Les mesures des paramètres de l’essai

Cette force est mesurée au moyen d'un capteur à jauges ayant une forme de bobine creuse (13) placé comme l'indique la figure 2.14. Les flasques servent à la fixation d’une part sur la partie basse du piston et d’autre part sur le chapeau de l’éprouvette, la partie centrale tubulaire est le corps d’épreuve sur lequel sont collées des jauges d’extension. Le peson est placé à l’intérieur de la cellule, juste au-dessus de l’éprouvette, afin que les frottements n'affectent pas la mesure de la force.

Le couple est mesuré par le capteur d’effort axial. Des jauges complémentaires sont collées de manière à pouvoir mesurer les efforts de torsion sans interaction mesurable de la part de l’effort axial et la pression cellulaire.

2.2.6.2 Mesure des pressions

La pression cellulaire Pe et le pression interstitielle Ub sont mesurées par des capteurs à

2.2.6.3 Déformation axiale ∆h

Le déplacement axial est mesuré avec un capteur (14) de déplacement de type potentiométrique. Le capteur est placé à l’extérieur de la cellule et mesure le déplacement entre le chapeau et le piston d’application de la charge.

En novembre 1998, la mesure à l’aide du capteur de déplacement extérieur a été remplacée par l’information du codeur incrémental lié au moteur de la presse.

2.2.6.4 Rotation ∆θ

Un capteur de position angulaire (18) est placé en bout de l’arbre cannelé. Il s’agit d’un codeur incrémental.

2.2.6.5 Déformations radiales extérieures et intérieures ∆Rei et ∆Rii

Six capteurs (15) LVDT de 5 mm de course sont immergés pour mesurer les déplacements radiaux des faces extérieure et intérieure. Deux dispositifs de mesure chacun comptant trois capteurs disposés à 120 degrés flottent dans l’huile et suivent les déplacements verticaux et radiaux des points de mesures (figure 2.5). La flottabilité des systèmes est obtenue par l’utilisation de flotteurs en PVC, développant la poussée d’Archimède nécessaire, dans lesquels sont collés les capteurs. Des ressorts de rappel assurent un contact permanent des touches avec la surface de l’éprouvette. La mesure des déplacements radiaux des faces extérieures et intérieures de l’éprouvette en complément de la déformation axiale de celle-ci et de la rotation de ses génératrices permet de déterminer les valeurs moyennes des composantes du tenseur des déformations.

Le dispositif de montage des capteurs intérieurs comporte six touches, trois touches avec des ressorts de raideur plus importante sont destinées à maintenir les capteurs et trois autres à mesurer, ceci afin de découpler la fonction mesure de la fonction maintien (figure 2.18).

Ces capteurs LVDT présentent l’inconvénient de devoir utiliser un fluide de confinement diélectrique comme de l’huile de silicone qui est lourde de sujétions.

De plus, cet ensemble capteurs-flotteurs volumineux a accru de façon conséquente le volume de la cellule (figure 2.18).

Figure 2.18 Système de capteurs locaux UCD et CECP

Or depuis le développement des premiers cylindres creux modernes dans les années quatre-vingt, les capteurs de déplacement sont de deux sortes : des capteurs de

proximité sans contact visibles sur la photographie 2.19 à gauche à l’Imperial College et en bas à l’UCD et des capteurs électrolytiques sur la photographie 2.19 à droite. Les premiers donnent le déplacement radial de l’éprouvette, tandis que les seconds donnent les déplacements verticaux et de cisaillement.

Figure 2.19 Système de capteurs locaux type Imperial College et type UCD 2.2.6.6 Variation de volume ∆V

Pour les sols saturés, la variation de volume de l'éprouvette est déterminée à partir de la mesure des volumes d'eau absorbés ou expulsés par l'éprouvette. Pendant l’année 2001 nous utilisions un volumètre de précision pour mesurer la variation du volume (figure 2.20). Cet appareil de laboratoire est destiné à mesurer les variations de volume d’eau dans le circuit de drainage lors d’un essai de type triaxial. L’amplification est obtenue par l’utilisation de deux réservoirs de mercure de surfaces respectives 1000 et

10000 mm2. Ce qui permet d’obtenir une précision de 0,02 cm3 avec un volume d’eau

maximum déplacé de 20 cm3. Il peut transmettre une pression maximum de 600 kPa

avec une erreur introduite sur la valeur de contrepression de 2,5 kPa.

Figure 2.20 Volumètre de précision CECP

A partir de l’année 2002, la mesure du volume drainé est faite au moyen d'un capteur de déplacement qui suit la translation du piston du générateur de volume ; normalement la section du vérin doit être adaptée à la précision requise et sa longueur aux variations de volume probables.

Dans notre cas, la précision fournie par les générateurs CECP est d’environ 100 mm3

d’environ 2 mm3. Nous avons entrepris de placer un codeur incrémental linéaire

Heidenhain en parallèle au capteur potentiométrique pour atteindre le mm3.

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 0 100 200 300 400 500

Racine carrée du temps (√s)

Volum e du capteur (m m 3 ) volume capteur S*Dh

Figure 2.21 Volume mesuré par le capteur de déplacement du générateur de contrepression et volume obtenu du déplacement vertical et de la variation de la section en fonction de la racine carrée

du temps

On observe une même allure pour les courbes représentant la variation du volume mesurée par le capteur monté sur le générateur de contrepression et le volume obtenu par la multiplication de la variation de la section et du déplacement vertical en fonction de la racine carrée du temps (figure 2.21). La différence entre les résultats peut être expliquée par le fait que la section est une valeur moyenne moins sensible à la consolidation secondaire.

2.2.6.7 Mesure de la pression interstitielle à mi hauteur

Un capteur de pression interstitielle de marque CEC-Bell et Howell a été placé dans un support en silicone qui est collé sous la membrane après son introduction (figure 2.22). Une pierre poreuse protégée par un papier filtre est en contact avec le sol.

Figure 2.22 Montage du capteur local de pression interstitielle sur l’éprouvette

Ce capteur nous permet, comme on le voit sur la figure 2.23, de mesurer la différence de pression interstitielle ∆U à la base et à mi-hauteur de l’échantillon au cours de l’essai. 3 3 0 , 0 2 0 0 , 0 2 1 0 , 0 2 2 0 , 0 2 3 0 , 0 2 4 0 , 0 2 5 0 , 0 2 6 0 , 0 2 7 0 , 0 2 8 0 , 0 2 9 0 , 0 3 0 0 , 0 3 1 0 , 0 3 2 0 , 0 E v 0 , 0 3 2 0 , 0 1 4 P e P i U c p U c p m id p l

Pe,Pi, ucp, ucp mid plane versus εv

Figure 2.23 Évolution des mesures de pressions Pe, Pi, Ucp et Ucpm à mi hauteur en fonction de la

déformation εv

Pression