Les tests in situ font référence aux méthodes de test qui sont effectuées directement sur le sol, la roche ou le sol sur un site particulier. Ces tests sont effectués pour recueillir des informations sur les propriétés géotechniques du site, telles que la résistance, la rigidité, la perméabilité et les caractéristiques de déformation. Les essais in situ sont un élément important de l'étude du site, car ils permettent aux ingénieurs et aux géologues d'évaluer les conditions du sous-sol et l'adéquation du site à divers types de projets de construction.
Les méthodes de test in situ sont généralement divisées en deux grandes catégories : (1) les tests de pénétration, qui consistent à enfoncer un outil ou un instrument dans le sol et à mesurer la résistance ou le taux de pénétration, et (2) les tests de non-pénétration, qui consistent à mesurer divers propriétés physiques du sol ou du sol sans le pénétrer. Certaines des méthodes de test in situ les plus couramment utilisées comprennent le test de pénétration standard (SPT), le test de pénétration au cône (CPT), le test de pressiomètre et le test de dilatomètre. Chacun de ces tests a ses propres avantages et limites, et le choix de la méthode de test dépendra des objectifs spécifiques de l'investigation et des propriétés du site étudié.
Table des matières
Importance dans l'étude du site
Les essais in situ sont une partie importante de l'étude du site car ils aident à obtenir une meilleure compréhension des caractéristiques et du comportement du sol et de la roche dans les conditions réelles du site. Les résultats obtenus à partir d'essais in situ sont utilisés pour évaluer les propriétés géotechniques du sol et de la roche, qui à leur tour sont utilisées pour la conception et la construction de divers projets de génie civil tels que des bâtiments, des routes, des ponts, des barrages et des tunnels.
Les essais in situ peuvent également fournir des informations sur la présence de risques naturels tels que glissements de terrain, liquéfaction et affaissement. En comprenant les propriétés géotechniques du site, les ingénieurs peuvent concevoir des fondations, des terrassements et d'autres structures géotechniques appropriés pour minimiser le risque de défaillance et assurer la sécurité et la stabilité des structures tout au long de leur durée de vie.
Types de tests in situ
Il existe différents types d'essais in situ utilisés dans l'investigation géotechnique du site. Certains des tests in situ couramment utilisés sont :
- Test de pénétration standard (SPT) : ce test consiste à enfoncer un échantillonneur à cuillère fendue dans le sol en utilisant un poids et une hauteur de chute standard. Le nombre de coups requis pour entraîner l'échantillonneur sur une distance déterminée est enregistré et utilisé pour déterminer la résistance du sol.
- Test de pénétration au cône (CPT) : ce test consiste à enfoncer un pénétromètre en forme de cône dans le sol à une vitesse de pénétration constante. La résistance du sol à la pénétration est mesurée et utilisée pour déterminer les propriétés du sol.
- Test du pressiomètre : ce test consiste à insérer une sonde cylindrique dans un trou de forage, puis à l'étendre à l'aide de la pression de l'eau. La pression requise pour dilater la sonde est mesurée et utilisée pour déterminer la rigidité et la résistance du sol.
- Essai de cisaillement des aubes : ce test consiste à insérer une aube dans le sol, puis à la faire tourner pour mesurer le couple nécessaire pour provoquer une rupture. L'essai est utilisé pour déterminer la résistance au cisaillement des argiles molles à rigides.
- Test de charge de la plaque : ce test consiste à placer une plaque d'acier sur la surface du sol et à appliquer une charge. Le tassement de la plaque sous charge est mesuré et utilisé pour déterminer la capacité portante du sol.
- Test Cross-Hole : Ce test consiste à forer deux trous de forage ou plus et à y placer des capteurs sismiques. Une onde acoustique est générée dans un forage et le temps qu'il faut pour se déplacer vers les autres forages est mesuré. L'essai est utilisé pour déterminer la vitesse des ondes de cisaillement et la rigidité du sol entre les trous de forage.
- Test de fond de trou : ce test consiste à insérer une sonde dans un trou de forage et à mesurer les propriétés du sol à différentes profondeurs. Le test est utilisé pour déterminer le sol stratigraphie et les propriétés de rigidité à différentes profondeurs.
