CONTRÔLE DU COMPACTAGE DES REMBLAIS AU MOYEN DU PENETROMETRE DYNAMIQUE LEGER TYPE PANDA JANSSENS B., DETHY B., THEYS Fr. CRR 12 septembre 2013 WELTER Ph., JASPAR G. SPW-Division de la Géotechnique
Introduction Objectif de la convention SPW (Direction Géotechnique) CRR Valoriser dans la nouvelle version du Cahier des Charges (QUALIROUTES), le pénétromètre dynamique léger à énergie variable de type PANDA comme outil de contrôle de la qualité d un compactage de remblai 2
Introduction Extrait du chapitre E.3.3.3.1 du RW 99 (2004) et QUALIROUTES (2012) Critère Couche de remblai Fond de coffre (mètre supérieur du remblai) Coefficient de compressibilité (M1) 11 MPa (droite OA) 17 MPa (droite OB) Taux de compactage 95 % OPN 98 % OPN Pénétromètre C.R.R Pénétromètre à énergie variable (type PANDA) Sols : X 20 mm/cp Sable : X 40 mm/cp Selon étude particulière conforme à la norme française NF P 94-105 Objectif q4 selon NF P 98-331 Nouveau critère Sols : X 12 mm/cp Sable : X 24 mm/cp Selon étude particulière conforme à la norme française NF P 94-105 Objectif q3 selon NF P 98-331 Nouveau critère 3
Introduction Principe de l appareil PANDA 4
Introduction Interprétation des résultats Reconnaissance des terrains Contrôle du compactage (courbes de référence) Caractérisation de la courbe de référence Résistance en surface (q d0 ) Profondeur critique (Z c ) Résistance en profondeur (q d ) Paramètres d influence Nature des matériaux Teneur en eau Taux de compactage (q en France) 5
Introduction Présence de différents problèmes 1) Difficulté d établir une corrélation entre les classifications utilisées Classification française Classification belge 6
Introduction 2) Interprétation difficile voire impossible de la teneur en eau (état hydrique du matériau) au moment de l essai (sauf si prélèvement d échantillons) 7
Introduction 3) Résultats des 2 précédentes conventions avec l ULG (principalement des essais en laboratoire) Profondeur critique inférieure Valeurs de q d Suite à ces problèmes, nécessité de réaliser une planche d essais 8
Réalisation de la planche d essais Localisation : Site SAGREX de Quenast Matériaux utilisés : 3 types Sable naturel : sablière de Mont-Saint-Guibert Sable dolomitique de concassage : unité de traitement de la carrière SAGREX de Marche-les-Dames Limon traité à 2 % de chaux : limon de couverture de la carrière Tellier des Prés (Soignies) et chaux Proviacal de type CL90-Q 9
Réalisation de la planche d essais Répartition en parcelles 5 taux de compactage : nombre de passes 6 couches de 30 cm d épaisseur Sable concassage Limon traité à la chaux (2%) Sable pur 10 passes SC P10 Cx LT P10 Cx SP P10 Cx 8 passes SC P8 Cx LT P8 Cx SP P8 Cx Répartition des parcelles au sein d une même couche 6 passes SC P6 Cx LT P6 Cx SP P6 Cx 4 passes SC P4 Cx LT P4 Cx SP P4 Cx 2 passes SC P2 Cx LT P2 Cx SP P2 Cx 10
Réalisation de la planche d essais Essais réguliers par parcelle 1 prise d échantillon par anneau volumétrique + teneur en eau 3 sites de gammadensimètre avec une mesure par 5 cm de profondeur 1 essai à la plaque statique belge 3 essais à la plaque dynamique allemande légère 4 essais PANDA : 2 à la pointe de 2 cm² et 2 à celle de 4 cm² 1 essai à la sonde de battage légère type CRR Essais occasionnels Essais PANDA à la batteuse automatique : pointe de 4 cm² Déflectomètre léger PRIMA L-FWD 100 Forage manuel avec prise d échantillons et teneur en eau (au sommet) Essais de pénétration statique 200 kn (au sommet) 11
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Profondeur Taux de compactage (% densité OPN) Synthèse des résultats Sable naturel (Mont-Saint-Guibert) Identification II. Sol grossier / B5 à B2 Matériau homométrique Teneurs optimale (OPN) et moyenne : 15,3-12,5 % = Etat sec Densité Anneau volumétrique : augmentation jusqu à 8 passes (96,8 %) + non respect critère fond de coffre Gammadensimètre 0 10 cm : augmentation (94,7 %) + non respect critères remblai et fond de coffre Gammadensimètre 10 25 cm : augmentation (de 95 à > 97, 2%) + non respect critère fond de coffre 98 97 96 95 94 SABLE PUR : Evolution du taux de compactage en fonction du nombre de passes Mesure à l'anneau volumétrique 93 Mesure au gammadensimètre à 10 cm de 92 profondeur Mesure au gammadensimètre entre 10 et 25 cm de profondeur 91 0 2 4 6 8 10 12-5 -10-15 -20-25 -30-35 Nombre de passe SABLE PUR : Evolution du compactage avec la profondeur 0 90,00 92,00 94,00 96,00 98,00 100,00 Taux de compactage par tranche de 5 cm (% densité OPN) Passe 2 Passe 4 Passe 6 Passe 8 Passe 10 Passe 2 corrigée 13
Synthèse des résultats Sable naturel Portance Essai à la plaque statique belge : augmentation de M1 de 8,1 à 14,1 MPa + non respect du critère fond de coffre (17 MPa) + rapport M2/M1 élevé Essai à la plaque dynamique allemande : augmentation de E vd de 23 à 31 MPa + non respect du critère allemand du fond de coffre (40 MPa) 14
