Rapport Stage HF

Rapport de stage Page 1

Dtermination de la teneur en eau

Description et but de lessai

Cest un essai didentification qui a pour but de dterminer la teneur en eau ltuve dun

sol intact, remani ou reconstitu.

La teneur en eau permet de dterminer la consistance dun sol fin.

Dpouillement et rsultat

La teneur en eau est :

=

=

La perte de leau est provoque par tuvage.

Les sols sont sensibles la chaleur. En cas de doute, le matriau est considr comme sil tait

sensible la chaleur.

Lvaporation de leau est considre comme acheve si la masse (masse sche) de la

prise dessai na pas varie de plus de entre deux peses spares par un intervalle de

temps t, aprs la sortie de ltuve. Cet intervalle est variable selon la nature du sol :

8 h dans le cas des sols insensibles la chaleur (tuvage 105C)

4 h dans le cas des sols sensibles la chaleur (tuvage 50C)


Limites dAtterberg


Les limites dAtterberg sont des paramtres gotechniques destins identifier un sol et

caractriser son tat au moyen de son indice de consistance.

Les limites dAtterberg sont dtermines pour les sols dont les lments passent travers un

tamis de dimension nominale douverture de maille 400 microns.

Suivant la teneur en eau, un sol dont les diamtres des particules sont infrieurs 400 microns

peut se prsenter sous trois tats :

Etat solide

Etat plastique

Etat liquide


Lessai seffectue en deux phases :

La recherche de la teneur en eau pour laquelle une rainure pratique dans un sol plac dans

une coupelle de caractristiques imposes se ferme (environ 1 cm) lorsque la coupelle et son

contenu sont soumis des chocs rpts. La limite de liquidit est :

WL (ou LL) : cest la teneur en eau au 25ime coup.

La deuxime tape est la recherche de la teneur en eau pour laquelle un rouleau de sol de

dimension fixe et confectionn manuellement, se fissure. La limite de plasticit est :

WP (ou LP) : cest la teneur en eau de lchantillon sch de diamtre 3 cm (+ ou 0.5 cm) se

casse.

Lindice de plasticit est IP = WL-WP.


Essai danalyse granulomtrique


Cest un essai didentification du sol permettant de dterminer par tamisages successifs la

rpartition en poids des grains ou des particules suivant leurs dimensions. Le rsultat traduit

en courbe facilite lidentification du matriau et permet de prvoir certaines de ces proprits.

Cet essai est destin la description des sols en vue de leur classification et la dtermination

des classes granulomtriques.

Mode opratoire

1. Prparation de lchantillon

Prendre lchantillon et le rincer avec leau dans le rcipient.

Aprs la stabilisation du sol, jeter leau du rcipient.

Mettre lchantillon dans ltuve pendant 24h.

2. Faire passer le sdiment dans des tamis de mailles de plus en plus petites dont le

dernier tamis a une maille de 80 microns.

3. Faire la courbe cumulative et la courbe de frquence.


Daprs la courbe, on tire :

Facteur de courbure :

Facteur duniformit :


Essai sdimentomtrique (densimtrique)


Cest un essai didentification complmentaire lessai granulomtrique.

Mode opratoire

La masse de lessai dpend de la nature du sol.

1. Mettre le sdiment dans ltuve.

2. Mettre le sdiment dans ltuve.

3. Passer le sdiment dans un tamis de maille 80 microns.

4. Rincer les particules de diamtres infrieurs 80 microns.

5. Attendre jusqu la stabilisation de lchantillon puis jeter leau du rcipient.

6. Mettre 40 g de ce sdiment dans ltuve.

7. Aprs 24h, rincer ces 40 g et les mlanger laide du mlangeur.

8. Mettre ce sdiment dans 500 ml deau distille et 3 ml de solution puis dans 1 l deau.

9. Enfin, attendre 15 sec puis mettre le densimtre et mesurer la densit.

10. Refaire cette opration au 30ime sec, 1 mn, 2 mn, 4 mn, 8 mn, 16 mn, 32 mn, ...


Dtermination de la teneur en sulfates (en gypse) dans leau


Cest un essai didentification qui permet de dterminer la teneur en sulfates dans leau.

