Brevet FR2428108A1 — publié le 19800104

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'essai statique, ou essai de charge, de sols et/ou de remblayages, notamment dans des espaces souterrains, des caves, des couloirs souterrains reliant de tels espaces ou caves et pourvus de remblayages destinés a empecher leur effondrement. Selon une méthode connue, on détermine la densité des remblayages de sol en pratiquant trois ou cinq puits, ainsi que le montre la figure 1 annexée. Dans deux ou quatre de ces puits, on érige des murs respectifs en béton armé dont la hauteur dépasse la profondeur des puits. Ces murs sont désignés, sur la figure 1, par la référence A. Le puits central reste vide, a ce stade, et est destiné a servir de puits de travail, désigné par la référence B sur la figure 1. Ensuite, on place dans le puits de travail un dispositif de pression constitué généralement par une presse ou vérin hydraulique, un poinçon et une structure en acier. Cette derniere nécessite une grande quantité de matériaux, en raison de sa longueur au flambage, et elle est difficile a transporter. Par ailleurs, cette structure en acier doit être fabriquée, selon les applications particulières envisagées, en des longueurs différentes. On place ensuite une poutre d'acier sur les murs en béton armé, cette poutre étant agencée de manière a résister a la flexion et aux effets de la déformation desdits murs. Cette poutre d'acier, désignée par la référence C sur la figure 1, est fixee sur les murs de béton armé, et le dispositif de pression exerce une pression sur le sol a éprouver. On mesure alors les déformations que subit le sol sous l'influence de cette force de pression. Ces mesures étant effectuées, on démonte la lourde structure en acier et on la retire du puits de travail. On comble ensuite le puits de travail, et on élimine,par burinage ou analogue, les murs de béton armé ou tout au moins celles des parties de ces murs qui dépassent de la surface du sol. Ce procédé d'essai est, de toute évidence, très onéreux du point de vue des opérations a effectuer, du point de vue du transport des éléments im pliqués, ainsi que du point de vue de la main-d'oeuvre requise et de la quantité de matériau a mettre en oeuvre. Par ailleurs, cette solution connue présente l'inconvénient d'obliger a préparer, pour chaque profondeur d'essai, une construction d'acier de longueur convenable et a implanter celle-ci de manière appropriée. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients mentionnés ci-dessus des procédés connus. Plus particulièrement, le but de la présente invention consiste a creer un procédé et un dispositif d'essai statique de sols ou remblayages, qui permettent de procéder aux tests requis d'une manière plus rationnelle du point de vue économique que les procédés et dispositifs connus, et qui permettent de travailler avec un matériel réduit par rapport a celui qu'il était nécessaire de mettre en oeuvre lors de l'application des procédés et équipements connus. Ce but est atteint, selon l'invention, en ce que l'on produit dans le sol ou remblayage un seul bloc d'ancrage en béton ou béton armé, de préférence de forme annulaire, qui définit un espace intérieur central, cependant que chaque section élémentaire de l'enveloppe extérieure du bloc d'ancrage coopère avec une masse de terre en forme pyramidale ou tronconique de manière a former un angle d'inclinaison a déterminé par rapport a l'horizontale et une profondeur (M) déterminée, le poids de cette masse de terre étant toujours supérieur a celui dudit bloc d'ancrage, après quoi on place sur le fond dudit espace in térieur du bloc d'ancrage un élément de charge, en ce qu'on relie ledit élément de charge a un dispositif de pression par l'intermédiaire d'au moins un élément d'ancrage associé audit bloc d'ancrage et d'une tringlerie constituée de préférence par des éléments liés de façon non rigide entre eux, en ce qu'on porte ensuite la charge progressivement a la valeur prédéterminée, et en ce qu'on enregistre d'une manière connue en soi les déformations du sol ou du remblayage qui en résultent. Le dispositif pour la mise en peuvre du procédé selon l'invention est remarquable en ce qu'il comporte un bloc d'ancrage en béton ou béton armé placé dans un puits de travail ménagé dans le sol ou remblayage, ce bloc étant pourvu d'un puits vertical central et symétrique et lié, le cas échéant par l'intermédiaire d'un tube de garniture et d'un moyen de connexion et de transmission de force, a un ensemble d'ancrage, des éléments de liaison amovibles, un dispositif de pression tel qu'une presse hydraulique, en ce que le dispositif de pression est lié cinétiquement a un élément