Cet axe a pour objectif le développement de matériels permettant d’une part d’accroître la fiabilité de l’essai et d’autre part de mesurer des propriétés du terrain que le matériel actuel ne peut pas. Il est organisé autour de six sous-tâches :

Pratique quotidienne

Le principal objectif de cette tâche est de réaliser un retour d’expérience auprès de la profession pour mieux cerner les écarts entre les prescriptions de l’annexe de la norme NF P94-110-1 transcrite dans la norme EN ISO 22476-4 :2012 et les besoins actuels. Cette tâche ambitionne de fournir des éléments de choix de matériel en fonction de la géologie rencontrée. Une campagne de collecte de retour d’expérience ainsi qu’une étude paramétrique spécifique sur des sites à définir seront menées. Ceci se fera sous forme d’enquête.

De manière plus globale, l’objectif est de pouvoir adapter le protocole de l’essai pressiométrique à la complexité du projet et aux types de données nécessaires pour la réalisation de l’outil. Les objectifs de l’essai pressiométrique doivent être mieux définis : pression limite, module pressiométrique, variation du module avec le niveau de déformation, état initial des contraintes, etc. Le choix du matériel doit être réalisé en fonction de la complexité avec laquelle le sol étudié doit être décrit.

Mesure de la pression interstitielle

La mesure de la pression interstitielle au cours de l’expansion d’une sonde pressiométrique est un seuil technique important du fait des conditions agressives rencontrées : présence de boue, déformation importante de la gaine autour de l’insert métallique accueillant le capteur, encombrement des fils. La miniaturisation de l’électronique et les nouvelles générations de capteur devront permettre de résoudre ces difficultés.

Des recherches théoriques et numériques seront réalisées pour faciliter l’interprétation de l’essai dans les différentes natures de sol et cerner les facteurs d’influence comme la mauvaise saturation ou la pollution de la pierre poreuse. Une étude des phénomènes déterminant la génération de pression interstitielle et leur dissipation en fonction du type de sol sera entreprise pour proposer des méthodes d’estimation de la perméabilité.

Technique de forage et d’autoforage

Cette tâche a pour objectif de répondre au problème de la création de la cavité cylindrique d’essai. Très dépendante de la nature des sols et des roches ainsi que de la compétence de l’équipe de sondeurs et de la technicité de l’entreprise, le projet doit contribuer au développement de méthodes d’insertion des sondes visant à minimiser les remaniements et obtenir des essais de qualité reproductibles. Des techniques de tubage avec forage à l’avancement et des matériels d’autoforage seront étudiés et les conditions de mise en oeuvre validées par des études paramétriques sur les chantiers. L’utilisation d’un tubage lanterné avec outil de désagrégation interne n’est pas, comme certains retours d’expérience le montrent, une solution permettant de s’affranchir des longueurs de passe. Les recherches entreprises viseront à évaluer l’existence du remaniement lié au passage du tube et son amplitude en fonction de la nature des sols.

Dans une deuxième phase, une fois précisées les conditions de mise en oeuvre, cette tâche ambitionne de réaliser la mesure de la contrainte horizontale initiale en place par l’utilisation d’un mode de chargement spécifique.

Appareillage cyclique

En forage, il est assez aisé de réaliser avec le matériel d’essai pressiométrique Ménard, des essais cycliques (norme NF P 94-110-2) (AFNOR, 1999 et 2000). Ces derniers essais développés pour répondre aux besoins de calcul des structures de génie civil ou de bâtiments comportent un cycle réalisé par paliers. L’essai d’expansion classique, dans les conditions de forages préconisées et avec le protocole de chargement proposé, ne donne pas de résultats utilisables directement dans une étude de la déformabilité des ouvrages.

Un seul cycle est en effet insuffisant pour cerner l’évolution des caractéristiques du sol sous chargement cyclique (Dupla et Canou, 2003 ; Reiffsteck et al., 2014). Les méthodes d’interprétation de ces différents essais in situ sont principalement basées sur des corrélations entre les résultats obtenus lors d’un essai cyclique in situ et ceux obtenus lors d’un essai cyclique en laboratoire ou sur des structures (cas des pieux ou des parois).

Il est proposé de réaliser le développement d’appareillage cyclique et de modes opératoires adaptés pour permettre l’étude de la liquéfaction des sols en intégrant le système de mesure de pression interstitielle développé dans la tâche 1.2 (Briaud, 2013). Ces matériels et les données collectées fourniront une base de données nécessaire aux actions à mener dans le cadre de l’axe 2 pour élaborer des abaques de liquéfaction comparables à ceux disponibles pour le pénétromètre statique (NF P 94-119) et l’essai de pénétration au carottier (NF P 94-521-3). Par ailleurs, les résultats obtenus doivent permettre le développement d’outils de calcul dans l’axe 2 pour l’étude des chargements cycliques : loi de comportement pour la mécanique des milieux continus, courbe de transfert t-z et p-y pour le calcul des pieux sous charge axiale et transversale, etc.

Appareillage sismique

Cette tâche consiste à développer des sondes munies de géophones avec différentes configurations de position de la source afin d’optimiser la qualité du signal et la rapidité de réalisation de la mesure. On envisage également d’adapter l’appareillage cyclique pour la détermination des paramètres en petite déformation. Ces matériels et les données collectées fourniront une base de données nécessaire aux tâches 2.1 et 2.2 pour travailler sur les modèles d’interaction sol-structure sous sollicitations statiques et dynamiques (Tatsuoka et al., 1997, Mestat et Reiffsteck, 2002). Cette tâche bénéficiera des travaux entrepris dans la tâche 1.3 afin d’insérer la sonde dans un sol le moins remanié possible.

Caractérisation des sites expérimentaux

Cette tâche ne présente pas d’objectifs scientifiques propres mais est essentielle à l’analyse de l’ensemble des résultats acquis dans l’axe 1. Il s’agit de comparer et valider les différents développements et résultats obtenus par des techniques de mesure in situ ou en laboratoire validées.

Une autre action de cette tâche est la caractérisation détaillée des sites étudiés dans l’axe 2.