Mode opratoire

1. Remplir les deux cellules du spectrophotomtre par leau chantillon.

2. Une cellule va tre garde comme elle est et qui va servir comme talon ; cest la

cellule blanc. A lautre cellule, on ajoute un sachet du rageant SulfaVer4.

3. Dmarrer le spectrophotomtre et attendre le temps de la raction (5 mn pour cette

raction).

4. Lorsque le spectrophotomtre fait un signal, on met la cellule blanc. La lecture

indique 0.

5. Puis on enlve la cellule blanc et on met la cellule avec le rageant et on lit la valeur

indique. Cette valeur est la quantit de sulfates en mg par litre deau.

Si la valeur dpasse le calibre, une lecture va tre indique : la valeur dpasse le

calibre ; dans ce cas il faut diluer la solution. Alors on ajoute par exemple 49 ml

deau distille 1 ml de leau dont on veut mesurer la teneur en gypse et on refait les

mmes tapes.

Pour revenir la teneur relle de sulfates, on multiplie la valeur indique par le

spectrophotomtre par le facteur de dilution.

Jai effectu cet essai avec un facteur de dilution gal 50 (49 ml deau distille + 1 ml de

leau chantillon) et jai obtenu une valeur gale 77. Donc la teneur relle en gypse pour

cette eau est 77*50=3850 mg de sulfates/litre deau.


Teneur en gypse pour un sol


Cest un essai didentification qui a pour but de dterminer la teneur en sulfates dans un sol.

Mode opratoire

1. Peser 25 g de sol bien broy et pass par un tamis 2 mm.

2. Mettre ces 25 g de sol dans 50 ml deau distille.

3. Ajouter cette solution 1 sachet SulfaVer4 extractant et agiter pendant 10 mn.

4. Ajouter 3 g de charbon actif et agiter pendant 10 mn.

5. Filtrer la solution laide dun papier filtre spcial.

Procder de la mme manire que pour leau, donc :

6. Choisir le facteur de dilution : par exemple 49 ml deau distille + 1 ml du filtrat.

7. Remplir les deux flacons du spectrophotomtre dont un va tre gard blanc et

lautre on ajoute un sachet de SulfaVer4 rageant.

8. Dmarrer lappareil et attendre le temps de la raction (5mn).

9. Lorsque lappareil fait un signal, mettre la le flacon blanc et lire la valeur 0.

10. Enlever le premier flacon et mettre le deuxime avec le rageant et lire la valeur

indique.

Pour revenir la teneur relle en gypse dans ce sol, multiplier la valeur trouve par le

facteur de dilution.


Mesure des chlorures sur un chantillon deau


Cest un essai didentification qui a pour but de dterminer la quantit de chlorures dans

leau.

Mode opratoire

1. Programmer lappareil : slectionner 70 Chlorure. Appuyer sur la touche dmarrer.

2. Remplir une cellule de 25 ml de lchantillon.

3. Remplir une cellule de 25 ml deau distille ; cest la cellule blanc.

4. Ajouter 2 ml de Mercuric Thiocyanate aux deux chantillons.

5. Agiter.

6. Ajouter 1 ml de Ferric ion aux deux chantillons.

7. Agiter ; une couleur oronge apparait si lchantillon contient des chlorures.

8. Sur le bouton de temps, appuyer sur OK (le temps de la raction est de 2 min ; lire le

rsultat dans les 5 mn qui suivent).

9. Aprs les 2 mn, mettre lchantillon blanc dans la cellule Holder.

10. Appuyer sur 0 ; lindicateur montre la valeur 0.0 mg/l Cl.

11. Placer lchantillon de lessai dans la cellule Holder et lire le rsultat.

Si lcran affiche le rsultat dpasse le calibre, diluer la solution avec leau distille

(5,10,25,50 fois,) et rpter les mmes tapes.


Equivalent de sable


Cest un essai didentification trs utilis en techniques routires et ralis au chantier. Il a

pour but de dterminer la quantit et la qualit des lments fins dun sable.

Mode opratoire

1. Peser 120 g de sol.

2. Mettre cet chantillon dans une prouvette remplie par une solution spciale pour

lquivalent de sable.

