RAMAJAKARIMANGA Dina Tsihafoy Poly n° 1301

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO

DEPARTEMENT BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS

Mémoire de fin d’étude en vue d’obtention du diplôme d’ingénieur en

Bâtiment et Travaux Publics

ETUDE DE CORRELATION ENTRE

LE COMPTEST LNTPB ET LA

MESURE DE COMPACITE IN SITU

Présenté par : RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy

Soutenu devant la commission d’examen le 16 décembre 2008 :

Monsieur Martin RABENATOANDRO : Président

Monsieur Tiana Richard RANDRIAMALALA : rapporteur

Monsieur Pierre Donat Guy RAKOTOARISON : Directeur

Monsieur Moïse RALAIARISON : Examinateur

Monsieur Victor RAZAFINJATO : Examinateur

Monsieur Andrianirina RANDRIANTSIMBAZAFY : Examinateur

Promotion : 2007 - 2008

SOMMAIRE

REMERCIEMENTS

NOTATIONS ET SYMBOLES

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES FIGURES

INTRODUCTION

RECONNAISSANCE DES SOLSRECONNAISSANCE DES SOLSRECONNAISSANCE DES SOLSRECONNAISSANCE DES SOLS

Chapitre I- DEFINITIONS ET ELEMENTS CONSTITUTIFS D’UN SOL

Chapitre II- LES CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DES SOLS

Chapitre III- LES ESSAIS DE COMPORTANCE ET PORTANCE DU SOL

Chapitre IV- DENOMINATION ET CLASSIFICATION DES SOLS

CONCLUSION [I]

METHODOLOGIEMETHODOLOGIEMETHODOLOGIEMETHODOLOGIE DEDEDEDE CONTROLE DE COMPACTAGE IN SITUCONTROLE DE COMPACTAGE IN SITUCONTROLE DE COMPACTAGE IN SITUCONTROLE DE COMPACTAGE IN SITU

Chapitre I- GENERALITES

Chapitre II- METHODE AU SABLE

Chapitre III- DENSITOMETRE A MEMBRANE

Chapitre IV- METHODE AU CAROTTIER

Chapitre V- METHODE AU GAMMADENSIMETRE

CONCLUSION [II]

ETUDE DE CORRELATION ENTRE LE «ETUDE DE CORRELATION ENTRE LE «ETUDE DE CORRELATION ENTRE LE «ETUDE DE CORRELATION ENTRE LE « COMPTEST LNTPBCOMPTEST LNTPBCOMPTEST LNTPBCOMPTEST LNTPB » ET LA MESURE DE » ET LA MESURE DE » ET LA MESURE DE » ET LA MESURE DE

COMPACITE A L’AIDE D’UN GAMMADENSIMETRECOMPACITE A L’AIDE D’UN GAMMADENSIMETRECOMPACITE A L’AIDE D’UN GAMMADENSIMETRECOMPACITE A L’AIDE D’UN GAMMADENSIMETRE

Chapitre I- COMPTEST LNTPB

Chapitre II- ETUDE DE CORRELATION

Chapitre III- PRESENTATION DES RESULTATS

CONCLUSION [III]

CONCLUSION GENERALE

BIBLIOGRAPHIE

ANNEXES

RESUME

TABLE DES MATIERES

Etude de corrélation entre le « Comptest-LNTPB » et la mesure de compacité in-situ

RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | 1

REMERCIEMENTS

Le travail présenté dans ce mémoire a été réalisé au sein de l’Ecole Supérieure Polytechnique

d’Antananarivo (E.S.P.A) dans le Département Bâtiment et Travaux Publics, en collaboration avec le Laboratoire

National de Travaux Publics et du Bâtiment (L.N.T.P.B) sis à Alarobia.

Je tiens à présenter mes remerciements, tout d’abord à Dieu de m’avoir donné le courage, l’esprit et toutes les

forces pour que je puisse finir mes cinq années d’étude et surtout ce mémoire pour pourvoir me qualifié en tant

qu’ingénieur en BTP.

