Récapitulatif d’essais comparatifs

Nous avons fait un récapitulatif de l’ensemble des données comparatives issues de nos travaux et de celles obtenues par (Choupin, 2006). L’étude est basée sur les sondages de 37 sites en Auvergne, un site dans la Loire et un site en Corrèze. Sur chaque site de comparaison des sondages avec les différents appareils ont été réalisés sur différents types de sols et une large plage de résistance de pointe a été balayée (de 0,5 à plus de 20MPa).

Par ailleurs, les essais ont été réalisés en utilisant des pointes non débordantes de 2cm2 ainsi que des pointes perdues de 4cm². Dans le premier cas, les sondages ont été réalisés jusqu’à une profondeur de 1,25m au maximum. Les sondages réalisés avec pointe perdue ont été réalisés jusqu’à une profondeur de 2,50m voire 5,0m dans quelques sites. Dans tous le cas, les sondages ont été implantés à au moins 0,30m les uns des autres pour éviter les perturbations mutuelles. Néanmoins, ils doivent être dans une zone restreinte pour diminuer au mieux les phénomènes d’hétérogénéité du sol. Pour réduire la quantité de points comparatifs nous avons calculé la valeur moyenne de résistance de pointe qd tous les 0,25m de profondeur, puis nous avons tracé la valeur obtenue avec le Panda 2 qdP2 en fonction de la valeur obtenue avec le Panda 1 qdP1 (cf. figure 2-23.a). De plus, nous avons calculé le rapport entre les résistances de pointe qdP2 /qdP1 (cf. figure 2-23.b).

qdP2 = 1.06 qdP1 R² = 0.88 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35

Résistance de pointe PANDA 1, q_d (MPa)

R é s is ta n c e d e p o in te P A N D A 2 , q d ( M P a ) 0 5 10 15 20 25 30 35 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 1 50 99 148 197 246 R a p p o rt , q d P 2 /q d P 1

moyenne : 1,06 ecart type : 0,35 CV : 0,33

Nbre [#]

Figure 2-23 : (a) Récapitulatif des essais comparatifs Panda 2 et Panda 1 ; et (b) diagramme de fréquences du rapport qdP2/qdP1.

De manière générale, sur le graphique précédent (cf. figure 2-23.a) on peut remarquer la bonne correspondance entre les valeurs obtenues avec les deux versions du pénétromètre Panda. Néanmoins, et bien que la valeur moyenne du rapport qdP2/qdP soit proche de l’unité (1,06) on peut remarquer une grande variation des données, traduite par une importante valeur de l’écart-type (0,35) (cf. figure 2-23.b). Cette variation s’explique par la variabilité spatiale du sol d’une part et par les effets du frottement latéral pouvant exister en cours du sondage d’autre part. Ainsi il est possible de considérer que les valeurs fournies avec le Panda 2 correspondent bien à celles obtenues avec la version précédente de l’appareil. 0,88 0,88 qdP1 (MPa) q d^P 2 ( M P a ) 1,06 qdP1

VI.CONCLUSIONS

Parmi les pénétromètres dynamiques existants, le Panda a fait preuve de sa haute performance dans le domaine de la reconnaissance de sols ainsi que pour le contrôle de compactage des ouvrages en terre. A l’heure actuelle, environ 2000 exemplaires se trouvent de par le monde. De nombreuses améliorations ont été apportées à l’appareil depuis sa création. Toutefois, les développements technologiques récents sur l’électronique des capteurs a poussé à une reformulation entière de l’appareil. Nous avons ainsi consacré cette partie au développement de cette nouvelle version, le Panda 2.

Dans un premier temps nous avons présenté le principe général de fonctionnement et ensuite nous avons décrit les composantes principales de l’appareil. Les principales différences par rapport à son prédécesseur se trouvent (outre les améliorations technologiques apportées aux diverses composantes d’interface avec l’usager) au niveau du marteau de battage, de l’enclume ou tête de battage et plus particulièrement du mode de mesure. En effet, on mesure l’onde de déformation entraînée par l’impact par le biais de jauges de déformation collées au niveau de la tête de battage. Cela permet ainsi de mesurer l’énergie transmise à l’ensemble pour chaque coup de marteau. Pour ce faire, on s’appuie sur la théorie de propagation longitudinale d’onde, laquelle a été exposée succinctement.

Bien qu’on mesure l’énergie vraiment transmise au pénétromètre, nous avons dû revenir à l’énergie du marteau au moment de l’impact. Dans ce but, nous avons présenté les travaux d’étalonnage de l’appareil. Pour ce faire nous avons retenu une approche mixte numérique-expérimentale. Nos efforts ont porté plus particulièrement sur l’établissement d’une procédure d’identification des caractéristiques de l’onde permettant de revenir à l’énergie de battage. En effet, il se dégage que la vitesse d’impact est très bien corrélée avec le pic de force de l’onde engendrée. Nous avons également analysé l’influence d’autres paramètres pouvant influer dans nos mesures (longueur de tiges, masse et type de marteau, opérateur, …). Ainsi, nous avons constaté que la quantité d’énergie transmise dépend seulement du type de marteau utilisé et de la vitesse d’impact imprimée.

Dans la dernière section nous avons présenté les travaux de validation in-situ. L’étude a portée plus particulièrement sur la vérification de la répétabilité des pénétrogrammes aussi bien que sur la fiabilité de résultats. Nous avons réalisé environ une quarantaine d’essais comparatifs avec le Panda 1 sur différents sites de la région. Ceci nous a permis d’assurer la reproductibilité et la validité des signaux pénétrométriques obtenus à l’aide de ce nouvel appareil.

Enfin, les résultats obtenus montrent qu'une bonne exploitation des informations prélevées par le Panda 2 fait de ce pénétromètre un appareil riche en informations avec un degré de certitude supérieur à ses concurrents. La méthodologie et la technologie utilisées se rapprochent de celles utilisées pour l’analyse dynamique des pieux utilisant des moyens informatiques assez robustes. A l’heure actuelle, il est le seul pénétromètre incorporant ce type de mesure. En outre, nous avons appris que la mesure effectuée à l’aide des jauges est le résultat de la superposition de deux ondes : une onde incidente (celle crée par l’impact) et une onde réfléchie depuis l’interface pointe/sol. Toutefois cette onde a été négligée dans nos calculs, alors qu’on sait qu’elle contient une information précieuse sur le sol. Cela est le sujet de la prochaine partie de ce mémoire.

PARTIE III

Détermination de la courbe charge enfoncement dynamique en

pointe par découplage et reconstruction d’ondes

I. Introduction

II. Principe de l’essai : le PANDA 3

III. Découplage et reconstruction d’ondes élastiques dans les tiges

III.1. Découplage ou séparation d’ondes longitudinales III.2. Reconstruction des signaux

III.3. Validation expérimentale - numérique III.4. Conclusions

IV. Détermination de la résistance de pointe sous chargement dynamique

IV.1. Dérivation de la résistance à partir des mesures dynamiques IV.2. Caractérisation des efforts résistants sous chargement dynamique IV.3. Méthodes numériques par ajustement des signaux

IV.4. Conclusion

V. Développement de l’essai PANDA 3

V.1. Hypothèses de base et considérations initiales V.2. Appareillage de mesure – maquette expérimentale V.3. Essais de faisabilité et répétitivité

V.4. Exploitation et interprétation des courbes : approche préconisée V.5. Exploitation des enregistrements expérimentaux

V.6. Essais in situ

PARTIE 3