Test d’oedomètre – Wikipedia wiki

Un Test d’oedomètre est une sorte d’enquête géotechnique effectuée en génie géotechnique qui mesure les propriétés de consolidation d’un sol. Des tests d’œdomètre sont effectués en appliquant différentes charges sur un échantillon de sol et en mesurant la réponse de déformation. Les résultats de ces tests sont utilisés pour prédire comment un sol sur le terrain se déformera en réponse à un changement de stress efficace.

Les tests d’œdomètre sont conçus pour simuler la déformation unidimensionnelle et les conditions de drainage que les sols éprouvent sur le terrain. L’échantillon de sol dans un test d’œdomètre est généralement un disque circulaire de rapport diamètre / hauteur d’environ 3: 1. L’échantillon est maintenu dans un cycle de confinement rigide, qui empêche le déplacement latéral de l’échantillon de sol, mais permet à l’échantillon de gonfler ou de se compresser verticalement en réponse aux changements de charge appliquée. Des contraintes verticales connues sont appliquées aux faces supérieures et inférieures de l’échantillon, en utilisant généralement des poids libres et un bras de levier. La contrainte verticale appliquée est variée et le changement de l’épaisseur de l’échantillon est mesuré.

Pour les échantillons saturés d’eau, des pierres poreuses sont placées sur le haut et le bas de l’échantillon pour permettre le drainage dans la direction verticale, et l’ensemble de l’échantillon est immergé dans l’eau pour éviter le séchage. Les échantillons de sol saturés présentent le phénomène de consolidation, par lequel le volume du sol change progressivement pour donner une réponse retardée au changement des contraintes de confinement appliquées. Cela prend généralement des minutes ou des heures pour terminer dans un œdomètre et le changement d’épaisseur de l’échantillon avec le temps est enregistré, fournissant des mesures du coefficient de consolidation et la perméabilité du sol.

Étymologie [ modifier ]]

Le mot “œdomètre” ( pour- FAIRE -je transpire , parfois Oh- FAIRE -je transpire ) est dérivé de l’ancien grec baie ( Oida , “à gonfler”) et le nom oídem signifiant «gonflement», ^[d’abord] qui est également utilisé en anglais avec le même sens, comme œdème. ^[2]

Cela ne doit pas être confondu avec le mot similaire mais sans rapport “odomètre”, dérivé de l’ancien grec rue ( dehors , “chemin”) qui fait référence à un appareil pour mesurer la distance parcourue par un véhicule. ^[3]

Histoire [ modifier ]]

Les expériences de consolidation ont été réalisées pour la première fois en 1910 par Frontard. Un échantillon mince (2 pouces d’épaisseur de 14 pouces de diamètre) a été coupé et placé dans un récipient métallique avec une base perforée. Cet échantillon a ensuite été chargé par un piston progressivement, permettant à l’équilibre d’être atteint après chaque incrément. Pour éviter le séchage de l’argile, le test a été effectué dans une pièce avec une humidité élevée. ^[4]

Karl von Terzaghi a commencé ses recherches sur la consolidation en 1919 au Robert College à Istanbul. ^[4] Grâce à ces expériences, Terzaghi a commencé à développer sa théorie de la consolidation qui a finalement été publiée en 1923.

L’Institut de technologie du Massachusetts a joué un rôle clé dans la recherche précoce de consolidation. Terzaghi et Arthur Casagrande ont passé du temps à M.I.T. – Terzaghi de 1925 à 1929 et Casagrande de 1926 à 1932. Pendant ce temps, les méthodes de test et les appareils pour les tests de consolidation ont été améliorés. ^[5] Les contributions de Casagrande à la technique des tests d’oedomètre comprennent la «méthode Casagrande» pour estimer la pression pré-consolidation d’un échantillon de sol naturel. ^[6] La recherche s’est poursuivie au MIT dans les années 40 par Donald Taylor. ^[7]

Le British Standards Institute et l’ASTM ont tous deux des méthodes standardisées de test d’œdomètre. ASTM D2435 / D2435M – 11 couvre les tests d’oedomètre par chargement incrémentiel. ASTM D3877, ASTM D4546 et AASHTO T216 fournissent également des procédures connexes pour effectuer d’autres tests similaires pour la détermination des caractéristiques de consolidation des sols. ^[8] BS 1377-5: 1990 est la norme britannique pertinente pour les tests d’œdomètre; La série BS 1377 plus large fournit également des informations générales et des conseils des meilleures pratiques sur la préparation des échantillons pour diverses investigations géotechniques. ^[9] Il existe également deux normes ISO sur les tests d’oedomètre: ISO 17892-5: 2017 sur les tests d’oedomètre de chargement incrémentiel; ^[dix] et BS en ISO 17892-11: 2019 couvre diverses méthodes de test de perméabilité du sol, y compris les tests d’œdomètre sur des échantillons saturés. ^[11]

Équipement [ modifier ]]

Deux œdomètres démontés à l’Université de Cambridge

Un œdomètre est fondamentalement fabriqué à partir de trois composants: une “cellule de consolidation” pour maintenir l’échantillon de sol, un mécanisme pour appliquer une pression connue sur l’échantillon et un instrument pour mesurer les changements de l’épaisseur de l’échantillon. ^[douzième]

