Analyse des essais de caractérisation du comportement mécanique

Les trois essais de consolidation œdométrique ont permis de déterminer trois valeurs de contrainte de préconsolidation qui sont de 140 kPa à une profondeur de 10,50 m, 156 kPa à une profondeur de 11,10 m et 132 kPa à une profondeur de 11,70 m. Selon les profils géotechniques présentés par Locat et al. (2011a) (figures 3.2 et 3.3), la contrainte de préconsolidation varie entre 120 kPa à une profondeur avoisinant les 8 m et 160 kPa à une profondeur avoisinant les 13 m. Les valeurs obtenues dans le cadre des trois essais réalisés sont conséquentes avec celles tirées de l’étude géotechnique réalisée par l’équipe du MTMDET. Par ailleurs, d’après Leroueil et al. (1983), la contrainte de préconsolidation est généralement atteinte à une déformation verticale située entre 1,4% et 2,5% lors d’essais de consolidation œdométrique réalisés sur des échantillons de grand diamètre. Dans le cas de la présente étude, les contraintes de préconsolidation obtenues lors des essais OED01, OED02 et OED03 l’ont été après 6,4%, 4,3% et 7,5% respectivement. Pourtant, l’allure des courbes de consolidation œdométrique indique que les échantillons testés n’ont pas été déstructurés de façon importante par l’échantillonnage. En effet, les trois courbes de compression obtenues (figures 3.9, 3.10 et 3.11) ont un patron similaire à celui appartenant aux sols structurés, tel qu’illustré à la figure 3.14 tirée de Leroueil et Hight (2003). Elles permettent de déterminer une contrainte de préconsolidation et un indice de compression plus élevés à un même indice des vides que ceux d’un même sol ayant été déstructuré, ce qui est à l’origine de leur forme bombée.

L’angle de frottement et la cohésion effective déterminés à partir des résultats des essais triaxiaux dans le domaine normalement consolidé sont respectivement de 30,5° et 5,7 kPa. À l’aide d’essais CIU réalisés sur

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des échantillons d’argile appartenant à la même couche que celle utilisée dans le cadre de ce projet, Locat et Leroueil (2012) ont obtenus un angle de frottement de 29,9° et cohésion effective de 10 kPa. L’angle de frottement et la cohésion effective déterminés à partir des résultats des essais de cisaillement simple sont quant à eux de 26° et 11 kPa respectivement. L’angle de frottement est donc plus faible que celui déterminé à l’aide des essais triaxiaux ainsi que ceux que l’on peut retrouver dans la littérature. Cette différence peut probablement être attribuée au fait que le mécanisme de cisaillement n’est pas le même pour les deux essais. Cela dit, il est très important de spécifier que les enveloppes de résistance à grandes déformations sur lesquelles ont été déterminés les angles de frottement et les cohésions effectives pour les essais CIU et DSS ne correspondent pas à des lignes d’état critique. En effet, l’état critique d’un sol implique que, dans le cadre d’un essai non-drainé, les pressions interstitielles générées par le cisaillement de l’échantillon ne varient plus (Leroueil et Hight, 2003). Dans le cas d’un essai à volume constant, cet état implique donc que la contrainte effective verticale ne varie plus. Or, aussi bien du côté des essais CIU (figure 3.12b) que de celui des essais DSS (figure 3.13b), cette condition n’est pas remplie. De plus, l’état critique implique que les déformations engendrées au cours de l’essai soient homogènes, ce qui n’est pas le cas dans le cadre de l’essai DSS. Par ailleurs, il est notoire que les déformations appliquées à l’échantillon lors d’un essai DSS ne sont pas assez importantes pour que l’état critique ne soit réellement atteint (DeGroot et al., 1992).

