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Liquéfaction des sols et essais in situ
Recherches en coursLien avec la pratique
Pierre FORAY, Etienne FLAVIGNY
Laboratoire Sols, Solides, Structures, GrenobleJournée C.F.M.S - A.F.P.S
5/5/2004
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Plan
• Quelques résultats sur l’utilisation du CPT• Rappel de résultats sur le piézocône• Le sismocône et les mesures sismiques• Le pressiomètre peut il être envisagé
comme outil de prévision ?• Remarques et Conclusions
Journée C.F.M.S - A.F.P.S 5/5/2004
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Contexte
• Programme National Piézocône (soutien du MENRT)
• Participants: GDS, CERMES, 3S, Terrasol, Veritas, U. Canterbury (NlleZélande), Sol essais
• Développements actuels: Pôle grenoblois d’Etude et de Prévention des Risques Naturels
Cellule de pointe
Capteur de pression interstitielle
Cellules de frottement (2)
Manchon de frottement
Joint torique
Filtre (pierre poreuse)
Jauges d'extensiométrie (pont complet compensé)
Passage des câbles
Jauges d'extensométrie (4)
Câbles des capteurs(vers l'acquisition)
45mm
141,
5mm
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Méthode CPT et essais en Chambre d’Etalonnage
• Mesure de qc dans des conditions de densité et de confinement bien précises qc = f (σ’v, ID, Ko,…)
• Normalisation rationnelle qc1 =Cq. qc• Comparaison avec la courbe de résistance
cyclique du sol τ/σ’v = f(N)• Elaboration d’un critère rationnel de
liquéfactionJournée C.F.M.S - A.F.P.S
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Réponse du pénétromètre dans la chambre d’étalonnage
qc1
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Synthèse des courbes de résistance cycliquedu sable Hostun RF
Journée C.F.M.S - A.F.P.S 5/5/2004
CSR
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Synthèse des courbes de résistance cyclique du sable N.Z
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Comparaison CSR et qc1
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Comparaison de la méthode issue des essais de laboratoire avec celles de Seed et Robertson
Robertson et al. 1985
(Bouguerra)Journée C.F.M.S - A.F.P.S
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qc critique(liquéfaction)
Profondeur (m)
Limite de dilatance-contractance
Courbes critiques pourle sable Hostun RF
(Bouguerra)
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Application à des études de terrain
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Journée C.F.M.S - A.F.P.S 5/5/2004
qc = f (z) pour PSv1
0
100
200
300
400
500
600
700
0 2 4 6 8 10 12
qc en MPa
Enfo
ncem
ent e
n cm
qc
Crit. Seedqc crit Hostun
0.15g0.
0.15g 0.2g
Analyse de liquéfaction effectuée sur un site sablo-limoneux à La Plagne(Bouguerra 1998)
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qc = f (z) pour PSv2
0
100
200
300
400
500
600
700
0 2 4 6 8 10
qc en MPa
Enfo
ncem
ent e
n cm
qc
Crit Seedqc crit Hostun
0.15g 0.2g
0.15g
0.2g
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qc = f (z) pour PSv3
0
100
200
300
400
500
600
700
0 2 4 6 8 10
qc en MPa
Enfo
ncem
ent e
n cm
qc
qc crit Seed
qc crit Hostun
0.15g 0.2g
0.15g
0.2g
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Essai dans la cuvette grenobloise
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Collaboration SOLEN
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Journée C.F.M.S - A.F.P.S 5/5/2004
0 20 40qc (MPa)
12
10
8
6
4
2
0
H (
m)-1 0 1
Fr (%)
12
10
8
6
4
2
00 200 400
fs (kPa)
12
10
8
6
4
2
0
Analyse de liquéfaction des alluvions
de l’Isère
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Analyse de liquéfaction
des alluvions de
l’Isère
Journée C.F.M.S - A.F.P.S 5/5/2004
0 4 8 12 16qc (MPa)
10
8
6
4
2
0
H (
m)
(qc)crit-amax=0.15 g(qc)crit - amax=0.2 g
non liquéfaction
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courbes pressiométrique sur du sable d’Hostun “RF“ dense (Dr = 80%)sous différentes surcharges verticales
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Piézocône: Normalisation des surpressions interstitielles (Berrill et al 1990)
Essai parfaitement non drainé
Essai partiellement drainé
1 10 20Vitesse de fonçage en mm/s
Surp
ress
ion
inte
rstit
ielle
Vf : vitesse de fonçaget50: temps de dissipation de la surpression
lors de l’arrêt∆
∆U
uV tw f
=γ . . 50
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Définition d’un domaine liquéfiable dans le plan ∆u-qc (Bouguerra 1997)
σ 'v
σ 'v
σ 'v
= 100kPa
=85kPa
=70kPa
A B
C
DE
Zone A
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Sismocône : Utilisation des mesures de vitesses sismiques
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sourceseismocone
geophone
d
qc
∆ufs
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Mesure des temps de vol
-0,30
-0,20
-0,10
0,00
0,10
0,20
0,30
0 10 20 30 40 50
Time (ms)
Ampl
itude
(cm
/s)
tp ts ZY
X
tp - Compressive wave arrival timets - Shear wave arrival time
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Analyse de liquéfaction à partir des mesures de Vs
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100 200 300 400 500
vitesse normalisée vs1
0
0.2
0.4
0.6
Ta
ux
de
co
ntr
ain
te c
ycl
iqu
e τ
/σ'
v
vs1 - amax=0.2g
vs1 - amax=0.15g
4 m
M = 5.5
non liquéfaction
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Et le Pressiomètre?
• Analyse à partir de l’angle de dilatance Vaid et Chern)
• Interprétation du pressiomètre cyclique (Dupla &Canou au CERMES 1995)
• Méthode dérivée de celle pour le CPT (Bouguerra , Grenoble 1997, Subrin 2003)
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Utilisation de l’angle de dilatance
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Courbes pressiométriques en Chambre d’étalonnage (Mokrani 1991)
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Pressiomètres en chambre d’étalonnage
pl1
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Méthode pressiométrique
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Exemple d'application du pressiomètre
Sondage pressiométrique S2
Site sablo-limoneux
Zone douteuse
MPa
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Comparaison des contraintes de cisaillement
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Séisme
τ/σ'vCorrélationpressiomètre-pénétromètre
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Sondage S2: Comparaison de la contrainte induite par le séisme aux seuils de liquéfaction estimés
Corrélationpénétromètre
Pressiomètre
Séisme
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Conclusions (1)
• Utilisation des essais in situ• Pénétromètre électrique, piézocône,
sismocône: maximum de paramètres en continu
• Approche type Seed-Robertson• Possibilité d’extension au pressiomètre
(avec précautions !)
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Conclusions (2)
• CPT: attention aux couches fines• Qualité des essais pressiométriques ?• Difficulté pour les sols intermédiaires (rôle
des fines). Interêt du SPT (granulométrie)• Avantage du piézocône• Validité des méthodes pour les « petits »
séismes ?
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