Brevet FR2672993A1 — publié le 19920821

DISPOSITIF D'ESSAI DE COMPRESSION TRIAXIALE D'EPROUVETTES DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif de compression triaxiale d'éprouvettes. Il arrive fréquemment qu'on doive éprouver des matériaux en compression triaxiale, notamment des matériaux naturels tels que les argiles. Ces essais nécessitent d'appliquer des pressions de plusieurs dizaines de mégapascals sur les éprouvettes. On utilise tradionnellement des cellules hydrauliques qui comportent une chambre de confinement de L'éprouvette délimitée partiellement par un piston dont le déplacement produit la pression. Il est cependant nécessaire en pratique d'utiliser de grosses presses, ce qui est peu avantageux quand il faut effectuer l'essai après une consolidation préalable, pendant une période de plusieurs jours ou plusieurs semaines pendant laquelle une pression hydraulique constante est maintenue. L'invention exposée ici est le résultat de la volonté de réaliser la consoLidation puis L'essai par un dispositif simple et peu encombrant, qui comporte : une chambre de confinement ; un piston pénétrant dans la chambre de confinement par une extrémité et prévu pour comprimer L'éprouvette suivant une direction d'essai correspondant à son axe ; un moyen pour actionner le piston caractérisé en ce qu'iL comporte en outre : une chambre de compression partiellement délimitée, d'un côté situé vers l'éprouvette, par une surface d'appui du piston ; un conduit de communication entre Les deux chambres ; et une vanne de fermeture épisodique du conduit. Il est avantageux que la surface d'appui du piston soit une couronne appartenant à un épaulement du piston et qui a une surface égale à la surface de section du piston à son extrémité dans la chambre de confinement. Dans ces conditions, la pression exercée pendant la consolidation dans la chambre de confinement apparat également dans la chambre de compression, et de plus les forces hydrostatiques qui s'exercent sur le piston se balancent pour éventuellement s'équilibrer complètement. On ne recourt donc pas au moyen d'actionnement du piston, qui n'est mis en oeuvre que pendant L'essai de compression proprement dit après avoir coupé la communication entre les deux chambres. La source de pression débouche avantageusement dans La chambre de pression et il existe une source additionnelle de pression qui débouche dans la chambre de confinement. Cette source additionnelle peut comporter une vanne impulsionnelle réglée pour maintenir la pression dans la chambre de confinement à une valeur constante. On assure ainsi que la source de pression est utilisable pour réaliser l'essai de compression ; elle se confond alors avec le moyen d'actionnement du piston. On va maintenant passer aux commentaires des figures suivantes annexées à titre illustratif et non Limitatif qui représentent une réalisation de l'invention : - La figure 1 est une vue en coupe de la cellule d'essais, - la figure 2 est un détail de la figure 1 qui illustre le fonctionnement de la vanne, et - la figure 3 est une vue d'ensemble du dispositif. La cellule d'essais de la figure 1 comprend tout d'abord des éléments de structure pour enclore une chambre de confinement 1, à savoir une embase 2, une enveloppe cylindrique 3 et une plaque de sommet 4. Un piston 5 pénètre à travers la plaque de sommet 4 dans la chambre de confinement 1 et comprime une éprouvette 6 de forme cylindrique par l'intermédiaire d'une tête d'écrasement 7 en forme de rondelle épaisse. L'éprouvette 6 est située dans la chambre de confinement 1, entre cette tête d'écrasement 7 et un socle surélevé 8 appartenant à l'embase 2. Elle est entourée par une manchette 9 souple qui maintient L'étanchéité de l'éprouvette 7 vis-à-vis de La chambre de confinement 1 et s'étend entre la tete d'écrasement 7 et le socle surélevé 8 autour desquels elle est sertie. Un capteur de diamètre 10 non représenté en détail est monté autour de la manchette 9 et mesure les variations du diamétre de l'éprouvette 6. Il peut s'agir d'un anneau élastique portant des jauges de contrainte. Un conduit de drainage inférieur Il est percé à travers l'embase 2 et débouche devant L'éprouvette 6 ; un conduit de drainage supérieur 12 qui s'étend à travers la tete d'écrasement 7 débouche de meme devant L'éprouvette 6. Les deux conduits de drainage aboutissent à L'extérieur de La cellule, le second par un tube métallique souple 13 qui s'étend dans la chambre de confinement 1 à côté de l'éprouvette 6, ce qui justifie que cette dernière soit décalée par rapport au centre de la chambre de confinement 1. Un conduit d'huile 14 est encore percé dans l'embase 2 et fait communiquer la chambre de confinement 1 avec une vanne japulsionnelle 15, représentée à la figure 3, qui règle le passage d'huile entre une bâche 16 et la chambre de confinement 1 pour maintenir dans celle-ci une pression de valeur constante, réglée à l'aide par exemple d'un micro ordinateur 17. Le piston 5 s'étend hors de la chambre de confinement 1 et comporte un épaulement 18. L'épaulement 18 coulisse dans une enveloppe supérieure 19 tout en réalisant une étanchéité avec elle à l'aide d'un joint torique 20. L'épaulement 