Mode opératoire (méthodologie)

4.2.1 Essais de consolidation oedométrique

Le laboratoire de génie civil de l’université Laval possède six appareils de consolidation oedométrique unidirectionnelle. Les appareils de consolidation de marque Wikeham

Farrance sont munis d’un levier pour maintenir une répartition égale de la charge lors de la consolidation. Le tassement des échantillons lors des essais est évalué par un capteur de déplacement vertical.

Les échantillons sont découpés pour avoir un diamètre de 50 millimètres environ et une hauteur approximative de 18,8 millimètres. Ils sont maintenus latéralement dans un anneau de métal qui limite les déformations horizontales lors de la réalisation de l’essai. Des pierres poreuses et des papiers filtres saturés et désaérés sont placés aux deux extrémités de l’échantillon. L’éprouvette qui contient l’échantillon est remplie d’eau lors de l’essai pour maintenir l’échantillon humide. L’essai de consolidation est réalisé par paliers de charges à toutes les 24 heures. Ces charges sont augmentées selon un rapport d’incrément de charges de 0,5 qui est obtenu en doublant approximativement les charges totales. La charge maximale qui peut être atteinte est de 2933 kPa. Suite à la compression de l’échantillon, les contraintes sont retirées graduellement pour déterminer la courbe de recompression. L’essai de consolidation oedométrique est réalisé en suivant la norme ASTM D2435/D2435M – 11.

4.2.2 Essais triaxiaux statiques

Le laboratoire de génie civil de l’université Laval possède quatre appareils triaxiaux. Le système d’acquisition de données est lié à un ordinateur et à un panneau d’application des

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pressions (cellulaire et contre-pression), il permet une surveillance automatique et en continu des essais. L’annexe B.1 présente le mode opératoire suivi et présente l’appareillage en détail.

Les essais CIUC/CIUE ont tous été consolidés isotropiquement et ont été cisaillés sous des conditions non drainées avec des mesures en continu de la pression interstitielle. Tous les essais ont été taillés à 71 mm de hauteur et 38 mm de diamètre environ. À chaque extrémité de l’échantillon monté dans la cellule triaxial, une pierre poreuse et un papier filtre saturé et désaéré sont placés. L’échantillon est ensuite entouré d’une membrane qui est maintenue aux extrémités par des anneaux d’étanchéité. Une fois la cellule remplie d’eau désaérée et d’une couche d’huile sur le dessus, l’échantillon subi une contrepression dans le but de le saturer (augmentation de la pression interstitielle (u) et la pression cellulaire (σ3) par paliers

de 30 kPa). Lorsque la saturation est supérieure à 90%, les échantillons sont consolidés aux contraintes définies. Une fois la phase de consolidation isotropique terminée, l’échantillon est cisaillé à un taux de déformation de 0,0061 mm/min (0,5%/heure). L’essai se termine lorsqu’une déformation de 15% est atteinte. Pour les essais en compression (CIUC) la presse triaxiale augmente les contraintes verticales. Par contre, pour les essais en extension (CIUE) la presse triaxiale est en mode inverse et il se produit un relâchement de la contrainte verticale. Le déviateur est négatif et l’extension se produit, la contrainte cellulaire devient la contrainte principale majeure et la contrainte verticale devient la contrainte principale mineure.

4.2.3 Essais de cisaillement simple à volume constant

Le laboratoire de génie civil de l’Université Laval possède un appareil de cisaillement simple à volume constant (CSVC) fabriqué par la compagnie GEONOR Inc. L’appareil est relié à un système d’acquisition de données qui permet de suivre les déformations et les contraintes lors d’un essai de façon automatique et en continu. L’annexe B.2 présente le mode opératoire suivi et décrit en détail les composantes de l’appareil.

Un appareil spécifique est utilisé lors de la découpe des échantillons pour les essais CSVC statiques et cycliques afin de minimiser leur remaniement. Les échantillons taillés ont une hauteur de 31.3 mm, un diamètre de 66 mm environ et sont cylindriques. Les échantillons sont munis d’une pierre poreuse et d’un papier filtre à la base qui favorisent le drainage.

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Avant chaque essai, les échantillons sont confinés latéralement dans une membrane et 15 anneaux en aluminium. La consolidation est réalisée avec le drainage ouvert pour permettre la dissipation des pressions interstitielles. La consolidation des échantillons est effectuée par l’application d’une charge verticale sur un plateau. La charge est transmise vers l’échantillon par le biais d’un bras de levier. Un capteur de charge mesure la charge verticale et un capteur de déplacement permet de suivre le déplacement axial de l’échantillon lors de la consolidation. Pour ce type d’essai, le volume est maintenu constant par l’ajustement continuelle des contraintes verticales effectives. Ce changement de contrainte correspond au développement des pressions interstitielles. Le cisaillement des essais CSVC statique et cyclique ont été réalisés à drainage fermé.

4.2.3.1 Essai de cisaillement simple à volume constant statique

Un moteur de marque SIEMENS à trois vitesses est utilisé lors du cisaillement statique. Une contrainte de cisaillement est appliquée au sommet de l’échantillon alors que la base est fixe. L’essai est réalisé à volume constant et s’effectue à la vitesse de 0,76 millimètre par heure. La hauteur est maintenue constante par un ajustement continuel de la contrainte verticale. L’essai se termine lorsqu’une déformation angulaire supérieure à 20% est atteinte et cela est obtenu après cinq ou six heures.

Deux essais CSVC statique ont été réalisé sur l’échantillon TM-3B du site Outarde-2, afin de vérifier l’influence du drainage lors des essais CSVC. L’échantillon a été receuilli entre une profondeur de 12,90 m et 13,03 m. Les essais ont été consolidé à la même contrainte effective verticale de 281 kPa. Le premier essai, OUT-CSVC-07, a été cisaillé à drainage ouvert, tandis que l’essai OUT-CSVC-08 a été cisaillé à drainage fermé. Les figures 4.1 et 4.2 comparent les courbes de contrainte-déformation ainsi que les cheminements de contraintes des deux essais. Elles permettent de constater que les différences de résistance, lorsque l’essai est réalisé à drainage ouvert ou fermé, sont négligeables.

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Figure 4.1 : Comparaison des essais CSVC à drainage ouvert et à drainage fermé

Figure 4.2 : Comparaison des cheminement de contrainte

4.2.3.2 _{Essai de cisaillement simple à volume constant cyclique}

Deux valves à air électroniques de marque Honeywell Lucifer contrôlent le piston pneumatique à air qui exécute les mouvements d’avancée et de recul lors du cisaillement cyclique. Le piston pneumatique à doubles chambres est relié à un amplificateur de débit et un générateur d’ondes sinusoïdales. Comme pour le cisaillement statique, le cisaillement cyclique est appliqué par le déplacement du haut de l’échantillon alors que sa base reste

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fixe. Les cycles de sollicitations sont d’une période de 10 secondes (0,1 Hz). Les essais sont réalisés à volume constant et la hauteur est maintenue par un ajustement continuel de la contrainte verticale. L’essai se termine lorsqu’une déformation angulaire pic à pic de ± 20% est atteinte.

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