagé comme outil de prévision? Remarques et Conclusions

3 Contexte 141,5mm 45mm Câbles des capteurs (vers l'acquisition) Joint torique Cellules de frottement (2) Jauges d'extensométrie (4) Manchon de frottement Passage des câbles Jauges d'extensiométrie (pont complet compensé) Cellule de pointe Filtre (pierre poreuse) Capteur de pression interstitielle Programme National Piézocône (soutien du MENRT) Participants: GDS, CERMES, 3S, Terrasol, Veritas, U. Canterbury (Nlle Zélande), Sol essais Développements actuels: Pôle grenoblois d Etude et de Prévention des Risques Naturels

4 Méthode CPT et essais en Chambre d Etalonnage Mesure de q c dans des conditions de densité et de confinement bien précises q c = f (σ v, I D, Ko, ) Normalisation rationnelle qc 1 =Cq. qc Comparaison avec la courbe de résistance cyclique du sol τ/σ v = f(n) Elaboration d un critère rationnel de liquéfaction

5 Réponse du pénétromètre dans la chambre d étalonnage qc 1

6 Synthèse des courbes de résistance cyclique du sable Hostun RF CSR

7 Synthèse des courbes de résistance cyclique du sable N.Z

8 Comparaison CSR et qc 1

9 Comparaison de la méthode issue des essais de laboratoire avec celles de Seed et Robertson Robertson et al (Bouguerra)

10 Courbes critiques pour le sable Hostun RF (Bouguerra) qc critique (liquéfaction) Limite de dilatancecontractance Profondeur (m)

11 Application à des études de terrain

12 qc = f (z) pour PSv1 qc en MPa Analyse de liquéfaction effectuée sur un site sablolimoneux à La Plagne (Bouguerra 1998) Enfoncement en cm g 0.2g g 0. qc 600 qc crit Hostun Crit. Seed 700

13 qc = f (z) pour PSv2 0 qc en MPa Enfoncement en cm g 0.15g 0.2g g 600 qc crit Hostun Crit Seed qc 700

14 qc = f (z) pour PSv3 qc en MPa Enfoncement en cm g 0.15g 0.2g 0.2g 600 qc crit Seed qc 700 qc crit Hostun

15 Essai dans la cuvette grenobloise Collaboration SOLEN

16 0 qc (MPa) fs (kpa) Fr (%) Analyse de liquéfaction des alluvions de l Isère H (m)

17 0 2 4 qc (MPa) non liquéfaction (qc)crit-amax=0.15 g (qc)crit - amax=0.2 g Analyse de liquéfaction des alluvions de H (m) 6 l Isère 8 10

18 courbes pressiométrique sur du sable d Hostun RF dense (Dr = 80%) sous différentes surcharges verticales

19 Piézocône: Normalisation des surpressions interstitielles (Berrill et al 1990) Surpression interstitielle Essai partiellement drainé Essai parfaitement non drainé Vitesse de fonçage en mm/s U u = γ w. Vf. t 50 V f : vitesse de fonçage t 50 : temps de dissipation de la surpression lors de l arrêt

20 Définition d un domaine liquéfiable dans le plan u-qc (Bouguerra 1997) A σ ' v B = 100kPa σ ' v =85kPa Zone A σ ' v =70kPa C E D

21 Sismocône : Utilisation des mesures de vitesses sismiques seismocone d source geophone f s u q c

22 Mesure des temps de vol 0,30 Amplitude (cm/s) 0,20 0,10 0,00-0,10-0,20 t p t s Y Z X t p - Compressive wave arrival time t s - Shear wave arrival time -0,30 Time (ms)

23 Analyse de liquéfaction à partir des mesures de Vs 0.6 vs1 - amax=0.2g Taux de contrainte cyclique τ/σ' v m M = 5.5 non liquéfaction vs1 - amax=0.15g vitesse normalisée v s1

24 Et le Pressiomètre? Analyse à partir de l angle de dilatance Vaid et Chern) Interprétation du pressiomètre cyclique (Dupla &Canou au CERMES 1995) Méthode dérivée de celle pour le CPT (Bouguerra, Grenoble 1997, Subrin 2003)

25 Utilisation de l angle de dilatance

26 Courbes pressiométriques en Chambre d étalonnage (Mokrani 1991)

27 Pressiomètres en chambre d étalonnage pl 1

28 Méthode pressiométrique

29 Exemple d'application du pressiomètre MPa Sondage pressiométrique S2 Site sablo-limoneux Zone douteuse

30 Comparaison des contraintes de cisaillement τ/σ' v Corrélation pressiomètrepénétromètre Séisme

31 Sondage S2: Comparaison de la contrainte induite par le séisme aux seuils de liquéfaction estimés Corrélation pénétromètre Pressiomètre Séisme

32 Conclusions (1) Utilisation des essais in situ Pénétromètre électrique, piézocône, sismocône: maximum de paramètres en continu Approche type Seed-Robertson Possibilité d extension au pressiomètre (avec précautions!)

33 Conclusions (2) CPT: attention aux couches fines Qualité des essais pressiométriques? Difficulté pour les sols intermédiaires (rôle des fines). Interêt du SPT (granulométrie) Avantage du piézocône Validité des méthodes pour les «petits» séismes?