Ensuite je remercie spécialement Monsieur RAKOTOARISON Pierre Donat, qu’il trouve ici l’expression de

toute ma gratitude pour l’encadrement et le soutien qu’il m’a apporté tout le long de ce mémoire.

Je suis reconnaissant à Monsieur RANDRIAMALALA Richard, Ingénieur de Recherche à la Direction des

Recherches et Développement au LNTPB, d’avoir bien voulu juger ce travail en tant que rapporteur.

J’exprime ma sincère reconnaissance à :

- Monsieur RABENATOANDRO Martin ;

- Monsieur RALAIARISON Moïse ;

- Monsieur RAZAFINJATO Victor ;

- Monsieur RANDRIANTSIMBAZAFY Andrianirina ;

Pour l’honneur qu’ils m’ont fait en acceptant de juger ce travail, de présider le jury, d’en être les examinateurs.

Je suis vivement reconnaissant à :

- Monsieur RAMANANTSIZEHENA Pascal : Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo ;

- Tous les enseignants en BTP, qui ont témoigné leurs connaissances ;

Je souhaiterais également remercier toutes les personnes qui m’ont aidé dans mon travail, en particulier

quelques personnels de LNTPB que j’ai côtoyés pendant la réalisation de l’essai, tous les ingénieurs, professeurs,

techniciens, pour les échanges, les contacts et l’ambiance de travail que nous avons partagés.

Ma dernière pensée ira à mon mari, toute ma famille et mes proches.

« Tous les jours de ma vie, la bonté et la

générosité de Dieu me suivront pas à pas »

(Psaume 23 :6)




Pour les besoins du présent ouvrage, les notations suivantes s'appliquent :

GENERALITES :

Les masses, en gramme

m: masse total d’un matériau à étudier;

ms : masse des grains solides contenant dans ce matériau ;

mw : masse de l’eau.

Les poids, en KN (avec P=mg)

P: Poids total d’un matériau à étudier;

Ps : Poids des grains solides contenant dans ce matériau ;

Pw : Poids de l’eau.

Les volumes, en m 3

V: volume total d’un matériau à étudier ;

Vs : volume des grains solides contenant dans ce matériau ;

Vw : volume de l’eau ;

Va : volume de la phase gazeuse ;

Vv : Volume des vides ;

V : Volume de l’échantillon de sol ;

PARAMETRES D’IDENTIFICATION :

Poids volumiques, en KN/m 3

γs : poids volumique des particules solides;

γd : poids volumique du sol sec ;

γsat : poids volumique du sol saturé ;

γ’ : poids volumique déjaugé ;

γw : poids volumique de l’eau.

Etat de consistance

e : indice de vide, (1) ;

n : porosité, (1) ;

Sr : degré de saturation, en (%);

W : teneur en eau, en (%) ;



WL : limite de liquidité, en (%) ;

WP : limite de plasticité, en (%) ;

WR : Limite de retrait, en (%) ;

IP : indice de plasticité, en %;

IC : indice de consistance, *(1) ;

ID : indice de densité, *(1).

Granulométrie et composition :

D ou d : diamètre des grains, en mm ;

Dn ou dn : diamètre des grains à n pourcent, en mm ;

Cu : coefficient d’uniformité, *(1) ;

Cc : coefficient de courbure, *(1) ;

CMO : teneur en matière organique, en % ;

QUELQUES ABREVIATIONS :

CBR : Californian Bearing Ratio;

ES : Equivalent de Sable ;

GTR : Guide Technique pour la Réalisation des remblais et des couches de forme

HRB : Hyhway Research Board ;

LNTPB : Laboratoire Nationale pour des Travaux Publics et du Bâtiment ;

L.P.C : Laboratoires des Ponts et Chaussées ;

OPM : Optimum Proctor modifié ;

OPN : Optimum Proctor normal ;

VBS : Valeur de Bleu de méthylène d'un Sol.

ETAT DU MATERIAU

th : très humide ;

h : humide ;

m : moyen ;

s : sec ;

ts : très sec.

MATERIAUX UTILISES

L.A.S : limon argilo-sableux ;



S.L : sable limoneux.

