oedométre calcule

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EPFL 2010

Moncef Radi Sehaqui

Hamza - Nguyen Ha-Phong

- Ilias Nafa Weil Florian

TP n3 Essai oedomtrique

TP n3 Essai oedomtrique Gnie Civil 2010

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Table des matires

Introduction 3

Objectifs 3

Droulement de lessai 4

Excution de deux paliers de charges 6

Calcul des diffrents paramtres 11


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Introduction

Le terme odomtres dsigne les appareils servant raliser des essais de compressibilit en laboratoire.

Lors de ce TP, nous allons effectuer un essai oedomtrique afin de dterminer le comportement dun sol soumis une augmentation de contrainte verticale. Ceci nous permet de dterminer les courbes de compressibilits et ainsi en dduire le tassement dun massif de sol s sous leffet dune charge quelconque.

Ce test de compressibilit par paliers est depuis de nombreuses annes reconnu comme lessai oedomtrique de rfrence.

Objectifs

Dtermination des paramtres suivants L'indice de vide initial de lprouvette. La contrainte effective verticale de consolidation p'. L'indice de vide in situ actuel et in situ. L'indice de compression (chargement, courbe vierge) L'indice de gonflement (dcharge) Le coefficient de consolidation cv.


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Droulement de lessai

I. Matriel disposition Un appareil oedomtrique

- Le bti permettant lapplication des contraintes - La cellule oedomtrique - Le dispositif dapplication de la charge - Le systme de mesurage

Une balance compatible Des outils ncessaires au dcoupage et la

prparation des prouvettes Un chronomtre

II. Mode opratoire

Prparation de lprouvette

Nous plaons lprouvette lintrieur de la bague, celle-ci est alors taille avec soins aux dimensions de lenceinte oedomtrique.


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Droulement de lessai

Cette prouvette de sol est dpose dans un cylindre mtallique indformable entre deux pierres poreuses destines permettre la consolidation du sol par dissipation des pressions interstitielles. L'prouvette est prleve au moyen d'une trousse coupante puis est place sous eau de manire viter dessiccation du sol. La pression est exerce par un piston mobile sollicite par un systme de mise en charge. Celle-ci sexerce par paliers en progression gomtrique. Pour chaque charge on mesure le tassement en fonction du temps. Puis lorsquon a atteint la stabilisation du piston, on mesure lenfoncement au tassement final correspondant.


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Excution de deux paliers de charge

Les paramtres ci-dessous sont valables pour les deux paliers.

Les formules utilises pour la dtermination de certaines valeurs sont les suivantes.

De plus, nous avons que la teneur en eau de lchantillon est gale la teneur en eau de celle-ci satur, donc nous avons que = sat.

1. Palier n1

Masse brute (g)

Tare (g)

Masse nette

Wh (g)

Diamtre bague (mm)

Section chantillons

S (mm2)

Hauteur bague (mm)

s

(kN/m3)

w

(kN/m3)

Wsat /100

298.64 214.2 79.44 50 1962.5 19 26.5 9.81 0.1787981

Temps (s) Temps (min) Racine du temps (min) Lecture (m)

Hauteur(mm) e

0 0 0 6400 18.846 0.482991 15 0 0.5 6188 18.634 0.466309 0 1 1 6130 18.576 0.461745 15 2 1.5 6070 18.516 0.457023 0 4 2 6010 18.456 0.452302 15 6 2.5 5945 18.391 0.447187 0 9 3 5885 18.331 0.442466 15 12 3.5 5830 18.276 0.438138 0 16 4 5788 18.234 0.434833 15 20 4.5 5755 18.201 0.432236 0 25 5 5738 18.184 0.430898 15 30 5.5 5723 18.169 0.429718 0 36 6 5642 18.088 0.423344 15 42 6.5


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A partir de ces donnes, on peut tracer la courbe de variation de hauteur de lchantillon en fonction de la racine carre du temps coul. Ensuite on trace la droite D1 qui correspond la partie linaire du dbut de cette courbe. Cette droite coupe laxe des ordonnes en un point RA. Puis partir de ce point, on trace une deuxime droite D2 de pente 1,15 fois celle de D1. Lintersection entre D2 et laxe des ordonnes nous donne RB (90% de la consolidation primaire) et le temps correspondant t90. Cette mthode graphique sappelle la mthode de Taylor. Elle nous permet de trouver le coefficient de consolidation cv.

!"" = ! ! !0.9

R0 (m) H0 (m) = sat (kN/m3) Ws (g) hs (mm)

6246 18.846 21.06428 67.39068 12.7081

RA (m) RB (m) R100 (m) T90 (min)

6250 5745 5688.88 23.36

5600

5700

5800

5900

6000

6100

6200

6300

6400

6500

0 1 2 3 4 5 6 7

Lecture en fonction du temps 50 kN/m2


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2. Pallier n2

Temps (s) Temps (min) Racine du temps (min) Lecture (m) Hauteur (mm) e

0 0 0 5642 18.088 0.423344 15 0 0.5 5600 18.046 0.423344 0 1 1 5571 18.017 0.417757 15 2 1.5 5543 17.989 0.415554 0 4 2 5518 17.964 0.413587 15 6 2.5 5499 17.945 0.412092 0 9 3 5480 17.926 0.410596 15 12 3.5 5477 17.923 0.41036 0 16 4 15 20 4.5 0 25 5 15 30 5.5 0 36 6 15 42 6.5