de charge en forme de plaque ou de poire par l'intermédiaire d'une tringlerie constituée de préférence par des éléments liés entre eux de façon non rigide et réutilisables, et en ce que chaque élément de tringlerie comporte un élément de liaison et une tringle. L'invention sera décrite ci-dessous de manière plus détaillée en référence aux figures annexées qui représentent, a titre d'illustration mais non de limitation, plusieurs modes de réalisation de l'invention. La figure 1 montre, en coupe longitudinale, un dispositif connu d'essai statique. La figure 2 montre, également en coupe longitudinale, un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure 3 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 2. La figure 4 montre des details du dispositifs selon la figure 2, en vue latérale et éclatée. La figure 5 montre un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention, en coupe longitudinale. La figure 6 est une coupe prise suivant la ligne B-B de la figure 5. Lors de la mise en oeuvre du procedé d'essai statique selon la présente invention, on creuse d'abord un puits de travail convenable s'étendant jusqu'au niveau a examiner du sol ou remblayage intéressé. Ensuite on place dans ce puits de travail -qui peut être cylindrique- un coffrage coaxial au puits de manière a definir entre la paroi du puits et le coffrage un espace annulaire que l'on remplit de béton, c'est-à-dire qu'on forme un tube monobloc regulier en béton. A l'intérieur de ce tube de béton, un puits est défini dont l'axe coincide avec celui dudit tube. Il est également possible, selon l'invention, de former le tube de béton en plaçant coaxialement dans le puits de travail un tube d'acier servant de "coffrage perdu". Etant donné que le béton se lie très bien a l'acier, le tube d'acier peut également contribuer a la transmission des forces. On peut également utiliser un coffrage en bois pour préparer le puits. Dans ce cas, on encastre des tiges ou tringles d'ancrage dans le tube de béton, ainsi que le montrent les figures 6 et 7. Après la prise du béton, on peut retirer le coffrage en bois, ou bien le laisser en place. La liaison entre la périphérie extérieure du bloc d'ancrage, c'est-à- dire du tube de béton, et la paroi intérieure du puits de travail est assurée d'une part par l'effet des rugosités ou aspérités de la surface du béton et, d'autre part, par l'effet du lait de ciment sortant du beton et pénétrant dans le sol. Sur la base de calculs statiques appropriés, on peut facilement donner a la capacité de charge de cette liaison une valeur prédéterminée. Afin d'empêcher une pénétration excessive du lait de ciment dans le sol lors de la préparation du bloc d'ancrage, il convient d'utiliser un béton dont l'humidité correspond à celle du sol. Selon les calculs connus, et ainsi que l'expérience l'a montré, chaque section élémentaire de la périphérie du bloc d'ancrage coopère, en raison de la liaison précitée entre ce bloc et le sol, avec une masse de terre conique définissant un angle d'inclinaison a avec l'horizontale et présentant une hauteur correspondant à celle du niveau d'essai. Les masses de terre associées forment une pyramide tronquée inversée ou un cône tronqué inverse, selon la forme du puits de travail, vu en plan. L'angle d'inclinaison a correspond à l'angle de talus du sol dont la valeur est d'environ 60 , compte tenu de certaines considérations théoriques et des constatations pratiques. Afin de simplifier les calculs, on se base, dans le cas présent sur un angle d'inclinaison a de 63,50 (tga = 2,00), étant donne que cette valeur est couramment utilisée dans le domaine des mines. On peut ainsi calculer la forme des masses de terre associées pour différentes configurations de blocs d'ancrage. La force exercée sus te sol ou remblayage par la presse hydraulique est compensée par le poids du dispositif de charge et du bloc d'ancrage, ainsi que par le poids de la masse de terre coopérant avec la périphérie extérieure du bloc d'ancrage. Lors de l'application du procédé selon l'invention à des remblayages, il est avantageux de faire en sorte que la densité et la résistance au cisaillement des cduches supérieures du matériau mis en place par la technique du limousinage soient plus faibles que dans les couches inférieures, il s'ensuit que a) il suffit d'effectuer les essais statiques dans la couche supérieure seulement, car lorsque celle-ci présente une résistance satisfai sante, les couches inférieures présentent forcément une résistance encore plus grande; b) on peut utiliser une plaque de charge présentant une surface rela tivement petite; c) les résultats obtenus peuvent être rapportés a la totalité de la masse