*(1) : un nombre décimal

LISTE DES TABLEAUX

Tableau n° 1: Relations entre les différents paramètres (voir ouvrage [1]) .......................................................... 12

Tableau n° 2 : masse minimale de tamisât nécessaire en fonction de la dimension d’ouverture des mailles du

tamis (selon la norme NF P 18-560) ...................................................................................................................... 18

Tableau n° 3 : Dimension standard des moules Proctor et CBR (voir ouvrage [1]). .............................................. 33

Tableau n° 4 : Les dimensions standard de chaque dame (voir ouvrage [1]). ................................................ 34

Tableau n° 5 : Quantités approximatives de matériaux (voir ouvrage [1]). .......................................................... 35

Tableau n° 6 : Dénomination adoptées en fonction de la grosseur des grains ..................................................... 44

Tableau n° 7 : Caractéristiques des sols pulvérulents et des sols cohérents ......................................................... 44

Tableau n° 8 : Qualificatif selon la teneur en matières organiques ...................................................................... 45

Tableau n° 9 : description sommaire des sols ....................................................................................................... 45

Tableau n° 10 : dénomination selon l’indice de densité relative. .......................................................................... 46

Tableau n° 11 : dénomination selon la densité ..................................................................................................... 46

Tableau n° 12 : dénomination selon la plasticité .................................................................................................. 47

Tableau n° 13: dénomination en fonction de l’indice de consistance ................................................................... 48

Tableau n° 14 : classification LPC pour les sols grenus .......................................................................................... 50

Tableau n° 15: CLASSIFICATION DES SOLS FIN CLASSE A ..................................................................................... 55

Tableau n° 16: CLASSIFICATION DES SOLS SABLEUX OU GRAVELEUX, AVEC FINES CLASSE B .............................. 56

Tableau n° 17: CLASSIFICATION DES SOLS SABLEUX OU GRAVELEUX, AVEC FINES CLASSE B (suite) ................... 57

Tableau n° 18: CLASSIFICATION DES SOLS COMPORTANT DES FINES ET DES GROS ELEMENTS CLASSE C ........... 58

Tableau n° 19 : CLASSIFICATION DES SOLS INSENSIBLES A L’EAU ......................................................................... 59

Tableau n° 20: les caractéristiques du Comptest LNTPB ....................................................................................... 89

Tableau n° 21: Tableau des différents types de matériaux classés selon leurs caractéristiques. ........................ 103

Tableau n° 22: Les différentes valeurs pour le sol de type I ................................................................................ 107

Tableau n° 23: Les différentes valeurs pour le sol type II .................................................................................... 108

Tableau n° 24: valeurs des coefficients de corrélation pour chaque type de sol ................................................. 109

Tableau n° 25: les équations d’ajustements obtenus après calcul ...................................................................... 109

Tableau n° 26: Tableau récapitulatif des erreurs ainsi calculées ........................................................................ 118

Tableau n° 27 : Le domaine d’application de chaque méthode de contrôle. ...................................................... 121



LISTE DES FIGURES

Figure 1: constituants d’un sol ________________________________________________________________ 11

Figure 2 : Schéma d’un pycnomètre ____________________________________________________________ 15

Figure 3 : série de tamis à mailles carrées _______________________________________________________ 18

Figure 4: représentation des courbes granulométriques (ouvrage [1]). ________________________________ 22

Figure 5 : Schéma d’un essai par sédimentométrie ________________________________________________ 23

Figure 6 : Coupelle métallique (calotte sphérique) qui tombe de 10 mm sur un socle en bois de dureté bien

déterminée. _______________________________________________________________________________ 26

Figure 7 : Mise en place de l'échantillon _________________________________________________________ 27

Figure 8 : détermination de la limite de plasticité _________________________________________________ 28

Figure 9 : moule PROCTOR ___________________________________________________________________ 33

Figure 10: les matériels pour la réalisation de l’essai Proctor. ________________________________________ 34

Figure 11 : exemple de courbes Proctor normal et modifié __________________________________________ 37

Figure 12 : Courbe donnant les valeurs de poinçonnement __________________________________________ 41

Figure 13 : état d’un sol en fonction de sa teneur en eau. ___________________________________________ 47