R0 (m) H0 (m) = sat (kN/m3) Ws (g) hs (mm)

5629 18.088 19.81499 67.39068 12.7081

5460

5480

5500

5520

5540

5560

5580

5600

5620

5640

5660

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

Lecture en fonction du temps 100 kN /m2


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Mthode de Taylor

RA (m) RB (m) R100 (m) T90 (min)

5625 5483 5467.22 9


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s

s

WWW

=

+

=1d

1001 sat

hs

+=)

__(

100 wsatsats

s

wsat

=s

ss sh

=

dws

dsat

+= )1(

Calculs des paramtres

Dans cette partie, des rsultats dun essai oedomtrique sont fournis. Se basant sur ces rsultats, nous allons calculer les paramtres suivants:

L'indice de vide initial de lprouvette 100 =shhe

d sat 100sat

s hs h0 20.89 16.30218246 16.30218246 0.23157124 68.83077264 9.009082499 15.03

Pour le calcul de hs, nous avons suivi les tapes suivantes.

Et les valeurs utilises sont:

Diamtre (mm)

Section (mm2)

Volume (mm3)

s

(kN/m3)

w

(kN/m3) (kN/m3) W Ws

60 2827.433388 42496.32382 26.5 9.81 19.56261896 84.77 70.12

On remplace les valeurs obtenues dans lexpression de e0 et on obtient:

e0 = 0.668316391


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La contrainte effective verticale de consolidation

Aprs avoir trac la courbe dindice des vides en fonction du logarithme de la charge, et en se rfrant cette dernire on dtermine la contrainte effective verticale de consolidation p' (selon la mthode de Casagrande).

Tout dabord, on se place sur le point de la courbe o la courbure est maximale, et on trace lhorizontale et la tangente passant par ce point. On construit leur bissectrice. On trace aussi la tangente au point de la courbe correspondant la charge de 1000 kN/m2.

Labscisse du point dintersection entre cette dernire tangente et la bissectrice est log (!! ).

Contrainte effective verticale initiale : !! Se calcule par la position du forage, et la profondeur de la nappe phratique.

valeurmm wsatv =+= 1)(1'

!! = 187.5


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vc

eC'log

=

vs

eC'log

=

Notons que cette contrainte effective correspond au changement de pente sur la branche suprieure du graphique prcdant. Les sols dits sous-consolids sont ceux pour lesquels la contrainte effective verticale est suprieure p (exemple vases rcentes). Les sols dits sur consolids sont ceux pour lesquels la contrainte effective verticale est infrieure !! (exemple : sols anciens rods). Les sols normalement consolids subissent une contrainte effective verticale de lordre de!! .

Indices des vides in situ

Lindices des vides in situ est reprsent par lordonne du point K de la droite DL, ce dernier a pour abscisse le log ( 0'v )

Indice des vides in-situ actuel

Lindice de vide in situ actuel est lindice de vides pour la contrainte actuel.

Indice de compression

On trace la droite MB qui est la tangente la charge 1000kN/m2 de la courbe de compressibilit. Lindice de compression est alors la pente de la droite MN :

-

Ce coefficient Cc permet de calculer le tassement total long terme sous un tat de charge donn en considrant que pour des contraintes suprieures la contrainte de consolidation, la variation (e, log ) est linaire.

Indice de gonflement

Lindice de gonflement correspond la pente de la droite DL.


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Contraintes Indice des vides mv mv*103 Cc - Cs 1.1 0.668149892 0.00084013 0.840130371 0.001401463 15 0.648669551 0.000910193 0.910192575 0.000910193 60 0.607710885 0.000578903 0.57890297 0.000578903 125 0.570082192 0.000430232 0.43023249 0.000430232 250 0.516303131 0.000263068 0.263067854 0.000263068 500 0.450536167 0.000149627 0.149626779 0.000149627 1000 0.375722778 8.28793E-06 0.008287932 8.28793E-06 250 0.381938727 0.000205587 0.205586913 0.000205587 1.1 0.43310931 0.393735736

Le coefficient de consolidation Cv.

Il est ncessaire de calculer le coefficient de consolidation Cv car il permet de relier les temps de tassement lpaisseur de la couche de sol.

On le calcul comme suit :

Pour le cas de charge 2/500 mKN= :

R0 (m) h0 (mm) h90 Cv mv k -1554 15.3 7.5095 0.026567176 0.003537809 0.000922038

Pour le cas de charge 2/1000 mKN= :

R0 (m) h0 (mm) h90 Cv mv k -2113.5 12.9165 6.265 0.022189461 0.003541813 0.000770977

Pour dterminer k, le coefficient de permabilit, on utilise la relation suivante.

2 1 [ ]vv w

kC m sm

=

90

290

90

thTC vv

=


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Conclusion

En guise de conclusion, ce travail pratique est important dans le domaine du gnie-civil dans le cas o le tassement pose un grand problme de stabilit des structures.

Grace lessai oedomtrique, nous avons pu tracer une courbe ainsi que de calculer diffrentes valeurs qui nous ont permis de comprendre le fonctionnement de ce test ainsi que le comportement du sol lorsquil est soumis un tassement.

Documents

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