du remblayage et renferment un facteur de sécurité accru. Vingt-quatre heures après l'achèvement du bloc d'ancrage, on peut commencer à appliquer la charge. Il est recommandé d'augmenter la charge jusqu'à ce qu'il se produise une rupture du sol. Toutefois, dans la pratique, il suffit de l'augmenter jusqu'à ce qu'elle s'approche de la valeur pour laquelle le sol cesse de résister. Lorsque la charge a été appliquée, on peut procéder à la décharge par étapes doubles par rapport aux étapes d'application de la charge. On peut proder de cette manière lorsque la valeur de la charge approche de la valeur de rupture, sans toutefois l'atteindre. Dans ce cas, il est avantageux de mesurer la déformation élastique du sol pendant la décharge, durant 3 heures, ainsi que l'expérience l'a montré. La liaison entre le bloc d'ancrage et le tube de garniture dépend dans tous les cas de la qualité du béton utilisé. Dans le procédé selon l'invention, on applique la charge -comme indiqué plus haut- après un temps de prise du béton de seulement 24 heures. Il est bien connu que la résistance nominale à la traction du béton n'est atteinte qu'au 28ème jour de prise. Par conséquent, lors de l'application de la charge, comme décrit ci-dessus, le béton ne présente qu'une fraction de sa résistance finale. Toutefois il est avantageux qu'il s'applique sur le tube de garniture avec un certain retrait, ce qui entraine une augmentation considérable de la force de liaison. La demanderesse a constaté, par des essais pratiques, qu'après 24 heures la force de liaison correspond environ à 20% de la résistance a la traction après 28 jours. Selon le présent procédé, on se sert du diagramme dit "de tassement/ charge" dans une plage pour laquelle le sol ou remblayage sous charge est encore dans la zone élastique, pour déterminer une valeur-limite en vue de la détermination du module de compression du sol ou remblayage. Le module de compression pour la charge P correspondant à la limite d'élasticité proportionnelle, ainsi que le tassement S peuvent être calculés a l'aide de la formule suivante: P M = (1 - p2) P P dans laquelle: M = module de compression (kp/cm2); d = diamètre de la plaque de charge (cm); V = constante de Poisson, dont la valeur sera fixée à 0,3-0,34 pour un remblayage de sable, selon les publications spécialisées. Le dispositif selon l'invention sera décrit ci-dessous d'une manière plus détaillée, à l'aide des figures ci-jointes. Ainsi que le montre la figure 2, on a désigné le sol ou remblayage à examiner par la référence 10. Dans le présent exemple, un puits de travail 12 atteignant le niveau de mesure 14 est ménagé dans le sol 10. Ce puits de travail 12 forme un trou borgne vertical de section cylindrique. Dans l'exemple représenté, un tube de garniture 16 est placé dans le puits de travail 12 de manière à être coaxial a celui-ci. Afin de former le bloc d'ancrage 18, on remplit de béton l'espace annulaire défini entre le tube 16 -qui est avantageusement un tube d'acier- et la paroi du puits 12. Entre le bloc d'ancrage 18 et le tube de garniture 16, il forme, de manière connue en soi, une liaison par adhésion. Le tube de garniture 16 sert, en même temps, de coffrage perdu. Le bloc d'ancrage circulaire 18, c'est-à-dire, dans le cas présent, le tube de garniture 16 présente un puits vertical 20 dans lequel est monté le nouveau dispositif proprement dit. A l'extrémité inférieure du tube de garniture 16, c'est-à-dire au niveau de mesure 14, le puits vertical 20 renferme un élément de charge 22 constitué, dans le présent mode de réalisation de l'invention, par une plaque circulaire en acier. Une tringlerie 24 assurant la transmission des forces est associée à la plaque 22. La tringlerie 24 est liée cinétiquement, par son extrémité supérieure, à un dispositif de pression constitué, dans le présent exemple, par une presse hydraulique 26, cette liaison étant assurée par un moyen de connexion 27 et un moyen d'ancrage 27a. La presse 26 est placée au niveau du terrain et disposée à l'extrémité supérieure du tube de garniture 16. Ainsi que le montre clairement la figure 2, dans ce mode de réalisation, la tringlerie 24 est constituée par cinq éléments 28 dont le premier est rigidement lié à l'élément de charge 22. Les éléments de tringlerie 28 voisins sont liés entre eux de manière amovible et non rigide. Chaque élément 28 du présent mode de réalisation comporte une tringle ou tige 30 munie, à son extrémité supérieure, d'un élément de liaison 32 et de supports 34.L'élément de liaison 32 est un élément tubulaire. Grace au jeu entre les supports 34 et la paroi intérieure du tube de garniture 16 et grâce au jeu de I'élément de liaison 32 et des