Figure 14 : Abaque de plasticité de Casagrande __________________________________________________ 51

Figure 15 : Tableau synoptique de classification des matériaux selon leur nature ________________________ 60

Figure 16: Coupe de la pointe (pointe perdue) ____________________________________________________ 92

Figure 17 : coupe de la pointe avec enclume. _____________________________________________________ 93

Figure 18 : figure del’appareil COMPTEST _______________________________________________________ 94

Figure 19: Abaque de détermination de la valeur de compacité in situ pour le sol limon argilo-sableux _____ 111

Figure 20: Abaque de détermination de la compacité in situ pour le sol sable limoneux. _________________ 112

Figure 21: Abaque vierge pour la détermination de la valeur de compacité in situ pour le sol limon argilo-sableux

________________________________________________________________________________________ 119

Figure 22: Abaque vierge pour la détermination de la compacité in situ pour le sol sable limoneux. ________ 120

Figure 23: fiche du procès verbal de l’analyse granulométrie par tamisage ______________________________ I

Figure 24: titre d'exemple d'un procès verbal d'un essai granulométrie par sédimentométrie _______________ II

Figure 25:exemple d'un procès verbal de ladétermination des limites d'Atterberg _______________________ III

Figure 26: exemple d’un procès verbal de la courbe Proctor _________________________________________ IV

Figure 27 : Schéma du cône à sable _____________________________________________________________ V

Figure 28: schéma d’un densitomètre à membrane ________________________________________________ VI

Figure 29: Représentation de la droite de régression ______________________________________________ VIII



Figure 30: courbe pour l'ajustement en exponentiel _______________________________________________ IX

Figure 31: Courbe pour l'ajustement en puissance __________________________________________________ X

LISTE DES PHOTOS

Photo 1 : étuve pour sécher l’échantillon et balance pour peser. ........................................................................ 14

Photo 2 : Appareil de CASAGRANDE et l’outil à rainure ....................................................................................... 26

Photo 3: L’appareil pour effectuer l’essai CBR. .................................................................................................... 42

Photo 4 : Densitomètre au sable .......................................................................................................................... 66

Photo 5 : creusement de la cavité ........................................................................................................................ 68

Photo 6: densitomètre à membrane et plaque de base. ...................................................................................... 71

Photo 7: détermination du volume total. ............................................................................................................. 73

Photo 8: Gammadensimètre Troxler série 3411 B ................................................................................................ 78

Photo 9 : Tableau de l’appareil. ........................................................................................................................... 79

Photo 10 : Prise de mesure après enfoncement ................................................................................................... 83

Photo 11: photo d'une tige guide muni de son poignet ....................................................................................... 90

Photo 12: mouton d'un Comptest-LNTPB ............................................................................................................. 90

Photo 13 : Pointe, tige de fonçage avec l’enclume ............................................................................................... 91

Photo 14: exécution de l'essai par le Comptest - LNTPB ...................................................................................... 95

Photo 15: Photo du cône à sable ............................................................................................................................ V

LISTE DES ANNEXES

ANNEXE 1: Exemple d’une fiche du procès verbal pour l’analyse granulométrique par tamisage. ......................... I

ANNEXE 2: Exemple d’une fiche du procès verbal pour l’analyse granulométrique par sédimentométrie. ............ II

ANNEXE 3: Exemple d’une fiche du procès verbal pour la limite d’Atterberg. ........................................................ II

ANNEXE 4: Exemple d’une courbe Proctor. ............................................................................................................ III

ANNEXE 5: SCHEMA D’UN DENSITOMETRE A SABLE .............................................................................................. V

ANNEXE 6: SCHEMA D’UN DENSITOMETRE A MEMBRANE ................................................................................... VI

ANNEXE 7: METHODE DE CALCUL POUR LA DETERMINATION DE LA COURBE DE CORRELATION ..................... VII

ANNEXE 8: Fiche d’essai pour l’essai Proctor ....................................................................................................... XIV

ANNEXE 9:: Fiche d’essai pour la limite d’Atterberg ............................................................................................. XV

ANNEXE 10: Fiche pour la détermination de la densité in situ au grain de riz ..................................................... XVI

ANNEXE 11: photo d'un Comptest LNTPB ........................................................................................................... XVII



INTRODUCTION

Etudier les comportements des sols sous leurs aspects résistance et déformabilité, fournir aux

constructeurs les données nécessaires pour étudier les ouvrages de génie civil et de bâtiment,

assurer leur stabilité en fonction des sols sur lesquels ils doivent être fondés ou avec lesquels

ils seront construits… telles sont les missions en géotechnique accomplies par les ingénieurs

spécialisés.