Test de pénétration standard (SPT)
Le test de pénétration standard (SPT) est un test in situ largement utilisé pour déterminer les propriétés géotechniques du sol sur un site. Le test consiste à enfoncer un échantillonneur standard dans le sol à l'aide d'un marteau avec un poids et une distance de chute standard. Le nombre de coups requis pour enfoncer l'échantillonneur sur une distance standard dans le sol est enregistré comme la « valeur N » SPT. Le SPT est utilisé pour estimer la résistance au cisaillement, la densité et d'autres propriétés du sol.
Le test SPT est effectué en forant un trou de forage dans le sol, généralement à l'aide d'une tarière à tige creuse, et en insérant un tube échantillonneur dans le trou de forage. Un échantillonneur à cuillère fendue est ensuite enfoncé dans le sol au fond du trou de forage à l'aide d'un marteau standard de 63.5 kg et tombant sur une distance standard de 75 cm. Le nombre de coups requis pour entraîner l'échantillonneur dans les premiers 15 cm de pénétration n'est pas compté, et le nombre de coups requis pour les trois prochains incréments de 15 cm est enregistré comme la valeur SPT N.
Le SPT est un test relativement rapide et peu coûteux, ce qui en fait un choix populaire pour les enquêtes sur site. Cependant, les résultats des tests peuvent être affectés par des facteurs tels que le type de sol, la taille de l'échantillonneur et l'énergie du marteau, qui doivent être pris en compte lors de l'interprétation des résultats.
Test de pénétration au cône (CPT)
Le Cone Penetration Test (CPT) est une méthode de test in situ largement utilisée en géotechnique. Il s'agit d'enfoncer un pénétromètre à cône dans le sol à une vitesse de pénétration constante et de mesurer la résistance à la pénétration et la pression interstitielle à différentes profondeurs. Le pénétromètre à cône se compose généralement d'une pointe conique en acier, d'une série de segments de manchon à friction et d'un transducteur de pression interstitielle. Au fur et à mesure que le pénétromètre à cône est enfoncé dans le sol, la résistance à la pénétration et les mesures de pression interstitielle sont enregistrées en continu, fournissant un profil des propriétés du sol ou de la roche avec la profondeur.
Le CPT est souvent utilisé pour obtenir des informations sur le type de sol, sa résistance et sa compressibilité, ainsi que sur les conditions des eaux souterraines. Les résultats des tests peuvent être utilisés pour estimer la capacité portante du sol, le tassement des fondations, le potentiel de liquéfaction et le sol Stabilité des pentes. Le CPT est considéré comme une méthode fiable et rentable pour l'étude de site, en particulier pour les grands projets complexes.
Test du pressiomètre
L'essai pressiométrique est un essai in situ utilisé pour mesurer les caractéristiques de contrainte-déformation in situ des sols et roches. Dans ce test, une sonde cylindrique est insérée dans le sol, et la sonde est ensuite dilatée en appliquant une pression à l'intérieur de la sonde. La pression est augmentée progressivement tandis que le volume de la sonde est surveillé. Les données de pression-volume résultantes sont utilisées pour déterminer le module de déformation et les paramètres de résistance au cisaillement du sol ou de la roche testés. Le test pressiométrique est souvent utilisé dans les sols mous où les tests de pénétration standard ou les tests de pénétration au cône peuvent ne pas convenir. Il est également couramment utilisé dans la conception d'ingénierie géotechnique pour les fondations et les structures de soutènement.
Essai de cisaillement des aubes
L'essai de cisaillement des aubes est un essai géotechnique in situ utilisé pour déterminer la résistance au cisaillement non drainé des sols cohésifs mous à raides. Le test consiste à pousser une aube à quatre pales verticalement dans le sol, à la faire tourner à un taux de cisaillement constant et à mesurer le couple nécessaire pour maintenir la rotation. La mesure du couple est utilisée pour déterminer la résistance maximale au cisaillement, qui est utilisée pour calculer la résistance au cisaillement non drainé du sol.
L'essai de cisaillement des palettes est particulièrement utile dans l'évaluation de la résistance des argiles et des limons, et est souvent utilisé pour estimer la résistance au cisaillement non drainé des sols pour la conception de fondations peu profondes, de murs de soutènement et de remblais. Le test est rapide, peu coûteux et peut être effectué dans des trous de forage ou des fosses d'essai sans qu'il soit nécessaire de creuser le sol.