3. Attendre 10 minutes pour la diffrentiation et la stabilisation de la solution.

4. Mettre un bouchon ltuve et agiter manuellement un peu puis mettre ltuve dans

lagitateur et faire 91 secousses pendant 30 sec.

5. Rincer avec le tube laveur pour atteindre la hauteur maximale.

6. Laisser la solution se stabiliser pendant 20 min.

7. Aprs les 20 min, lire la hauteur du floculat (cm), la hauteur du sdiment vue

(cm) et la hauteur du sdiment au piston (cm). En effet, pour la hauteur du

sdiment au piston, on met un piston et on appuie jusqu ce que le piston sarrte.


Enfin, on dtermine ces deux paramtres :

Lquivalent de sable vue =

Lquivalent de sable au piston =

Pour mon essai que jai effectu, = 15.8 cm, =6.5 cm et =7.4 cm ; alors :

=

= 46.835

=

= 41.139


Dtermination des poids spcifiques


Cest un essai didentification avec lequel on peut dterminer le poids spcifique humide

, le poids spcifique sec , et le poids spcifique des grains .


=

Avec :

: masse du pycnomtre vide.

: masse du pycnomtre contenant la prise dessai.

: masse du pycnomtre, du sol et de leau.

: masse du pycnomtre plein deau.

: masse volumique de leau.

Par ces paramtres, on peut dterminer :

() : teneur en eau.

e () : indice des vides.

() : porosit.

Sr () : degr de saturation.

Gravit spcifique.


Dtermination de la masse volumique dun matriau en place

Mthode de densimtre membrane


Cest un essai didentification par lequel on peut dterminer la masse volumique dun sol en

place.

Mode opratoire

1. Creuser une cavit dans le sol dont on veut mesurer la masse volumique.

2. Peser la totalit du matriau extrait.

3. Enfin, mesurer le volume de la cavit laide dun densimtre membrane.


=

: masse volumique du matriau extrait.

=

: masse volumique du matriau sec.

Avec :

(

) : masse volumique du matriau sec.

: (

) : masse volumique du matriau humide.

() : teneur en eau.

( ) : volume initial sur le densitomtre avant excavation.

( ) : volume final sur le densitomtre aprs excavation.


Dtermination de la masse volumique des particules solides des

sols

Mthode du pycnomtre eau


Cest un essai didentification avec lequel on dtermine la masse volumique moyenne dun

chantillon compos de particules, parfois de natures diffrentes. La dimension maximale des

particules ne doit pas dpasser 200 mm.

Mode opratoire

1. La masse est dtermine par pesage.

2. Le volume est dtermin par le pycnomtre.

3. Lchantillon du sol est sch ltuve puis pes.

4. Le volume des particules est dduit par pese laide dun pycnomtre en substituant

leau de masse connue aux particules solides.


La masse volumique des particules solides du sol est : =

Les trois peses permettent de dterminer la masse volumique par les relations ci-dessous :

= donc V=

Alors, V=

-

Avec :

masse du pycnomtre vide.

masse du pycnomtre contenant la prise dessai

masse du pycnomtre, de leau et du sol.

masse volumique de leau.

masse volumique du pycnomtre.


Essai de cisaillement la boite


Cest un essai mcanique qui a pour but de dterminer le coefficient de cohsion C et

langle de frottement .

Il existe trois types de cet essai :

Cisaillement lent. Cisaillement altern. Cisaillement rapide.

Mode opratoire

Le cisaillement seffectue en trois phases.

I. Phase de charges :

Pour un cisaillement lent, il existe deux cas :

Si la contrainte verticale est suprieure 100 KPa (Kilos Pascals), on ajoute :

1. 0.5*

2. 1*

3. 2*

Si non, si est infrieure 100 KPa, on ajoute :

1. 50 KPa

2. 100 KPa

3. 200 KPa

II. Phase de consolidation :

Dans cette phase, on dtermine la vitesse V.


III. Cisaillement :

Il sagit de tracer la courbe des rsistances en fonction des contraintes.


Dabord on a la vitesse quon a tir dans la phase de consolidation : V=

.

