L’essai triaxial 1. Définition

L’essai de compression triaxiale permet de mieux accéder aux propriétés mécaniques des matériaux, car il affecte l’état de contraintes in situ.

Ce type d’essai permet de contrôler et de mesurer la pression interstitielle, d’appliquer une gamme de pression de confinement (isotrope ou anisotrope) pour consolider initialement l’échantillon à un état prédéfini. (Zaima et Boubezari, 2018).

III.3.6.2. Principe de l’essai triaxial

L’essai de compression triaxiale est effectué à l’aide d’une cellule triaxiale en acier Inoxydable. Le dispositif doit permettre la mesure de la quantité de fluide drainé afin de contrôler la variation volumétrique, et peut également être équipé d’un capteur de pression pour mesurer la pression interstitielle.

L’éprouvette est recouverte d’une membrane imperméable avant d’être montée dans la cellule triaxiale. Une fois l’éprouvette montée, la cellule est remplie du liquide de confinement (de l’eau ou de l’huile hydraulique). Ce dispositif est ensuite placé entre les deux plateaux de la presse et branché à l’air afin de consolider l’échantillon à la pression de confinement souhaitée. Lorsque la variation volumétrique de l’échantillon est stable, l’échantillon a été consolidé et on applique une charge déviatorique au piston de la cellule triaxiale pour cisailler l’éprouvette jusqu’à la rupture. (Zaima et Boubezari, 2018).

III.3.6.3. Description de l’essai

L’essai de compression triaxiale consiste à soumettre une éprouvette cylindrique à un champ de contrainte uniforme qui une pression hydraulique σ3 appliquée par l’intermédiaire d’un fluide remplissant, la cellule et une contrainte axiale ou déviateur (σ1 - σ3) appliquée par l’intermédiaire d’un piston.

Dans un essai, l’éprouvette est soumise à un champ de contraintes isotropes jusqu’à une valeur donnée. On maintient ensuite à niveau constant la pression hydraulique représentée par σ2 et σ3, on augmente progressivement la contrainte axiale σ1 ou le déviateur (σ1 - σ3) jusqu’à la rupture de l’éprouvette.

Les essais peuvent être effectués à différentes pressions de confinement, Dans l’essai de compression triaxiale avec cycles de chargement-déchargement-rechargement, l’éprouvette est soumise à des sollicitations. A différents niveaux de la contrainte axiale déviatorique (1, 2 et 3 sur la figure III.10), on a déchargé jusqu’à l’état hydrostatique, puis on rechargement jusqu’à un niveau de contrainte axiale supérieur au précédent niveau de contrainte axiale de déchargement et de nouveau, on décharge et ainsi de suite, jusqu’à la rupture. (Zaima et Boubezari, 2018).

Figure III.9. L’appareil de l’essai triaxial. (Zaima et Boubezari, 2018). III.3.6.4. Mode d’opératoire

 Préparation et saturation de l’échantillon : L’échantillon a une forme cylindrique de dimensions suivantes :

 hauteur h = 73 mm

 diamètre D = 35 mm

Cet échantillon doit être saturé car c’est le cas le plus défavorable. Pour cela on fait circuler de l’eau dans l’éprouvette en utilisant une contre pression. La vérification de la saturation est établie par la relation ou B est le coefficient de BISHOP.

u : pression interstitielle.

σ3 : Pression hydrostatique appliquée autour de l’échantillon.

On revêtit l’échantillon d’une gaine en caoutchouc et on met en place à ces deux extrémités libres les pièces de pied et de tête prévue à cet effet. Pour cela on va prendre le moule d’habillage, placer la gaine à l’intérieur et la retrouver sur les extrémités du moule. En faisant le vide entre le moule et la gaine, on plaque celle-ci contre la paroi intérieure du moule et on peut ainsi enfiler très facilement l’échantillon à l’intérieur. Ensuite il faut positionner les deux embases et les assujettir sur la gaine avec deux élastiques.