D’après les courbes contrainte-déformation obtenues lors des essais de compression triaxiale (figure 3.12a), les résultats des essais réalisés sur des échantillons surconsolidés (CIU04, CIU05 et CIU06) montrent tous un comportement anti-écrouissage marqué. Au contraire, les résultats des essais réalisés sur des échantillons normalement consolidés (CIU01, CIU02 et CIU03) montrent un comportement anti-écrouissage moins prononcé. Dans le cas des courbes contrainte-déformation obtenues lors des essais de cisaillement simple (figure 3.13a), les résultats des essais réalisés sur des échantillons surconsolidés (DSS01, DSS04 et DSS05) montrent tous un comportement anti-écrouissage léger à l’exception de l’essai DSS02. Au contraire, les résultats de l’essai DSS02, réalisé dans le domaine surconsolidé lui aussi, ne montre pratiquement pas de comportement anti-écrouissage. Les résultats de l’essai réalisé dans le domaine normalement consolidé (DSS03) montrent quant à eux un comportement anti-écrouissage moins prononcé que les trois premiers essais décrits.

Que ce soit lors des essais CIU ou DSS, les échantillons montrent généralement un comportement contractant (↓σ’v) (figures 3.12b et 3.13b). Or, les essais réalisés au DSS dans le domaine surconsolidé

montrent un comportement dilatant (↑σ’v) avant le pic et un comportement contractant (↓σ’v) après le pic,

excepté pour l’essai DSS consolidé à 91 kPa. Ce dernier réagit plutôt de la façon des essais DSS réalisés dans le domaine normalement consolidé. C’est-à-dire qu’il montre un comportement contractant (↓σ’v) du

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La déformation à laquelle la résistance en pic est atteinte varie entre 0,93% et 2,00% pour les essais CIU (figure 3.12a). Cela se compare bien avec les résultats obtenus par Locat et Leroueil (2012) pour des essais similaires réalisés sur le même sol. Toutefois, ce sont des valeurs un peu plus élevées que celles attendues pour des argiles de la mer de Champlain, qui lors des essais CIU atteignent généralement la résistance en pic à une déformation variant entre 0,6% et 1,2% (Leroueil et al., 1983). Pour ce qui est des essais DSS, la résistance en pic est atteinte à une déformation située entre 2,43% et 4,18% (figure 3.13a). Encore une fois, ces résultats sont comparables avec ceux obtenus par Locat et Leroueil (2012) pour des essais similaires réalisés sur le même sol. Les déformations obtenues lors des essais CIU et DSS ne peuvent pas être directement comparées entre elles puisqu’elles ne sont pas calculées de la même façon.

Dans tous les cas, que ce soit pour les essais CIU ou pour les essais DSS, les déformations atteintes lors des essais sont nettement insuffisantes pour que les courbes contrainte-déformation atteignent le plateau qui correspond à la mobilisation de la résistance résiduelle.

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Tableau 3.1 - Résultats des essais de détermination des limites de consistance

Échantillon Profondeur (m) w (%) wP (%) wL (%) IP (-) IL (-) TM1 haut 8.00 59.1 25.5 51.2 25.7 1.31 TM2 haut 8.60 51.7 26.5 48.3 21.9 1.15 TM3 haut 9.20 66.6 29.9 53.9 23.9 1.53 TM4 haut 9.80 62.7 29.8 53.7 23.9 1.38 TM5 haut 10.40 45.7 21.9 41.9 20.0 1.19 TM6 haut 11.00 63.0 25.7 50.4 24.7 1.51 TM7 haut 11.60 68.5 29.2 57.9 28.7 1.37 TM7 bas 12.12 63.3 27.4 54.2 26.8 1.34

Tableau 3.2 – Teneurs en eau prises lors du détubage sur le terrain # fiole Échantillon Profondeur (m) w (%)

72 TM1 haut 8.00 59.1 43 TM1 bas 8.52 69.4 97 TM2 haut 8.60 51.7 147 TM2 bas 9.12 66.2 588 TM3 haut 9.20 66.6 102 TM3 bas 9.72 70.2 57 TM4 haut 9.80 62.7 98 TM4 bas 10.32 71.5 773 TM5 haut 10.40 45.7 788 TM5 bas 10.92 67.2 136 TM6 haut 11.00 63.0 73 TM6 bas 11.52 61.3 38 TM7 haut 11.60 68.5 587 TM7 bas 12.12 63.3 moyenne 63.3

Tableau 3.3 - Synthèse des résultats des essais de sensibilité

Échantillon Profondeur (m) Cu (kPa) Cur (kPa) St (-)

TM5-B 10.64 40.8 1.46 28.0

TM6-B 11.24 40.8 1.61 25.3

TM7-A 11.70 47.5 1.54 30.9

Tableau 3.4 – Synthèse des résultats des essais de consolidation œdométrique Essai Échantillon Profondeur (m) σ’p (kPa)

OED01 TM5-A 10.50 140

OED02 TM6-A 11.10 156

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Tableau 3.5 – Synthèse des résultats des essais de compression triaxiale Essai Éch. Prof.

