ESSAI DE CISAILLEMENT RECTILIGNE À LA BOÎTE NF P 94 – 071-1
AUTEUR : EL FISSI ABDELLATIF RESPONSABLE DES ROUTES
ET VOIES FERRÉES
À LPEE TANGER
1, OBJET : La détermination de la cohésion et l’angle de frottement interne d’un sol par cisaillement direct dans des conditions drainées.
2, DOMAINE D’APPLICATION: La norme s’applique sur les sols intacts ou éventuellement reconstitués dont dmax des grains conforme à cette condition : 20 ≤ 6. dmax ≤ h ≤ L/2 (en mm) -Si L= 60mm : dmax ≤ 5mm -Si L=100mm : dmax ≤ 8mm
3, APPAREILLAGE : Machine de cisaillement automatique menue de : - Bâti et disques pour application de N avec incertitude 1/100 de sa valeur. - Commande de vitesse réglable. - Capteur de force digital pour mesure T avec incertitude de 1/100 de la valeur maximale lue au cours de l’essai. - Comparateur digital de précision de 0.01mm et de course de 30 mm mini pour mesure δh en mm. - Comparateur digital de précision de 0.01mm et de course de 30 mm mini pour mesure δl en mm. - Châssis étanche adapté pour installation de boîte de cisaillement et la mise en eau.
3, APPAREILLAGE : Machine de cisaillement automatique (Suite) :
3, APPAREILLAGE :
Machine de cisaillement automatique (Suite) :
3, APPAREILLAGE : -Boîtes de cisaillement de section droite circulaire ou carrée. -Trousses coupantes adaptables aux boîtes de cisaillement menues de démoulants. -Plaques drainantes ou pierres poreuses.
3, APPAREILLAGE : -Boîtes de cisaillement de section droite circulaire ou carrée.
3, APPAREILLAGE :
-Boîte de cisaillement installée dans le chariot ou châssis :
3, APPAREILLAGE : -Boîte de cisaillement installée dans le chariot ou châssis :
3, APPAREILLAGE : -Papiers filtres. -Eau distillée ou déminéralisée. -Thermomètre de la salle. -Chronomètre donnant la seconde. -Matériel de la teneur en eau NF P94-050. -Matériel de la masse volumique – Méthodes de la trousse coupante et de l’immersion dans l’eau NF P94-053.
4, MÉTHODE : 4.1. Préparation : - L’essai de cisaillement comporte au moins 3 éprouvettes de mêmes dimensions, préparées dans les mêmes conditions, cisaillées à la même vitesse mais soumises à des efforts verticaux différents. -Température de la salle d’essai maintenue à ± 5°C et protection de l’appareillage des rayonnements solaires directs. -Carottage et taillage de 3 éprouvettes par trousses coupantes. -Identification avant essai : +Détermination de w en %. +Peser chaque éprouvette soit m en g et mesurer sa hauteur initiale soit h en mm d’où calculer ρ en kg/m3, puis calculer ρd en kg/m3. +Calculer e et SR. -Saturation des plaques drainantes ou pierres poreuses et au cours de l’essai elles sont recouvertes de papier filtre. -Solidarisation des 2 demi-boîtes de la boîte de cisaillement par des goupilles. -Mise en place de l’éprouvette dans la boîte de cisaillement. -Installation de la boîte de cisaillement sur le châssis. -Réglage des 3 capteurs à zéro.
4, MÉTHODE : 4.2. Saturation et consolidation : -Remplir le châssis d’eau déminéralisée, c’est la saturation. -Choix de l’effort vertical à appliquer : σ’v0 (en KPa)
<100
≥ 100
σ = N/A (en KPa)
50 100 200
0.5 σ’v0 σ’v0 2 σ’v0
4, MÉTHODE : 4.3. Saturation et consolidation : -Appliquer N sur le piston de la boîte de cisaillement, c’est la consolidation (minimum 1h) ; Mesurer immédiatement δh en fonction du √¯ t en respectant les temps suivants : 0 15s 30s 1min 2min 4min 8min 15min 30min 60min 2h 4h 8h 24h jusqu’à stabilisation des tassements. A la fin de consolidation on note δh = δhc. -Tracer la courbe de consolidation δh = f (√¯ t). Tracer les 2 droites asymptotiques sur cette courbe, elles se rejoignent en un seul point d’abscisse t100. -Déterminer la vitesse maximale de cisaillement vmax : +Sol cohérent :………………… v ≤ vmax = 125/ t100 avec vmax ≤ 25 en µm/min +Sol pulvérulent : ……………… v ≥ 1 mm/min -Identification après consolidation : En fonction de m, w, h et δhc calculer ρd en kg/m3.
4, MÉTHODE : 4.3. Saturation et consolidation : (suite)
4, MÉTHODE : 4.4. Cisaillement : -Libérer les goupilles de solidarisation des 2 demi-boîtes. -Supprimer le contact (frottement) entre les demi-boîtes par les vis de la demi-boîte supérieure. -Commencer le cisaillement. -Faire des lectures des δh et T mentionnées par les capteurs en 2 secondes max en fonction de δl. δl prend les valeurs suivantes : 0 mm 0.2mm 0.4mm 0.6mm 0.8mm 1.0mm 1.2mm 1.4mm 1.6mm 1.8mm 2.0mm 2.5mm 3.0mm 3.5mm 4.0mm 4.5mm 5.0mm etc.…. δl = 0mm correspond δh = δhc et T = 0. -Arrêter le cisaillement dans l’un des 2 cas suivants : +Présence de pic : Sur un intervalle continue δl = 0.5mm, T < 1/100.Tmax +Absence de pic : δl ≥ 5mm -Identification après cisaillement : Déterminer la teneur en eau finale w en %.
5, EXPRESSION DES RÉSULTATS : 5.1. Identification avant essai : - En général : V = A.(h – δh) - W en % calculée selon NF P94-050. ρ = m / (A.h) ρd = ρ / [1+ (W/100)] e = (ρs / ρd) - 1 SR = W / [ρw. (1/ρs - 1/ρd)]
5, EXPRESSION DES RÉSULTATS : 5.2. Identification après consolidation : ρd = [m / (1+ (W/100))] / [A.(h – δhc)] 5.3. Identification après cisaillement : W en % calculée selon NF P94-050. 5.4. Expression de σ’ et Շ : σ’ = N/A en fin de consolidation σ = σ’ Շ = T/A sans correction de l’aire
5, EXPRESSION DES RÉSULTATS : 5.5. Graphiques : -Tracer Շ = f (δl) : +Présence de pic (rupture), alors déduire Շf, p du pic et Շf, f en fin de la courbe. +Absence de pic (sans rupture), alors déduire Շf, f d’abscisse δl = 5mm. -Tracer la droite moyenne Շ = f (σ), les axes des abscisses et des ordonnées ont la même échelle : +Déduire les angles Φ’p et Φ’f à partir de la pente des droites.
5, EXPRESSION DES RÉSULTATS :
6, EXEMPLE DE FEUILLE D’ESSAIS :