Essai de charge de plaque
Le test de charge de plaque (PLT) est un test in situ utilisé pour déterminer la capacité portante ultime du sol et le tassement probable d'une structure sur ce sol. Le test consiste à placer une plaque d'acier sur la surface du sol et à la charger avec un vérin hydraulique jusqu'à ce que la plaque commence à s'enfoncer dans le sol. La quantité de tassement et la pression appliquée à la plaque sont mesurées à différents stades de chargement pour établir une courbe charge-tassement.
À partir de la courbe charge-tassement, la capacité portante ultime du sol peut être estimée, ainsi que le module de déformation et d'autres propriétés du sol. Ces informations sont utiles pour concevoir des fondations peu profondes pour des structures telles que des bâtiments et des ponts, et pour évaluer la stabilité des remblais et des pentes.
PLT est généralement utilisé en conjonction avec d'autres techniques d'investigation de site, tels que le forage et l'échantillonnage de trous de forage, et les levés géophysiques, pour fournir une compréhension complète des conditions du sol et de la roche sur un site.
Test de trou croisé
Le test de trous croisés est une technique géophysique in situ utilisée pour déterminer les propriétés sismiques du sol ou des matériaux rocheux entre deux ou plusieurs trous de forage. Le procédé consiste à générer une onde sismique dans un trou de forage à l'aide d'une source d'énergie telle qu'un marteau ou un explosif et à enregistrer la réponse à l'onde dans un trou de forage à proximité à l'aide d'un géophone ou d'un accéléromètre. En analysant l'heure d'arrivée, l'amplitude et le contenu fréquentiel de l'onde au niveau du récepteur, les géophysiciens peuvent déterminer les propriétés du matériau entre les trous de forage, telles que la vitesse sismique, le module de cisaillement et le coefficient de Poisson. Les tests de trous croisés sont couramment utilisés pour les investigations géotechniques et géophysiques du sous-sol, telles que la conception des fondations, l'évaluation des risques sismiques et la caractérisation des eaux souterraines.
Essai de fond de trou
Abdelrahman, Kamal & AL Otaibi, Naif & Ibrahim, ElKhedr. (2021). Évaluation de l'affaissement du sol en tant que menace environnementale à laquelle est confrontée la ville de Dammam, dans l'est de l'Arabie saoudite, sur la base des paramètres géotechniques du sol à l'aide d'une approche sismique de fond de trou. Journal de l'Université King Saud - Science. 33. 101233. 10.1016/j.jksus.2020.101233.
Les essais en fond de trou sont un type d'essai in situ qui consiste à mesurer les paramètres géotechniques dans un trou de forage. Ce type de test est couramment utilisé dans l'exploration minière, mais peut également être utilisé dans le génie géotechnique et les enquêtes environnementales.
Il existe plusieurs types de tests de fond de puits, notamment :
- Tests sismiques en fond de trou : cela implique de mesurer la vitesse et l'atténuation des ondes sismiques dans les couches rocheuses entourant un forage. Ces informations peuvent être utilisées pour déduire les propriétés élastiques de la roche, qui peuvent être importantes dans les applications d'ingénierie géotechnique.
- Diagraphie de fond de trou : cela consiste à abaisser un outil de diagraphie dans un trou de forage pour mesurer diverses propriétés de la roche, telles que la densité, la porosité et la conductivité électrique. Ces informations peuvent être utilisées pour caractériser la géologie et l'hydrologie du sous-sol et peuvent être importantes dans l'exploration minérale, l'ingénierie géotechnique et les enquêtes environnementales.
- Test de perméabilité du trou de forage : il s'agit d'injecter ou de pomper de l'eau dans un trou de forage et de mesurer la réponse en pression. Ces informations peuvent être utilisées pour estimer la perméabilité de la roche environnante, ce qui peut être important dans les applications d'ingénierie hydrogéologique et géotechnique.
Dans l'ensemble, les tests de fond de trou peuvent fournir des informations précieuses sur la géologie et les propriétés du sous-sol, ce qui peut être important dans un large éventail d'applications.