Synthèse des résultats Sable naturel Résistance à l enfoncement d un cône Essai PANDA Valeur < courbe de référence B5 s Augmentation par paliers de couche Pas de différence notoire entre les pointes Proposition de 2 courbes de référence 15
Synthèse des résultats Sable naturel Sonde de battage légère CRR Valeur << critère du cahier des charges Courbe similaire à la courbe PANDA Augmentation par paliers de couche Proposition de 2 courbes de référence 16
Synthèse des résultats Sable naturel Essai CPT Courbe similaire à la courbe PANDA Profondeur critique plus élevée 17
Synthèse des résultats Sable naturel Synthèse 18
Synthèse des résultats Sable de concassage Identification II. Sol grossier /D1 Teneurs optimale (OPN) et moyenne : 7,9-5,3% = Etat sec Densité Anneau volumétrique : faible variation (86-89%) + non respect critères remblai et fond de coffre Gammadensimètre 0 10 cm : augmentation (88-91%) + non respect critères remblai et fond de coffre Gammadensimètre 10 25 cm : augmentation (91-96%) + non respect critères sauf après 10 passes (remblai) 19
Synthèse des résultats Sable de concassage Portance Essai à la plaque statique belge : augmentation de M1 (12 à 16 MPa) + non respect du critère fond de coffre + rapport M2/M1 élevé Essai à la plaque dynamique allemande : augmentation de E vd (22 à 31 MPa) + non respect du critère allemand du fond de coffre 20
Synthèse des résultats Sable de concassage Résistance à l enfoncement d un cône Essai PANDA Valeur < courbe de référence D1 Augmentation par paliers de couche Pas de différence notoire entre les pointes Validation des courbes de référence CRR Sonde de battage légère type CRR Essai CPT Valeur << critère du cahier des charges Courbe similaire à la courbe PANDA Augmentation par paliers de couche Validation des courbes de référence CRR Evolution similaire Corrélation q d PANDA 4 cm² - q c : q d = 0,8468 q c (R² = 0,9642) 21
Synthèse des résultats Sable de concassage Synthèse 22
Synthèse des résultats Limon traité à la chaux Identification I. Sol fin /A1-A2 (sol pur) Teneurs optimale (OPN) et moyenne : 19,4 20 à 27% = Etat humide (mélange) Densité Anneau volumétrique : augmentation (87-94%) + non respect critères remblai et fond de coffre Gammadensimètre 0 10 cm : augmentation (90,8 98,4 %) et respect partiel critères remblai (6 passes) et fond de coffre (10 passes) Gammadensimètre 10 25 cm : faibles valeurs dus probablement à un compacteur trop faible 23
Coefficient de compressibilité ou module de déformabilité (MPa) Synthèse des résultats Limon traité à la chaux Portance Essai à la plaque statique belge : augmentation de M1 de 31 à 58 MPa + respect des critères+ rapport M2/M1 peu élevé (2,1 2,5) Essai à la plaque dynamique allemande : augmentation de E vd (40 à 78 MPa) + respect du critère allemand du fond de coffre 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 LIMON TRAITE : Evolution du coefficient de compressibilité (M1) et des modules de déformabilité dynamique (Evd) en fonction du nombre de passe Coefficient de compressibilité (M1 - MPa) Module de déformabilité dynamique (Evd - MPa) Module de déformabilité dynamique L-FWD (Evd - MPa) 0 2 4 6 8 10 12 Nombre de passe 24
Synthèse des résultats Limon traité à la chaux Résistance à l enfoncement d un cône Essai PANDA Valeur = courbes de référence A1 et B5 s Pas d évolution classique Distinction de toutes les couches Pas de différence notoire entre les pointes Pas de proposition de courbes de référence Evolution des valeurs dans le temps 25
Synthèse des résultats Limon traité à la chaux Sonde de battage légère type CRR Valeurs = critère limon du cahier des charges Courbe similaire au critère classique Distinction des couches Proposition de critères d enfoncement (sol traité) X couche de remblai < 15 mm/coup X fond de coffre < 12,5 mm/coup Essai CPT Evolution similaire aux courbes classique PANDA (profondeur critique de 0,4 à 0,6 m) Corrélation : q d4 cm² = 1,2585 q c (R² : 0,9083) 26
Synthèse des résultats Limon traité à la chaux Synthèse REMARQUE : Il convient d être prudent dans l interprétation de l efficacité du traitement étant donné les conditions hydriques très défavorables du limon initial, le compacteur peu adapté et le traitement via un malaxeur quelques jours avant. 27
Synthèses et conclusions La réalisation de la planche d essais a permis : D établir en première approche, des courbes de référence PANDA pour les sables qu il convient de confirmer au moyen d essais supplémentaires. Il n a pas été possible d établir des courbes similaires pour les sols traités. De proposer de nouvelles courbes de référence de la sonde de battage légère type CRR pour les sables et les sols traités, également à confirmer au moyen d essais complémentaires. De déterminer des corrélations entre pénétromètre dynamique (q d ) et pénétromètre statique (q c ). De mettre en évidence les différences entre les méthodes utilisées de contrôle de compactage d un remblai. 28
Merci de votre attention 29