Cette grande responsabilité nous amène à faire des études particulières pour apporter une aide

précieuse aux problèmes rencontrés par les laboratoires.

Dans le domaine du génie civil, la géotechnique joue un rôle très important dans l’acte de

construire tous les travaux de la route, des bâtiments, barrages, etc.

Concernant le contexte de compactage sa vérification est très importante avant de bâtir soit un

bâtiment soit mise en œuvre de remblai.

Habituellement il existe déjà quatre méthodes de vérification de compactage comme : le

densitomètre à sable, densitomètre à membrane, méthode au carottier et le gammadensimètre.

Mais ces méthodes présentent des inconvénients par ces limites d’utilisation.

L’objectif de ce mémoire est de proposer une autre méthode de vérification de compactage

in-situ qui pourrait apprécier plus facilement et plus rapidement la compacité d’un sol à

étudier. Ce qui nous a poussé de choisir comme thème de mémoire : « Etude de corrélation

entre le "Comptest LNTPB " et la mesure de compacité in situ».

Notre travail s’inscrit clairement dans le cadre d’un environnement professionnel, par

conséquent il est nécessaire de pratiquer une étude à long terme pour les différents types de

sol.

Mais à cause de l’insuffisance de temps, l’étude dans cet ouvrage est limitée seulement pour

les deux types de sols suivants :



• Limon argilo-sableux ;

• Sable limoneux.

Dans la première partie de l’ouvrage, nous allons parler de la reconnaissance de sol. Après

avoir se rappelé des caractéristiques physiques des sols et l’essai de portance du sol, il est

nécessaire de classifier le sol qui va plus particulièrement nous intéresser tout le long de cette

étude.

Dans la seconde partie, nous allons détailler les quatre méthodes de vérification de

compactage in-situ par le gammadensimètre. Cette partie permet de nous expliquer plus

clairement le principe et les procédures de détermination pour chaque méthode.

Nous proposons enfin en dernière partie les études de corrélation entre le « Comptest LNTPB

et la mesure de compacité in situ déjà existant. Nous examinerons successivement la

description de cet appareil, ses principes et procédures d’utilisation. Ensuite la démarche

mathématique pour l’étude de corrélation.

Nous concluons cette dernière partie par des abaques qui résument les résultats de calcul.



Chapitre I- DEFINITIONDEFINITIONDEFINITIONDEFINITIONSSSS ET ELEMENTS ET ELEMENTS ET ELEMENTS ET ELEMENTS

CONSTITUTIFS D’UN SOLCONSTITUTIFS D’UN SOLCONSTITUTIFS D’UN SOLCONSTITUTIFS D’UN SOL

I- DEFINITIONS ET DESCRIPTIONS

Un sol se présente sous forme d’agrégats de particules généralement minérales, mais parfois

organiques, de taille et de forme variable. Ses particules sont faiblement liées et peuvent être

séparées par agitation ou trituration dans l’eau.

Un sol est un matériau meuble, poreux, non homogène situé à proximité de la surface de la

terre.

Les sols proviennent par deux origines principales :

• La désagrégation des roches par altération mécanique ou physicomécanique sous

l’effet des agents naturels, tels que :

-Fissuration consécutive à la décompression, aux effets des chocs thermiques ou

du gel ou aux contraintes tectoniques ;

-Attaques mécaniques (chocs ou frottements) dans un processus naturel de

transport : gravitaire, éolien, fluvial, marin, glaciaire ;

-Attaques chimiques sous l’effet de circulations d’eaux ;

• La décomposition d’organismes vivants : végétaux (tourbes), ou animaux (craies).