L’équipement requis pour effectuer un test d’œdomètre est parfois appelé un “ensemble de tests d’œdomètre”. Un inventaire typique d’un laboratoire d’oedomètre comprend: ^[13]

• 1 x banc
• 3 x œdomètres
• 3 cellules x, 50 mm ou 63,5 mm, soit 75 mm
• 3 x jauges de cadran, analogiques ou numériques
• 1 x ensemble de poids

La cellule de consolidation est la partie de l’oedomètre qui maintient l’échantillon de sol lors d’un test. Au centre de la cellule de consolidation se trouve un anneau d’échantillon où l’échantillon de sol est maintenu. L’anneau d’échantillonnage est généralement en forme de coupe-biscuit, avec un bord pointu d’un côté, de sorte que l’anneau peut être utilisé pour découper une tranche d’échantillon de terre à partir d’un plus grand bloc de sol naturel. Deux tranches de pierre poreuse, qui s’intègrent parfaitement dans l’anneau d’échantillon, fournissent un drainage d’eau à l’échantillon de sol tout en le confiant mécaniquement. Ces composants s’adaptent tous dans un cylindre plus grand, qui a des rainures pour assurer l’alignement des composants, et fournit l’alimentation en eau et le drainage à la plomberie externe. Un capuchon de chargement rigide se trouve au-dessus de l’échantillon de sol pour appliquer des charges de compression sur le sol. ^{[douzième] [14]}

Le mécanisme de chargement de l’oedomètre applique une charge de compression connue, et donc une contrainte de compression connue puisque le diamètre est fixe, à l’échantillon de sol. La plupart des œdomètres y parviennent avec un bras de levier et un ensemble de poids libres: les poids libres fournissent une charge gravitationnelle connue, et le bras de levier se multiplie et transmet la charge à l’échantillon de sol. ^[15]

Procédures de test [ modifier ]]

Dessin schématique du cadre de chargement incrémentiel développé par Alan Bishop

Il existe de nombreux tests d’oedomètre qui sont utilisés pour mesurer les propriétés de consolidation. Le type le plus courant est le test de chargement incrémentiel (IL). ^[16]

La préparation des échantillons [ modifier ]]

Des tests sont effectués sur des échantillons préparés à partir d’échantillons non perturbés. Un cycle de confinement rigide avec un bord pointu est utilisé pour couper un échantillon de sol directement à partir d’un plus grand bloc de sol. L’excès de sol est soigneusement sculpté, laissant un échantillon avec un rapport diamètre / hauteur de 3 ou plus. Des pierres poreuses sont placées en haut et en bas de l’échantillon pour fournir un drainage. Un capuchon de chargement rigide est ensuite placé sur le dessus de la pierre poreuse supérieure. Pour les échantillons de sol saturés, il est important de submerger l’intégralité de l’anneau d’échantillon dans l’eau pour empêcher l’échantillon de sécher. ^[16]

Chargement incrémentiel [ modifier ]]

Cet assemblage est ensuite placé dans un cadre de chargement. Des poids sont placés sur le cadre, imposant une charge sur le sol. La compression de l’échantillon est mesurée au fil du temps par un indicateur de cadran. En observant la valeur de déviation au fil du temps, il peut être déterminé lorsque l’échantillon a atteint la fin de la consolidation primaire. Une autre charge est ensuite immédiatement placée sur le sol et ce processus est répété. Une fois une charge totale significative appliquée, la charge sur l’échantillon est diminuée de manière progressive. L’utilisation d’un rapport d’incrément de charge de 1/2 fournit un nombre suffisant de points de données pour décrire la relation entre le rapport vide et le stress efficace pour un sol. ^[16]

Résultats [ modifier ]]

Coefficient de compressibilité du volume.

Les tests d’œdomètre fournissent aux ingénieurs des données très utiles sur le sol testé.

Coefficient de compressibilité de volume

dérivé du test d’œdomètre

Appliqué à la couche dans le champ (voir images)

Propriétés de consolidation [ modifier ]]

• Pression de préconsolidation σ ‘ _p ^[17]
  • La contrainte effective qui marque la frontière entre la réponse de déformation rigide et mous
  • Généralement indicatif de charges élevées dans le passé à partir de glaciers ou de couches érodées
• Indice de récompression C _R = D C’est / Dlogs ‘ _dans ^[18]
  • Comment le sol changera le volume (se réglera) sous des charges inférieures à la pression de préconsolidation
  • Peut être utilisé pour approximer un gonflement en raison du déchargement
• Index de compression C _C = D C’est / Dlogs ‘ _dans ^[18]
  • Comment le sol changera le volume (se réglera) sous des charges supérieures à la pression de préconsolidation
• Durée de la consolidation primaire t _p ^[19]
• Index de compression secondaire C _un = D C’est / Δlog t ^[19]
  • Comment le sol changera le volume (se réglera) sous une charge constante

Voir également [ modifier ]]

Les références [ modifier ]]