tringles 30, la tringlerie 24 peut effectuer des déplacements horizontaux de faible amplitude et prend alors une forme de traits de fraction. Par conséquent, la tringlerie 24 décrite peut subir des charges excentrées. On peut déterminer la force tridimensionnelle de la tringlerie par un choix approprié du jeu précite entre les différents éléments constitutifs intéressés. Les figures 5 et 6 montrent un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, des éléments d'ancrage 27a sont disposés dans la zone inférieure du bloc d'ancrage 18 et solidarisés avec celui-ci. Le moyen de connexion 27 coopere avec les éléments d'ancrage 27a afin de remplir sa fonction de transmission des forces; le moyen de connexion 27 est mis en place, dans l'exemple présent, par rotation, a la maniere d'une fermeture à balonnette. Ainsi qu'il ressort de la figure 5, ce mode de réalisation ne comporte pas de tube de garniture. La tringlerie 24 comporte une seule tringle ou tige 30 liée à l'élément de charge 22 et, par l'intermédiaire du moyen de connexion 27, au dispositif de pression 26. Les modifications ou déformations, telles que tassement ou analogues, provoquées par la charge appliquée peuvent etre enregistrées d'une manière connue en soi, par exemple à l'aide d'une tige de mesure reliée à l'élément de charge 22. On comprendra qu'un avantage essentiel du dispositif selon l'invention réside dans le fait que le dispositif de pression 26 et le bloc d'ancrage 18 sont disposés dans un même puits de travail 12. Par ailleurs, la force appliquée est compensée par le poids du bloc d'ancrage 18 et par la liaison (adhesion) entre le bloc d'ancrage 18 et le sol ou remblayage 10. L'élement de charge 22 et la tringlerie 24 peuvent être récupérés et utilisés à nouveau. La tringlerie constituée, de préférence, par plusieurs éléments de tringlerie amovibles permet d'effectuer d'une manière relativement simple et peu onéreuse des mesures à des profondeurs différentes L'utilisation d'un seul puits de travail permet de réduire la main-d'oeuvre et le matériel utilisés; de meme, la réfection du sol ou remblayage après achevement des essais est facile et peu onéreuse. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procedé d'essai statique pour sols ou remblayages, caractérisé en ce que l'on produit dans le sol ou remblayage un seul bloc d'ancrage en béton ou béton armé, de préférence de forme annulaire, qui définit un espace intérieur central, cependant que chaque section élémentaire de l'enveloppe extérieure du bloc d'ancrage coopère avec une masse de terre en forme pyramidale ou tronconique de manière à former un angle d'inclinaison a déterminé par rapport à l'horizontale et une profondeur (M) déterminée, le poids de cette masse de terre étant toujours supérieur à celui dudit bloc d'ancrage, après quoi on place sur le fond dudit espace intérieur du bloc d'ancrage un élément de charge, en ce qu'on relie ledit élément de charge à un dispositif de pression par l'intermédiaire d'au moins un élement d'ancrage associé audit bloc d'ancrage et d'une tringlerie constituée de préférence par des éléments liés de façon non rigide entre eux, en ce qu'on porte ensuite la charge progressivement à la valeur prédéterminée, et en ce qu'on enregistre d'une manière connue en soi les déformations du sol ou du remblayage qui en résultent. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc d'ancrage en beton ou béton armé placé dans un puits de travail ménagé dans le sol ou remblayage, ce bloc étant pourvu d'un puits vertical central et symétrique et lié, le cas échéant par l'intermédiaire d'un tube de garniture et d'un moyen de connexion et de transmission de force, à un ensemble d'ancrage, des éléments de liaison amovibles, un dispositif de pression tel qu'une presse hydraulique, en ce que le dispositif de pression est lié cinétiquement à un élément de charge en forme de plaque ou de poire par l'intermédiaire d'une tringlerie constituée de préférence par des éléments liés entre eux de façon non rigide et réutilisables, et en ce que chaque élement de tringlerie comporte un élement de liaison et une tringle. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de connexion et de transmission de force est disposé dans la zone inférieure du puits central vertical ménagé dans le bloc d'ancrage et coopère avec des éléments d'ancrage montés dans le bloc d'ancrage et s'étendant jusque dans ledit puits central vertical, ledit moyen de connexion et de transmission de force étant lié auxdits éléments d'ancrage à la manière d'une fermeture à balonnette, cependant que le dispositi-f de pression est également disposé dans la zone inférieure du puits central vertical.