18, L'enveloppe supérieure 19 et un couvercle 21 délimitent en fait une chambre de compression 22 dont le volume varie selon les déplacements du piston 5. Cette chambre 22 communique avec l'extérieur par l'intermédiaire d'un conduit d'huile 23 ménagé à travers l'enveloppe 19 et qui est relié à une source de pression d'huile 24 de type Gilson (représentée à la figure 3). Elle est également reliée à la chambre de confinement 1 par un conduit de communication 25 percé à travers le piston 5 et sensiblement suivant son axe. Le piston 5 s'étend à travers le couvercle 21 et comporte une vanne 26 accessible de l'extérieur. La vanne 26 est un système de fermeture à pointeau qui comporte une partie filetée 27 et une tige 28 à L'extrémité de laquelle est fixé un joint 29 en forme de bouchon. Le joint 29 coulisse dans une portion élargie 30 du conduit de communication 25, et Le mouvement de vissage de la vanne 26 le fait avancer progressivement jusqu'à introduire le passage d'huile à travers le conduit de communication 25 et se plaquer contre un siège 31 à la jonction de la partie élargie 30 et d'une partie plus fine 32 du conduit de communication 25, ces deux parties 30 et 32 étant coaxiales au piston 5. L'état de fermeture est représenté à la figure 2. Pour réaliser la consolidation isotrope de L'éprouvette 6, La vanne 26 est ouverte, et la source de pression 24 est mise en marche pour prélever de l'huile d'une bâche 33 et pressuriser simultanément et à la même valeur les chambres de confinement 1 et de compression 22. La vanne impulsionnelle 15 reste inactive. Le piston 5 est en équilibre pour peu que la surface 34 de son épaulement 18, qui est la limite de la chambre de compression 22 en direction de la chambre de confinement 1, soit égale à la surface 35 de la section du piston 5 qui est engagée dans la chambre de confinement 1, ces deux surfaces 34 et 35 étant toutes deux perpendiculaires à la direction dans laquelle le piston 5 est déplacé. Aucun dispositif particulier ne doit donc être prévu pour que la pression exercée par le piston 5 soit maintenue sur L'éprouvette 6 à travers la tête d'écrasement 7. Quand la consolidation est achevée, la vanne 26 est vissée pour interrompre la communication entre les deux chambres et une surpression est introduite par la source de pression 24 dans la chambre de compression 22 pour repousser le piston 5 et comprimer axialement l'éprouvette 6. La vanne impulsionnelle 15 maintient une pression définie à l'avance dans la chambre de confinement 1. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'essai de compression triaxiale d'éprouvettes (6), comportant une chambre de confinement (1) recevant une éprouvette (6), une source de pression (24) pour la chambre de confinement, un piston (5) pénétrant dans la chambre de confinement (1) par une extrémité, prévu pour comprimer l'éprouvette (6) suivant une direction d'essai, et un moyen (24) pour actionner le piston, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une chambre de compression (22) partiellement délimitée, d'un coté situé vers l'éprouvette (6), par une surface d'appui (34) du piston (5), un conduit de communication (25) entre les deux chambres (1, 22) et une vanne de fermeture épisodique (26) du conduit (25). 2. Dispositif d'essai de compression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface d'appui du piston (34) est une couronne appartenant à un épaulement (18) du piston (5) et qui a une surface égale à la surface de section (35) du piston à son extrémité. 3. Dispositif d'essai de compression selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la source de pression (24) débouche dans la chambre de pression (22), et qu'il existe une source additionnelle de pression (15) qui débouche dans la chambre de confinement (1). 4. Dispositif d'essai de compression selon la revendication 3, caractérisé en ce que la source additionnelle de pression (15) comporte une vanne impulsionnelle réglée pour maintenir la pression dans la chambre de confinement à une valeur constante. 5. Dispositif d'essai de compression selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la vanne comporte un système de pointeau coulissant terminé par un joint en forme de bouchon (29) qui obstrue le conduit (25). 6. Dispositif d'essai de compression selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pointeau comprend un filetage (27) et est déplacé d'un mouvement de vissage, le conduit (25) comportant une partie coaxiale au pointeau qui est composée d'une partie fine (32) et d'une partie élargie (30), le bouchon (29) étant déplacé dans la partie élargie (30) et apte à se plaquer sur un siège (31) entre les parties fine et élargie du conduit (25). 7. Dispositif d'essai de compression selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une embase (2, 8), située face au piston (5), de support de l'éprouvette (6), une tête d'écrasement (7) située entre l'éprouvette (6) et le piston (5), une manchette d'étanchéité (9) entourant l'éprouvette (6) et qui s'étend de l'embase (2, 8) à la tête d'écrasement (7), et des conduits de drainage (11, 12) qui débouchent devant l'éprouvette (6) à travers l'embase (2, 8) et la tête d'écrasement (7).