2-Détermination expérimentale de l’état limite

Pour un sol donné, l’ensemble des résistances maximales, atteintes quelles que soient les conditions de chargement, définit une surface de rupture dans l’espace des contraintes principales. Sa recherche est relativement simple si l’on dispose de suffisamment d’essais sur des chemins de sollicitations différents.

L’état limite d’une argile naturelle est donc le passage d’un état surconsolidé quasi-élastique à un état normalement consolidé et essentiellement plastique ou les déformations sont élevées. Cette limite peut être déterminée de deux manières différentes, soit à l’aide de la technique proposée par Graham (1969), qui consiste à reconsolider le sol aux contraintes en place, puis à suivre différents chemins à partir de cet état, soit en utilisant la méthode de Tavenas et Lerouil (1977), et qui ne fait appel qu’a des essais classiques.

Ces essais sont :

-Essais oedométrique permettant de mesurer la pression de préconsolidation σ’p et de déterminer dans quel domaine sont exécutés les essais triaxiaux, surconsolidés ou normalement consolidés.

-Essais triaxiaux de cisaillement, consolidés sous une pression isotrope, non drainés, avec mesure de la pression interstitielle en compression (CIU) et en extension (EIU). Dans l’essai CIU, en compression, σ’1 et donc le déviateur σ’1 –σ’3

-Essais triaxiaux de consolidation, à chemin de contraintes contrôlé tels que le rapport des contraintes effectives radiale et axiale reste constant au cours des essais, K = σ’₃/σ’₁, ou η= q/p’, on alors la relation suivante entre q et p’ :

[V.1]

- Essais Ko drainés à déformation radiale nulle

ε

Les points d’état limite nécessaires au tracé de la courbe d’état limite CEL, sont définis à partir des états correspondants aux pics des courbes contraintes-déformations des essais triaxiaux CIU effectués dans le domaine surconsolidé aux coudes des courbes de consolidation des essais triaxiaux de consolidation, essais oedométriques, essais Ko.

Les cheminements de contraintes effectives suivis dans les essais CU+U sur des échantillons provenant de différentes profondeurs des différents sites, ainsi que l’enveloppe des résistances de pic, sont présentés sur les figures (V-1, V.2, V.3 et V-4).

Dans le domaine normalement consolidés, c'est-à-dire pour des pressions de consolidation supérieur à σ’p, l’enveloppe des résistances de pic, est linéaire est correspond aux critères de Mohr coulomb avec c’=0 et φ’=22°.

Dans le domaine surconsolidé, l’enveloppe des résistances de pic, est située nettement au dessus de la droite φ’=22°. Les figures indiquent que cette enveloppe de pic est en fait une section de la surface d’état limite.

Les cheminements de contraintes à grande déformation de tous les essais CU+U, semblent tendre vers une enveloppe unique correspondant à la ligne d’état critique de l’argile du Mio-pliocène, cette ligne pourrait être définie par c’= 0 et φ’=22°.

Un point additionnel de la surface d’état limite est fourni par la pression de préconsolidation mesurée par essai oedométrique. Correspondant au point d’intersection de la courbe d’état limite et la condition de contrainte Ko.

q = σ’p(1-Ko) /2 [V.2]

La figure V.1, représente le cheminement des contraintes et l’enveloppe des résistances des pics provenant du site Bellevue profondeur 11m et elle enveloppe également le point d’intersection de la surface d’état limite et l’axe des contraintes Ko, qui est fournis par la pression de préconsolidation mesurée par essai oedométrique voir chapitre III.3. La position exacte de l’état de contrainte limite correspondant à σ’pne peut pas être définie sur les figures d’état limite, mais on sait qu’elle est située sur la droite σ’1= σ’p. Cette droite touche la surface d’état limite à proximité de la condition de contrainte Ko. Ce point est définie par les formules [V.2] et [V.3] et aura pour valeurs (77,9 KPa et 332,1KPa).

Sur la figure V.2, on a représenté le cheminement des contraintes effectives et l’enveloppe des résistances des pics provenant du site Ciloc, profondeur 5m, enveloppant également le point additionnel de la surface d’état limite qui est fourni par la pression de préconsolidation mesurée par essai oedométrique.

La position exacte de l’état de contrainte limite correspondant à σ’_p ne peut pas être définie sur les figures d’état limite, mais on sait qu’elle est située sur la droite σ’₁= σ’_p. Cette droite touche la surface d’état limite à proximité de la condition de contrainte Ko la valeur de ce point est de (43,7KPa et 186,3KPa).

Sur la figure V.3, on a représenté le cheminement des contraintes effectives suivie dans les essais sur les échantillons provenant du site Ciloc de profondeur 8m, ainsi que l’enveloppe des résistances des pics, enveloppant également le point additionnel de la surface d’état limite qui est fourni par la pression de préconsolidation σ’_p=450KPa mesurée par essai oedométrique. La position exacte de l’état de contrainte limite correspondant à σ’_p ne peut pas être définie sur les figures d’état limite, mais on sait qu’elle est située sur la droite σ’1= σ’p. Cette droite touche la surface d’état limite à proximité de la condition de contrainte Ko au point (85,5KPA et 364,5KPa.

La figure V.4, représente les cheminements des contraintes effectives suivie dans les essais sur les échantillons provenant du site Ain el Bey de profondeur 13m, ainsi que l’enveloppe des résistances des pics et enveloppant également le point additionnel de la surface d’état limite qui est fourni par la pression de préconsolidation mesurée par essai oedométrique. Cette droite touche la surface d’état limite à proximité de la condition de contrainte Ko au point de coordonnées (247KPa et 1053KPa) voir fig. V.4.