Présentation des différentes étapes nécessaires à la réalisation d’un essai

La réalisation d’un essai comporte trois étapes successives. La première est la prépa-ration du bâti expérimental et la mise en place du matériau analogique. La seconde est l’essai en lui même avec la création de la cavité et l’obtention de la rupture. La dernière étape est le démontage de l’essai, la remise en état du bâti expérimental et le nettoyage du matériau cohérent afin de pouvoir préparer l’essai suivant.

3.1.1 Préparation d’un essai

Le bâti expérimental a donc la forme d’un U de largeur 750 mm et recevant au centre de son socle le mécanisme permettant la création de la cavité. De part et d’autre se trouvent deux zones qui sont peu concernées par les essais (cf. figure 3.1). En effet elles vont recevoir du matériau de Schneebeli jusqu’à atteindre le niveau supérieur du méca-nisme mais seront assez peu sollicitées pour le reste de l’essai.

FIG. 3.1 – Vue du bâti expérimental en phase initiale de préparation

Une fois que ces deux zones sont remplies du matériau, on peut mettre en place les films plastiques de protection du mécanisme. En effet, lorsque le matériau trempé dans la colle sera placé sur le bâti, une certaine quantité de colle va s’écouler et il est primor-dial d’éviter au maximum que celle-ci puisse couler à l’intérieur du mécanisme qui se retrouverait grippé durant le séchage. Le résultat est illustré sur la figure 3.2.

Ensuite la mise en place du recouvrement constitué par le matériau analogique peut débuter. La procédure est détaillée pour un recouvrement constitué d’un banc raide en toit de cavité surmonté par une couche de matériau granulaire.

Le matériau granulaire est plongé, par volume de l’ordre d’une poignée, dans la solution de colle aqueuse conformément au processus détaillé dans le chapitre 2.4.2.1, sur la fa-brication des éprouvettes de test. Le volume de matériau est alors placé sur le banc de test. On procède de même jusqu’à l’obtention d’un banc de matériau modifié présentant l’épaisseur souhaitée. On s’assure alors à l’aide d’une règle que l’épaisseur est sensible-ment constante.

FIG. 3.2 – Etat obtenu lorsque le mécanisme de création de la cavité est protégé par les films plastiques

On continue alors à mettre en place la couche de matériau pulvérulent au-dessus de la couche de matériau traité. On s’arrête quand la hauteur voulue est atteinte. On s’assure alors de l’horizonalité de la surface obtenue.

Une ventilation est alors appliquée sur l’ensemble du massif pendant une durée de séchage qui ne doit pas être inférieure à cinq jours (figure 3.3).

3.1.2 Procédure de réalisation d’un essai

Après la phase de séchage, il est alors possible de procéder à l’essai. Les films plas-tiques de protection du mécanisme sont enlevés.

On positionne alors l’appareillage nécessaire à l’imagerie numérique. Il s’agit de l’ap-pareil photo sur son trépied et de la caméra rapide lorsque celle-ci est utilisée. Il est alors nécessaire d’installer la console vidéo de commande, les spots d’éclairage supplémen-taires et la ventilation qui permet de limiter l’augmentation de température. Le dispositif complet est présenté sur la figure 3.4.

FIG. 3.4 – Vue générale du banc expérimental et de l’appareillage utilisé. On est alors prêt pour réaliser l’essai selon la procédure suivante :

1. Prise d’un cliché de l’état initial du massif. Si utilisation de la caméra rapide, on lance alors l’enregistrement en continu.

2. On double la prise de vue, ce qui permet de s’assurer que la précision est la même d’un essai à l’autre.

3. Les deux cales centrales n˚5 et 6 sont abaissées (cf. figure 3.5). Une photo est prise juste à la fin de cette action.

4. On attend 3 minutes que le massif de sol se stabilise puis on reprend un cliché. 5. Les deux cales centrales n˚4 et 7 sont abaissées. Une photo est prise juste à la fin de

cette action.

7. Les deux cales suivantes n˚3 et 8 sont abaissées. Une photo est prise juste à la fin de cette action.

8. On attend 3 minutes que le massif de sol se stabilise puis on reprend un cliché. 9. Les deux cales n˚2 et 9 sont abaissées. Une photo est prise juste à la fin de cette

action.

10. On attend 3 minutes que le massif de sol se stabilise puis on reprend un cliché. 11. Les deux cales n˚1 et 10 sont abaissées. Une photo est prise juste à la fin de cette

action.

12. On attend 3 minutes que le massif de sol se stabilise puis on reprend un cliché.

FIG. 3.5 – Numérotation des cales de l’appareillage

A ce niveau, il y a à présent deux possibilités : soit la cavité est toujours stable (cf. figure 3.6a), soit le banc raide a cédé et la cavité s’est effondrée (cf. figure 3.6b).L’essai est alors arrêté lorsque le toit a cédé.

(a) Cavité stable après ouverture complère (b) Rupture prématurée

FIG. 3.6 – Deux cas de figure lors de la création de la cavité

Dans le premier cas, on procède alors à la fragilisation du banc raide en vue de provo-quer la rupture. Le moyen choisi est l’injection d’une faible quantité d’eau au centre du toit afin de dégrader les propriétés du matériau cohérent, plus particulièrement sa cohé-sion :

1. Un volume d’eau de l’ordre d’un centimètre-cube est injecté au centre du toit de la cavité.

(a) Début de dégradation du

banc raide ^{(b) Remontée de la zone de}dégradation à travers le banc raide - formation d’un début de cloche de fontis

(c) Cheminée de fontis traver-sant le banc raide

FIG. 3.7 – Photos prises lors de la dégradation du banc raide par injection d’eau 2. On attend trois minutes, le temps que cela fasse effet, puis on prend une photo. 3. On réinjecte un faible volume d’eau juste au dessus de l’injection précédente. Ainsi

on va régulièrement fragiliser une hauteur de plus en plus importante au sein du banc raide.

4. On attend trois minutes, puis on prend une photo. 5. On répète ces opérations jusqu’à la ruine de la cavité.

La procédure présentée ci-dessus est illutrée par les différentes photos de la figure 3.7. L’opérateur de la caméra stoppe l’enregistrement de celle-ci quelques secondes après la rupture, quelque soit l’instant de l’évènement. Les huit secondes qui précèdent l’arrêt sont disponibles dans la mémoire de la caméra, il ne reste plus qu’à réaliser l’acquisition des parties intéressantes sur un ordinateur.

Une fois l’essai terminé, il est alors nécessaire de procéder au nettoyage et à la remise en état du banc expérimental.