Puis on tire le coefficient de cohsion C et langle de frottement interne daprs la courbe.


Essai de compression uniaxiale


Cest un essai mcanique qui seffectue sur une prouvette place entre les deux plateaux

parallles dune presse. Laxe de lprouvette cylindrique est orthogonal aux panneaux.

Lessai consiste imposer une vitesse constante de dformation longitudinale et mesurer la

force axiale applique lprouvette.

Mode opratoire

1. Faire les calculs des masses, de laire, des teneurs en eau et des masses volumiques.

2. Tracer la courbe reprsentative de la force axiale F (ou de la contrainte F/Aire) en

fonction de la dformation axiale de lprouvette H/H et dterminer la force

maximale (ou Aire).

3. Calculer pour chaque prouvette la rsistance la compression uniaxiale . pour

un chantillon est la moyenne des de chaque prouvette.


Laire est A=D pour les sections carres ou A= *D/4 pour les sections circulaires.

Le volume est V=A*H par convention.

La masse volumique sche est = /V.

La teneur en eau avant essai est =

.

La masse volumique de lprouvette avant dissication est = /V.

N Schma de lprouvette

aprs rupture

D

(mm)

H

(mm)

(g/cm)

(g/cm)

%

MPa

1

2

3

4

Aprs on trace la courbe pour chaque prouvette pour dterminer .


La rsistance de la compression est = A.

On peut aussi dterminer daprs quon tire de la courbe :

Le module dYoung E=

.

Le module de dformation en utilisant deux points de la courbe.


Essai oedomtrique


Cest un essai mcanique. En effet, lodomtre est un appareil qui permet de charger

axialement une prouvette de forme cylindrique place dans un cylindre rigide ( dformation

transversale nulle) et de mesurer la variation H de hauteur H. lodomtre permet de raliser

un essai de consolidation unidimentionnelle sur un chantillon de sol satur. Il permet en

particulier de dterminer les relations entre les charges appliques et les dformations

obtenues et de prvoir limportance et la dure des tassements du sol sous une charge donne.

Il permet aussi de dterminer lindice de compression .

Mode opratoire

On met lchantillon dans une prouvette imbibe deau et on attend jusqu quil bouge.

Sil gonfle (lecture va de 0 vers les valeurs positives ; droite), on utilise la mthode

gonflante ; sil se rtracte, on utilise la mthode non gonflante.

Pour la mthode non gonflante, il sagit dun chargement par palier et dun dchargement

dfinitif. Alors que pour la mthode gonflante, il sagit dun chargement et dun

dchargement par palier.

On ajoute chaque jour une contrainte et on lit la dformation le jour suivant. Aprs, on enlve

les contraintes au mme temps pour un odomtre non gonflant, ou on enlve chaque jour une

contrainte jusquau dernier jour.


Daprs la courbe on peut tirer :

Lindice des vides dun sol .

La porosit .

Le coefficient de compression =e/log( ).

Le coefficient de recompression .

Le coefficient de consolidation .

La contrainte de prconsolidation .


Essai de gonflement


Cest un essai mcanique qui permet de dterminer la pression de gonflement dun matriau

ainsi que sa dformation lorsquil est soumis, en prsence deau, des contraintes verticales

infrieures cette pression de gonflement. Il est utilis pour apprcier le comportement

douvrages pouvant tre affects par la prsence de matriaux gonflants.

Pour cet essai, on dfinit :

La contrainte de chargement : cest la contrainte moyenne totale .

La dformation axiale qui se produit lorsquune contrainte axiale est applique une

prouvette de matriau frett latralement.

La pression de gonflement : cest la contrainte quil faut appliquer au matriau

gonflant afin que, lorsque mis en contact avec de leau la pression atmosphrique, sa

dformation axiale correspendante soit nulle.

Mode opratoire

Quatre prouvettes, au moins, sont dcoupes dans le mme chantillon, sensiblement au

mme niveau. Lessai consiste appliquer un effort diffrent mais maintenu constant sur

chaque prouvette et mesurer la dformation axiale correspendante.

Dans une premire tape sans ajouter de leau.

