Influence de la forme de la courbe granulométrique

Dans cette section, trois granulométries différentes sont créées. Les diamètres extrêmes sont fixés (Dmax/Dmin = 2 et Dmax = 7.02 mm). La proportion de petites particules change en fonction de la méthode de génération (Figure 6-30). Cependant, les compacités d’échantillons sont similaires (Tableau 6-4).

Figure 6-30. Courbes granulométriques Granulo2, 4 et 5

6.4.2.1. Réponse mécanique macroscopique

Pour chaque courbe granulométrique, on effectue 5 essais dynamiques avec une masse d’impactant égale à 0.5 kg et une vitesse d’impact égale à 1250 mm.s-1 dans trois échantillons S1, S2 et S3.

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Figure 6-31. Pénétrogrammes de 5 essais dynamiques successifs effectués avec une masse d’impactant de 0.5 kg et une vitesse d’impact de 1250 mm.s-1 pour l’échantillon S1 et pour les trois granulométries Granulo2, Granulo4 et Granulo5.

La Figure 6-31 donne les pénétrogrammes des 5 essais dynamiques successifs effectués sur échantillon S1 pour chaque granulométrie Granulo2, Granulo4 et Granulo5. On trouve que plus il y a de particules fines, plus les enfoncements sont importants, plus les oscillations du signal sont faibles en amplitude et importantes en fréquence. Les mêmes phénomènes ont été observés sur les autres échantillons testés (S2 et S3).

Ces observations sont corroborées par l’analyse de la Transformée de Fourier discrète de 5 essais dynamiques successifs réalisés dans l’échantillon S1 pour chaque granulométrie Granulo2, Granulo4 et Granulo5 (Figure 6-32). On trouve en effet, que l’amplitude des fréquences du spectre diminue pour le matériau le plus fin. Plus le matériau est fin, plus les fréquences où ses amplitudes sont non négligeables par rapport à l’amplitude maximale du spectre est supérieure à la gamme de fréquence du matériau sollicité fM.

Figure 6-32. Transformée de Fourier discrète de 5 essais dynamiques successifs réalisés dans l’échantillon S1 pour les granulométries Granulo2, Granulo4 et Granulo5.

Les calculs de la force de pointe Fd et de l’enfoncement pour 15 essais dynamiques avec les trois granulométries Granulo2, Granulo4 et Granulo5 sont présentés en détail dans les annexes Annexe 30, Annexe 32 et Annexe 33.

On constate que la force de pointe moyenne évolue peu pour les 3 types de granulométries testées, mais que l’augmentation du nombre de fines particules au sein d’un matériau (Granulo5), réduit la variabilité de la force de pointe dynamique (Figure 6-33).

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Figure 6-33. Force de pointe moyenne de 15 essais dynamiques effectués avec une masse d’impactant de 0.5 kg et une vitesse d’impact de 1250 mm.s-1 pour 3 échantillons différents S1, S2 et S3 et pour les granulométries Granulo2, Granulo4 et Granulo5.

Lorsque la proportion de particules fines diminue, on trouve que l’enfoncement moyen d’un essai dynamique diminue. Cette observation est conforme à celle observée sur les courbes charge-enfoncement pour les granulométries Granulo1, 2 et 3 (section 6.4.1). Ainsi, la force de pointe Fd moyenne pour les 15 essais dynamiques augmente pour un matériau plus grossier. Par contre, l’écart type est plus important parce que les valeurs de force de pointe Fd

mesurées sont plus variables pour la granulométrie possédant un D50 plus grand.

La Figure 6-33 représentant la force de pointe moyenne de 15 essais dynamiques pour les différentes granulométries Granulo2, Granulo4 et Granulo5 confirme les conclusions exposées ci-dessus. On trouve que pour une distribution granulométrique similaire, la force de pointe augmente légèrement lorsque la taille des particules augmente.

6.4.2.2. Evolution du nombre de coordination

La Figure 6-34 représente l’évolution du nombre de coordination déterminé dans une bande de 15 cm de large de part et d’autre de la pointe du pénétromètre pour 5 essais dynamiques successifs effectués sur l’échantillon S1 et pour les différentes méthodes de génération des particules Granulo2, Granulo4 et Granulo5. On observe que le nombre de coordination et son évolution semblent similaires pour les trois granulométries données.

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Figure 6-34. Nombre de coordination déterminé dans une bande de 15 cm de large de part et d’autre de la pointe du pénétromètre pour 5 essais dynamiques successifs effectués pour les trois granulométries Granulo2, Granulo4 et Granulo5.

6.4.2.3. Analyse energétique

En termes d’énergie, le Tableau 6-6 montre le bilan énergétique moyen pour 5 essais dynamiques effectués dans l’échantillon S1 et pour les trois granulométries Granulo2, Granulo4 et Granulo5. La Figure 6-35 représente l’énergie dissipée par frottement en fonction de l’enfoncement pour 5 essais dynamiques successifs calculés dans l’échantillon S1

pour les trois granulométries Granulo2, Granulo4 et Granulo5. On trouve que l’énergie dissipée par frottement diminue légèrement lorsque la proportion des particules fines est plus importante pour des matériaux de granulométries similaires. L’énergie injectée dans le système est d’autant plus dissipée par frottement que le matériau contient des particules grossières. Cette conclusion est en accord avec la conclusion obtenue dans la section 6.4.1.3.

Type2 [-]

Injection Dissipation ou Transmission

EI [%] EPT [%] EF [%] EC [%] EK [%] ES [%] EPP [%] Granulo2 92.23 7.77 94.80 4.58 0.00 0.05 0.56

Granulo4 89.52 10.48 92.92 5.85 0.00 0.54 0.68

Granulo5 90.14 9.86 92.57 6.20 0.00 0.50 0.73

Tableau 6-6. Bilan énergétique moyen pour 5 essais dynamiques avec une masse d’impactant de 0.5 kg et une vitesse d’impact de 1250 mm.s-1 effectués dans l’échantillon S1 et pour les trois granulométries Granulo2, Granulo4 et Granulo5.

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Figure 6-35. Energie dissipée par frottement en fonction de l’enfoncement pour 5 essais dynamiques successifs pour les trois granulométries Granulo2, Granulo4 et Granulo5 et pour l’échantillon S1.

Granulo2 Granulo4 Granulo5 Log (Ef) Figure 6-36. Distribution d'énergie dissipée par frottement pour un coup dynamique avec une masse d’impactant de 0.5 kg et une vitesse d’impact de 1250 mm.s-1 effectués dans l’échantillon S1 et pour les trois granulométries Granulo2, Granulo4 et Granulo5.

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La Figure 6-36 montre la distribution d'énergie dissipée par frottement pour un coup dynamique effectué dans l’échantillon S1 et pour les trois granulométries Granulo2, Granulo4 et Granulo5. On observe que la taille de la zone d’influence en termes de dissipation par frottement diminue un peu lorsque la taille des particules moyennes diminue.