Résultats des essais de caractérisation du comportement mécanique

Essais œdométriques

Les figures 3.9, 3.10 et 3.11 présentent les résultats des essais OED01, OED02 et OED03, réalisés à des profondeurs de 10,50 m, 11,10 m et 11,70 m respectivement. Il s’agit de courbes mettant en relation l’indice des vides en fonction de la contrainte verticale appliquée. Lors de la compression, deux tendances différentes sont observées. La droite correspondant à la première tendance, à la pente plus faible, reflète le comportement en consolidation du sol dans le domaine surconsolidé. Elle est appelée courbe de recompression et sa pente correspond au coefficient Cr. La droite correspondant à la deuxième tendance, à la

pente plus forte, reflète le comportement en consolidation du sol dans le domaine normalement consolidé. Elle est appelée courbe de compression vierge et sa pente correspond au coefficient Cc. La contrainte de

préconsolidation, σ’p, marque la transition entre les deux tendances. Il s’agit de la contrainte la plus forte ayant

été appliquée sur le sol depuis sa formation. Plusieurs méthodes graphiques existent pour déterminer la contrainte de préconsolidation. Celle utilisée dans le cadre de l’interprétation de ces essais œdométrique est la construction de Casagrande (Casagrande, 1936). Les contraintes de préconsolidation déterminées pour les essais réalisés à 10,50 m (OED01), 11,10 m (OED02) et 11,70 m (OED03) de profondeur sont respectivement de 140 kPa, 156 kPa et 132 kPa. Le tableau 3.4 fait la synthèse des résultats des essais de consolidation œdométrique.

53 Essais de compression triaxiale

La figure 3.12a présente les courbes de la contrainte de cisaillement en fonction de la déformation verticale obtenues pour les six essais de compression triaxiale. La courbe contrainte-déformation de l’essai CIU01 atteint une résistance maximum au point (t = 86,8 kPa, ε1 = 2,00%) et redescend avec une faible pente vers le

point (t = 70,7 kPa, ε1 = 14,20%). Celle de l’essai CIU02 atteint une résistance maximum au point

(t = 66,8 kPa, ε1 = 1,81%) et redescend vers le point (t = 49,4 kPa, ε1 = 14,63%) avec une pente similaire à

celle de l’essai CIU01. Puis, celle de l’essai CIU03 atteint une résistance maximum au point (t = 123,7 kPa, ε1 = 1,37%) et redescend vers le point (t = 105,3 kPa, ε1 = 11,71%)) avec une pente un peu plus forte que

celles décrites pour les courbes des essais CIU01 et CIU02. La courbe contrainte-déformation de l’essai CIU04 atteint la résistance en pic au point (t = 60,8 kPa, ε1 = 0,93%) et redescend vers le point (t = 15,0 kPa,

ε1 = 12,55%). Celle de l’essai CIU05 atteint la résistance en pic au point (t = 59,5 kPa, ε1 = 1,19%) et

redescend vers le point (t = 12,9 kPa, ε1 = 13,57%) avec une pente similaire à celle décrite pour la courbe

contrainte-déformation de l’essai CIU04. Enfin, celle de l’essai CIU06 atteint la résistance en pic au point (t = 32,0 kPa, ε1 = 1,28%) et redescend vers le point (t = 10,5 kPa, ε1 = 14,54%) avec une pente plus faible

que celles décrites pour les courbes contrainte-déformation des essais CIU04 et CIU05. La figure 3.12b présente les courbes de la pression interstitielle lors du cisaillement (u [kPa]) en fonction de la déformation. La figure 3.12c présente les cheminements de contraintes obtenus pour les six essais de compression triaxiale. Les essais réalisés dans le domaine normalement consolidé (CIU01, CIU02, CIU03) décrivent tous trois un arc qui débute à l’état de contrainte initial de l’essai et se poursuit vers l’état critique, sans toutefois atteindre cet état. Ils permettent donc la détermination d’une enveloppe de résistance à grandes déformations. Celle-ci correspond à une droite passant par les derniers points de chacun des cheminements de contrainte. Ces points ont pour coordonnées (s’ = 132,0 kPa, t = 70,7 kPa), (s’ = 85,5 kPa, t = 49,4 kPa) et (s’ = 186,1 kPa, t = 105,3 kPa) respectivement. Toutefois, puisque l’essai CIU03 a été stoppé avant les autres, on ne peut considérer le dernier point de son cheminement de contrainte avec la même importance. L’enveloppe de résistance à grandes déformations permet de déterminer l’angle de frottement dans le domaine normalement consolidé (φ’nc) et la cohésion effective dans le domaine normalement consolidé (c’nc).