 Mise en place et essai de l’échantillon :

 On verse l’eau dans la cellule en ayant soin d’évacuer tout air.

boulons de fixation plus régulièrement possible pour assurer une bonne portée des joints d’étanchéité.

 Mettre le comparateur de l’anneau dynamométrique à zéro.

 Amener et stabiliser la pression S3 à la valeur désirée chaque fois pour a manipulation 1 et 2 bars.

 Amener le piston au contact avec l’échantillon.

 Le cisaillement s’effectue à une vitesse rapide de manière à empêcher l’eau de se dissiper.

 On note les déformations chaque 15s correspondent à un déplacement de 0.25 mm.  La rupture de l’éprouvette est atteinte lorsque la lecture anneau (LA) maximale

reste constante (Zaima et Boubezari, 2018).

Figure III.10. Mode d’opératoire de l’essai triaxial. (Zaima et Boubezari, 2018). III.4. Les essais in situ

III.4.1. l’essai préssiométrique III.4.1.1. But de l’essai

L’essai pressiométrique est un essai de chargement latéral in situ effectué au sein même du terrain grâce à la réalisation préalable d’un forage.

L’analyse des résultats permet d’obtenir, pour une profondeur donnée les caractéristiques mécaniques du sol. Ce qui permet d’effectuer les calculs de fondation « la capacité portante et le tassement »

L'essai permet d'obtenir une courbe de variation des déformations volumétriques du sol en fonction de la contrainte appliquée, et de définir une relation contrainte-déformation du sol en place dans l'hypothèse d'une déformation plane. (El Ouihen, 2016).

III.4.1.2. principe de l’essai

L'essai pressiométrique consiste à dilater radialement une sonde cylindrique tri-cellulaire placée dans le terrain «forage», à mesurer et à enregistrer les pressions appliquées par la sonde et variations volumiques de cette dernière afin de déterminer la relation entre la pression appliquée et l’expansion de la sonde à un graphe. Le Contrôleur de pression et de Volume exerce deux types de pressions :

 La pression de gaz sur les deux cellules de garde, ensuite l’injection de l’eau par les tubulures dans la cellule centrale.

 La pression sur le sol moyennement la cellule centrale pour étudier son comportement élastique et plastique.

Trois caractéristiques du sol sont ainsi déduites :

 le module pressiométrique EM qui définit le comportement pseudo-élastique du sol.

 la pression limite PL qui caractérise la résistance de rupture du sol.

 la pression de fluage PF qui définit la limite entre le comportement pseudo-élastique et comportement plastique. (El Ouihen, 2016).

III.4.1.3. Appareillage de pressiomètre :

L’appareillage est formé par trois composants essentiels (Fig III.11) 1. Contrôleur de pression et volume « CPV »

Permet de régler avec précision la pression dans la sonde en vue de réaliser le chargement statique du sol en place et de suivre l’évolution des paliers de chargement.

2. Tubulures

Relie le CPV à la sonde, et permet le cheminement du gaz et de l’eau. 3. Sonde pressiométrique

Sonde cylindrique tri-cellulaire présente en son centre une cellule dilatable radialement par injection de l’eau dont la variation de volume est enregistrée par un volumètre.

La sonde est constituée de deux cellules de garde en caoutchouc de part et d’autre de la cellule centrale.

Les déplacements de cette paroi qui en résultent sont lus ou enregistrés pour chacune des pressions en fonction du temps. (El Ouihen, 2016).

Figure III.11. Composants d’un pressiomètre. (El Ouihen, 2016). III4.1.4. Exploitation des résultats de l’essai

Les résultats de l’essai pressiométrique peuvent être exploite dans plusieurs calculs tels Que :

1. La capacité portante des fondations superficielles. 2. La capacité portante des fondations profondes. 3. Le tassement des fondations superficielles.

4. Déformations des fondations profondes. (Saadaoui et Saidia, 2018).

III.4.2. l’essai de pénétration dynamique