Puis dans une deuxime tape, aprs avoir mis lprouvette en prsence deau.

1. Sans ajout deau, leffort correspendant la contrainte dessai est appliqu pendant au

moins 2h et jusqu ce que la variation de hauteur de lprouvette entre deux mesures

prises une heure dintervalle soit infrieure 10 microns. Noter la hauteur de

lprouvette avant la saturation.

2. On procde la saturation de lprouvette.

3. On commence la lecture des dplacements 1mn, 5mn, 30mn, 1h, 2h, 4h, 8h, 24h. Au

dels de 24h, les mesures sont espaces dau moins 8h. la saturation est atteinte

lorsque la variation de la hauteur entre deux lectures espaces de 8h est infrieure

1/1000 mm.

4. Dterminer la teneur en eau dans chaque prouvette la fin de lessai.


=


Dformation axiale=

)

Reprsenter un graphique / en fonction de log . Normalement on obtient une droite et

est la contrainte correspendante une dformation nulle.


Essai triaxial


Cest un essai mcanique qui a pour objectif de chercher le coefficient de consolidation dun

sol. Il existe trois types de cet essai :

Essai triaxial non consolid non drain (UU).

Essai triaxial consolid non drain (Cu+U).

Essai triaxial consolid et drain (CD).

Mode opratoire

1. Phase de prparation :

On prpare la moule de diamtre D=38 mm et de hauteur H=76 mm..

2. Phase de saturation :

On applique la pression de confinement (pression cellulaire) : 50 KPa, puis 100 KPa et

enfin 150 KPa. Aprs la contre pression : 30 KPa, puis 80 KPa et enfin 130 KPa.

Suivant la nature de lchantillon, il y on a des diffrents paliers :

Echantillon molle (vaseux) : 200 KPa.

Echantillon plastique.

Echantillon moyennement compact.

Echantillon compact (raide) : 800 KPa.

La saturation est contrle en calculant la valeur de Skompton E. il faut que E soit

suprieure 95 pour dire que lchantillon est satur.

3. Phase de consolidation :

On fait la consolidation et on trace la courbe V/V en fonction du temps pour

chercher la vitesse de cisaillement.

4. Cisaillement de lchantillon :

Dabord on calcule puis on exerce les contraintes suivantes par ordre :

200+2/3* , 200+100+2/3* et 200+200+2/3* . Aprs on prend les lectures

lorsque les dformations soient 0.2 mm, 0.4 mm, 0.6mm, 0.8 mm, 1 mm, 1.2 mm,

on sarrte lorsque la dformation soit 15 par rapport H.


E= U/U ; Par exemple : U=150-100=50 et U= 85-40=45 donc E=45/50=90


Essai Proctor


Cest un essai de route qui a pour objectif de chercher la teneur en eau optimale ( et la

densit sche maximale .

Mode opratoire

1. Scher lchantillon.

2. Passer lchantillon par le tamis 20 mm.

3. Le minimum il faut cinq essais (pour pouvoir tracer la courbe en fonction de ).

Donc il faut cinq chantillons de 5 kg chacun.

4. Traage de la courbe :



On dtermine daprs la courbe et .

= /1+.


Essai CBR


Cest un essai de route qui caractrise un sol ou un matriau labor, en tant que support ou

constituant dune structure de chauss. Ce sont des grandeurs utilises pour valuer laptitude

dun sol ou dun matriau labor supporter la circulation des engins de chantier. On a trois

indices CBR :

Indice CBR aprs immersion

Indice CBR immdiat

Indice Portant Immdiat (IPI)

Mode opratoire

On va dcrire le mode opratoire de lessai CBR immdiat.

1. CBR 100 : c'est--dire 56 coups avec dame Proctor modifi (5couches).

2. 3 couches de 56 coups avec dame Proctor normale.

3. 3 couches de 14 coups avec dame Proctor normale.

4. On prend les lectures lors des dformations suivantes : 0.63 mm, 1.25 mm, 2.5 mm, 5

mm, 7.5 mm et 10 mm. Lindice CBR se trouve entre lintervalle 2.5 mm et 5 mm et

on prend la valeur la plus grande.