Ces paramètres sont respectivement de 30,5° et 5,7 kPa. En ce qui concerne les essais réalisés dans le domaine surconsolidé (CIU04, CIU05, CIU06), tous atteignent une résistance maximale, appelée résistance en pic ou état limite, avant de redescendre vers l’état critique. Les points correspondants à la résistance en pic de chacun des cheminements de contrainte définissent la courbe d’état limite de l’échantillon. Selon les cheminements de contrainte, l’essai CIU04 atteint l’état limite au point (s’ = 82,2 kPa, t = 60,8 kPa) pour ensuite redescendre vers l’état critique jusqu’au point (s’ = 27,5 kPa, t = 15,0 kPa), l’essai CIU05 atteint l’état limite au point (s’ = 95,9 kPa, t = 59,5 kPa) pour ensuite redescendre vers l’état critique jusqu’au point (s’ = 26,0 kPa, t = 12,9 kPa) et finalement, celui de l’essai CIU06 atteint l’état limite au point (s’ = 40,8 kPa,

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t = 32,0 kPa) pour ensuite redescendre vers l’état critique jusqu’au point (s’ = 22,5 kPa, t = 10,5 kPa). Les trois cheminements de contrainte semblent tendre à se rejoindre en un même point qui se situe légèrement sous l’enveloppe de résistance à grandes déformations déterminée précédemment.

La contrainte de cisaillement sur le plan de cisaillement peut être calculée à l’aide de l’équation suivante, à partir de l’angle de frottement déterminé :

𝜏 = 𝑡 × cos Φ’𝑛𝑐= (σ1 − σ₂ 3)× cos Φ’𝑛𝑐 (3.1)

où :

τ [kPa] : contrainte de cisaillement

t [kPa] : axe des ordonnées du diagramme de Lambe (σ1-σ3) [kPa] : contrainte déviatorique

Φ’nc [°] : angle de frottement normalement consolidé.

Le tableau 3.5 consigne l’essentiel des résultats des essais de compression triaxiale.

Essais de cisaillement simple

La portion supérieure gauche de la figure 3.13a présente les courbes contrainte-déformation obtenues pour les cinq essais de cisaillement simple. La courbe contrainte-déformation de l’essai DSS01 atteint la résistance en pic au point (τ = 33,6 kPa, γ = 4,13%) et redescend vers le point (τ = 24,5 kPa, γ = 25,05%). Celle de l’essai DSS02 atteint une valeur maximum au point (τ = 36,4 kPa, γ = 13,88%) et se termine au point (τ = 33,4 kPa, γ = 25,06%). La courbe contrainte-déformation de l’essai DSS03 atteint une résistance maximum au point (τ = 77,42 kPa, γ = 4,18%) et redescend avec une faible pente vers le point (τ = 71,22 kPa, γ = 25,85%). Celle de l’essai DSS04 atteint la résistance en pic au point (τ = 34,2 kPa, γ = 2,77%) et redescend vers le point (τ = 28,0 kPa, γ = 23,18%) avec une pente légèrement plus faible que celle décrite par la courbe contrainte-déformation de l’essai DSS01. Puis, celle de l’essai DSS05 atteint la résistance en pic au point (τ = 25,1 kPa, γ = 2,43%) et redescend vers le point (τ = 22,2 kPa, γ = 25,01%) avec une pente plus faible que celles décrites par les courbes contrainte-déformation des essais DSS01 et DSS04.

La figure 3.13b présente la contrainte effective verticale en fonction de la déformation pour chacun des essais. Les courbes débutent toutes à la contrainte effective de consolidation imposée, augmentent légèrement au tout début des essais (excepté pour l’essai réalisé dans le domaine normalement consolidé), puis diminuent graduellement jusqu’à la fin des essais.

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La portion supérieure droite de la figure 3.13c présente les cheminements de contraintes obtenus pour les cinq essais de cisaillement simple. Les cinq essais de cisaillement simple suivent tous un cheminement de contraintes qui décrit un arc débutant à l’état de contrainte initial de l’essai et qui converge ensuite vers la résistance à grande déformation. Dans le cas des essais DSS05 et DSS01, la contrainte effective verticale augmente au début de l’essai jusqu’à la résistance en pic. Au contraire, la contrainte effective verticale ne fait que diminuer dans le cas des quatre autres essais.

De la même façon qu’avec les résultats des essais de compression triaxiale, les derniers points des cheminements de contraintes obtenus lors des essais de cisaillement simple permettent la détermination d’une enveloppe de résistance à grande déformation. L’angle de frottement et la cohésion effective qui découlent directement de cette droite sont respectivement de 26° et 11,0 kPa.

Le tableau 3.6 consigne l’essentiel des résultats des essais de cisaillement simple.