(m) σ’(kPa) vc τ(kPa) pic ε(%) pic τ(kPa) cr ε(%) gd

CIU01 TM5-A 10.50 300 74.79 2.00 60.92 14.20 CIU02 TM5-A 10.50 200 57.56 1.81 42.56 14.63 CIU03 TM5-A 10.50 400 106.58 1.37 90.73 11.71 CIU04 TM5-A 10.50 60 52.39 0.93 12.92 12.55 CIU05 TM5-A 10.50 91 51.27 1.19 11.12 13.57 CIU06 TM5-B 10.64 30 27.57 1.28 9.05 14.54

Tableau 3.6 - Synthèse des résultats des essais de cisaillement simple Essai Éch. Prof.

(m) (kPa) σ’vc τ(kPa) pic γ(%) pic (kPa) σ'v pic τ(kPa) gd γ(%) gd σ'(kPa) v gd

DSS01 TM5-B 10.64 60 33.59 4.13 61.34 24.54 25.05 30.67 DSS02 TM5-B 10.64 91 36.35 13.88 68.02 33.42 25.06 52.77 DSS03 TM5-B 10.64 300 77.42 4.18 237.29 71.22 25.85 128.55 DSS04 TM5-B 10.64 75 34.22 2.77 62.17 27.95 23.18 36.79 DSS05 TM5-B 10.64 30 25.11 2.43 40.40 22.22 25.01 24.53

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Figure 3.3 – Vue en plan du glissement de terrain de 2010 à Saint-Jude. L’emplacement du forage F32230 est indiqué par la cible jaune (adaptée de Locat et al., 2011a)

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Figure 3.4 - Utilisation des échantillons provenant du forage F32230

Profondeur du sommet (m) 8,00 haut 8,10 A 8,24 B 8,38 C 8,52 bas 8,60 haut 8,70 A 8,84 B 8,98 C 9,12 bas 9,20 haut 9,30 A 9,44 B 9,58 C 9,72 bas 9,80 haut 9,90 A 10,04 B 10,18 C 10,32 bas 10,40 haut 10,50 A 10,64 B 10,78 C 10,92 bas 11,00 haut 11,10 A 11,24 B 11,38 C 11,52 bas 11,60 haut 11,70 A 11,84 B 11,98 C 12,12 bas 12,20 Légende Tube

limites de consistance, sédimentométrie

rsc06, sensibilité

limites de consistance, sédimentométrie TM1 TM2 TM3 TM4 TM5 TM6 TM7 rsc08, rsc09

limites de consistance, sédimentométrie oed03, rsc07, rsc10, sensibilité

rsc11

limites de consistance, sédimentométrie

rsc01, rsc02

limites de consistance, sédimentométrie, essai "localisation" oed02, rsc03, rsc04, rsc05

tri06, dss01, dss02, dss03, dss04, dss05, dss06, sensibilité

échantillon de grand diamètre disponible retaille d'échantillon

échantillon de grand diamètre utilisé

Échantillon Utilisation

limites de consistance, sédimentométrie

oed01, tri01, tri02, tri03, tri04, tri05 limites de consistance, sédimentométrie

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Figure 3.5 - Examen tomodensitométrique réalisé sur des échantillons de grand diamètre au Laboratoire multidisciplinaire de tomodensitométrie pour les ressources naturelles et le génie civil de

de l'INRS

Figure 3.6 - Courbes granulométriques obtenues à différentes profondeurs lors des essais de sédimentométrie

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Figure 3.14 - Courbes de consolidation d'un sol idéal (a) et d'un sol structuré (b) (Leroueil, 1992; d'après Leroueil et Hight, 2003)

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