Pour lessai CBR immerg (aprs immersion), on procde de la mme manire aprs avoir

mis dans leau pendant 4 jours de lchantillon en appliquant le charge suivante : 2.3 kg.


Lindice recherch est dfini comme tant la plus grande valeur des rapports calculs :

*100

*100

G=H*100/H


Essai LOS ANGELES


Cest un essai de route qui a pour objectif la dtermination de la rsistance la

fragmentation dun chantillon.

Mode opratoire

1. Mettre 5 kg de lchantillon bien class (par exemple : 2 kg de la classe 25/16 et 3 kg

de la classe 16/10).

2. Dmarrer lappareil ; il va faire 500 tours pendant peu prs 15 mn.

3. Faire passer lchantillon aprs les 15 mn par le tamis 1.6 mm laide de leau. Soit

= 5 kg la masse initiale. Soit la masse du refus aprs schage (c'est--dire on

ramasse le refus et on le pse aprs avoir laiss ltuve pendant 24h).


La rsistance la fragmentation est

R()=

*100


Essai Micro Deval


Cest un essai de route qui dtermine la rsistance dun chantillon lusure.

On a deux Micro Deval :

Micro Deval sec

Micro Deval humide

Mode opratoire

Lappareil contient quatre cylindres. Lchantillon est bien class.

1. On ajoute 500 g dans chaque cylindre.

2. Dmarrer lessai ; lappareil va faire 12000 tours pendant environ 2h (100 tours/mn).

3. Aprs les deux heures, faire passer lchantillon par le tamis 1.6 mm laide de leau.

Soit = 2 kg la masse initiale. Le refus de lchantillon est sch par ltuve pendant

24h puis pes. Soit la masse du refus.


La rsistance lusure est

R()=

*100


Forage et carottage

Le forage est destructif et il seffectue avec un tricne.

Le carottage seffectue avec un carottier diamtre demand : 160, 146, 101, la longueur

du carottier est : 1.5 m, 2 m ou 3 m.

On utilise une corone prisme pour les terrains tendres (argile, vase, sable, ) et une coronne

diamant pour les terrains durs (rocheux).


Essai pressiomtrique


Cest un essai qui dtermine la rupture du sol.

Mode opratoire

1. Etalonnage de la sonde.

2. Rglage de linertie de la sonde.

3. Essai chaque mtre.

On fait un trou soit avec une trilame de diamtre 63 mm ou avec un bicne de diamtre 63

mm ou soit avec un tricne de dimtre 63 mm. La sonde a un diamtre de 60 mm. Elle est

compose dune gaine qui sera remplie dair aucours de lessai et dune membrane qui sera

remplie deau aucours du mme essai.

La gaine est diffrente dun terrain lautre :

Terrain vaseux : gaine plastique.

Terrain argileux : gaine toile.

Terrain rocheux : gaine mtallique.

Dans les terrains remblais, on utilise un tube fondu avec une sonde de diamtre 60 mm.

On effectue le test 1 bar et on lit la valeur indique sue le voyant au 15ime

sec, au 30ime

sec,

au 60ime

sec et enfin au 120ime

sec.

Cet essai permet de savoir la charge que le terrain peut supporter (par exemple un terrain

vaseux a des lectures entre 1 et 3 KPa ; il lui faut des pieux ou des micro-pieux pour quon

puisse faire des batiments au dessus de lui. Alors quun terrain rigide qui a des lectures de

lordre de 25 KPa ou plus peut supporter une trs grande charge).


Essai SPT


Cest un essai qui seffectue sur des terrains sableux qui a pour but de dterminer le degr

de tassement de ces terrains.

Mode opratoire

On effectue des tassements successifs sur le terrain avec une masse de 63.5 kg. Soit h la

hauteur de la chute. Soit k le nombre de coups pour que lchantillon senfonce 15 cm. On

refait lessai pour que lchantillon senfonce encore 15 cm pour atteindre 30 cm

denfoncement. Ensuite on refait lessai et le terrain senfonce de 15 cm pour avoir un

enfoncement total de 45 cm.


Daprs h, m et k, on peut dterminer le degr de tassement du terrain sableux.

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