Solution de colle C/8

Huit essais biaxiaux ont été menés sur des échantillons de matériau modifié employant une solution de colle de concentration C/8. Les résultats obtenus sont analysés de la même manière que pour les essais à C/4.

La figure 2.22 présente les courbes contrainte–déformation pour les huit essais. Quelques courbes sont tracées en plus sur la figure 2.23 afin de permettre une lecture facilitée de celles-ci. En vis-à-vis figurent les maxima de contrainte dans le plan déviatorique S − T qui sont utilisés pour déterminer les paramètres globaux qui caractérisent le pic de résis-tance : φ et c.

Caractéristique Valeur Plage de confiance

φ(˚) 29 28–30

c(kPa) 6 4–8

TAB. 2.11 – Caractéristiques mécaniques macroscopiques du matériau modifié à C/8

FIG. 2.22 – Courbes contraintes–déformation pour le matériau à C/8 et différentes valeurs de confinement

De même que pour les essais sur le matériau à C/4, de fortes variations sont ob-servables au niveau de la contrainte déviatorique. Le matériau présente donc aussi un comportement fragile avec des pics de résistance suivis de fortes chutes lors de rupture locale. Un pallier de résistance est observé pour des déformations axiales supérieures à 6% en général. Cela correspond à l’apparition d’une ligne de rupture traversant la totalité de l’éprouvette.

L’angle de frottement et la cohésion sont déterminés à partir de ces graphes, ainsi que leur plage de confiance. En utilisant la même procédure qu’au 2.4.2.2, l’angle de frottement appartient à la plage 28–30˚ et la cohésion varie entre 4 et 8 kPa.

(a) Courbes déviateur–déformation axiale pour 4

essais. (b) Contraintes dans le plan déviatorique S − T

FIG. 2.23 – Exploitation des essais biaxiaux à C/8

Les modules d’Young sont déterminés en employant la même procédure que pour les essais précédents. Ils sont récapitulés dans le tableau 2.12.

Confinement (kPa) Module de raideur (MPa)

12 32 15 13 19 8 30 12 36 8 41 13 49 9 57 16

TAB. 2.12 – Module d’Young pour les huit essais avec le matériau à C/8

Les différents modules obtenus sont sensiblement constants en fonction du confine-ment utilisé. Une seule valeur est très différente des autres, c’est celle pour l’essai à 12 kPa qui est plus de deux fois supérieures à la moyenne des autres essais. Sur les sept autres valeurs, tracées sur le graphe 2.24, le module d’Young varie légèrement avec l’augmen-tation de la contrainte de confinement σ2 mais de manière moins marquée que pour les essais avec le matériau C/4 comme le montre la régression linéaire dont l’équation figure ci-dessous.

E = 0, 078 × σ2 (kP a)+ 8, 4 (M P a) (2.12)

Par contre, la variabilité des valeurs obtenues est importantes. Ceci est dû au matériel utilisé qui n’est pas particulièrement adapté pour la caractérisation du module d’Young d’un sol.

FIG. 2.24 – Evolution du module de raideur initiale en fonction de la pression de confine-ment - Matériau C/8

Deux essais ont fait l’objet d’un suivi des déformations par imagerie numérique. Les déformations volumiques obtenues sont tracées sur le graphe 2.25, y figurent aussi la courbe du matériau de Schneebeli ainsi que les deux courbes issues des essais avec le ma-tériau à C/4. Le comportement du mama-tériau modifié est identique pour les deux concen-trations de colle. L’angle de dilatance retenu sera donc identique à celui déterminé avec le matériau modifié à C/4 : 6.2˚.

2.4.2.4 Commentaires

Un certain nombre d’observations peuvent être faites sur les deux séries d’essais. Au niveau de l’angle de fottement, il y a une différence de l’ordre de 6-7˚. Les plages de variation obtenues sont différentes, il est donc certain que la concentration de la colle utilisée présente une influence sur l’angle de frottement du matériau.

La cohésion est très différente entre les deux séries d’essais. Elle est multipliée par 3 à 4 entre le matériau à C/4 et celui à C/8. L’influence de la concentration de la colle est donc beaucoup plus marquée sur la cohésion. Ainsi si une cohésion intermédiaire était recherchée, il faudrait tester des concentrations de colle intermédiaires.

Les modules d’Young obtenus pour les différents essais sont assez homogènes. Il est cependant délicat de distinguer une influence marquée de la pression de confinement (cf. figure 2.26). Une augmentation du module d’Young avec celle du confinement peut être observée, cependant il serait nécessaire de réaliser des essais employant une instrumenta-tion plus précise pour caractériser finement le comportement du matériau dans les petites déformations. On retiendra pour la suite que le module d’Young ne dépend pas de la concentration de la colle et une même loi de variation sera utilisée pour les deux maté-riaux.

FIG. 2.26 – Module de raideur en fonction du confinement pour les deux concentrations de colle

Une évolution linéaire entre le module de raideur et la pression de confinement peut être adoptée. La régression linéaire effectuée sur l’ensemble des points issus des deux séries d’essais précédents donne l’expression suivante en deux parties :

– si σ2 < 35 kP aalors E = 10 MP a

L’approximation de l’évolution du module de raideur en fonction du confinement n’est pas optimale, mais reste acceptable en première approche et en l’absence d’une étude complémentaire plus précise, particulièrement au niveau des faibles confinements.

Cependant une expression linéaire sera utilisée dans la suite de ce travail (cf. chapitre 7), quand il sera nécessaire d’estimer le module de raideur du matériau pour une pression de confinement donnée. C’est en effet plus simple à implémenter dans un code de calcul en milieu continu avec une faible différence de comportement.

E(σ2) = 0, 2 × σ2 (kP a)+ 5, 6 (M P a) (2.13) Conclusion

Le matériau de Schneebeli a été modifié pour représenter un matériau cohérent. La co-hésion a été obtenue à l’aide d’une colle aqueuse. Les essais en laboratoire ont permis de déterminer les caractéristiques mécaniques du matériau modifié. L’amélioration concerne à la fois l’angle de frottement, la cohésion et le comportement volumique.