On l’utilise comme matériau de base en génie civil. Il sert de :

-Support pour les ouvrages : toutes les structures réalisées transmettent leurs

charges au sol de fondation par l’intermédiaire de fondations superficielles ou profondes ;

-Matériau de construction : exploité en carrières ou dragué en rivière, il entre dans

la fabrication des bétons (granulats), est utilisé pour la fondation des chaussées, la réalisation

de barrages, de digues, de remblais, etc.



Le sol est un matériau à trois phases : agrégats des particules minérales dont les vides peuvent

être remplis de liquide et/ou de gaz. On distingue globalement :

- La phase solide constituée par les particules minérales ou organiques de

l’agrégat ;

- La phase liquide, constituée par l’eau qui occupe les vides de l’agrégat. On dit

que le sol est saturé si toutes les vides sont remplis d’eau ;

- Dans le sol non saturé, une partie de vide est remplie par du gaz,

essentiellement de l’air.

0 Va Vv

P Pw Vw V

Ps Vs

Figure 1: constituants d’un sol

P: Poids total V: volume total

Ps : Poids des grains solides Vs : volume des grains solides

Pw : Poids de l’eau Vw : volume de l’eau

Va : volume de la phase gazeuse

II- PARAMETRE DEFINISSANT L’ETAT DU SOL

Volume des vides : Vv = Vw + Va

Volume de l’échantillon de sol : V = Vs + Vw + Va = Vs + Vv

Poids volumique apparente du sol : γ = P / V

Poids volumique sec : γd = Ps / V

Poids volumique du solide : γs = Ps / Vs

Teneur en eau : W = Pw / Ps

Indice des vides : e = Vv / Vs

Porosité : n = Vv / V

Degré de saturation : Sr = Vw / Vv

GAZ

LIQUIDE

SOLIDE SOLIDE



La phase solide du sol est caractérisée par la description de ses particules élémentaires

(dimensions, formes, état de surface, nature chimique et minéralogique) et de leur

arrangement.

Le tableau ci après nous montre la relation entre les différents paramètres du sol.

Définition n (-) e (-) γ [kN/m3] γd [kN/m3]

Teneur en eau W

[%]

w

s

WW

W

S

Wγγ

=−

n.Sr.(1 n).

W

S

Wγ

γ= e.Sr.

d

d

Wγ γ

γ−=

1 1W

d S

W γγ γ

= −

Porosité n (-) += W av V VV

V V - n

e1 e

=+

1

SW

γγ

= −+

n(1 )

γ γγ−= s d

s

n

Poids volumique

apparente γh [kN/m3]

WV

Ws+WwVs+Vw+Va

= SWγ γ= − +(1 n)(1 )

(1 )

1 S

Wγ γ+=+ e

- (1 ) dWγ γ= +

Poids volumique

sèche γd [kN/m3] + +S

s w a

WV V V

(1 )γ γ= −d sn 1

γγ =+

sd e

1 W

γγ =+d -

Poids spécifique γs

[kN/m3]

WsVs

(1 )(1 )W

γγ =− +s n

γ γ= −s d(1 e) (1 )(1 )W

γγ =− +s n

1

γγ =−

ds n

Tableau n° 1: Relations entre les différents paramètres (voir ouvrage [1])



Chapitre II- LES CARACTERISTIQUES PHYSIQUES LES CARACTERISTIQUES PHYSIQUES LES CARACTERISTIQUES PHYSIQUES LES CARACTERISTIQUES PHYSIQUES

DES SOLSDES SOLSDES SOLSDES SOLS

I- La teneur en eau (Norme à consulter NF P 94-050)

On considère la teneur en eau comme un paramètre d’état pour la classer parmi les

caractéristiques physiques et pour évaluer la consistance d’un sol fin.

La détermination de la teneur en eau pondérale des matériaux se fait par étuvage d’un

échantillon intact, remanié ou reconstitué.

1) Définitions

- La teneur en eau pondérale d’un matériau (W) est le rapport du poids de l’eau dans

le matériau (PW) au poids des particules (Ps), exprimé en pourcentage ;

- La teneur en eau naturelle (Wnat) d’un matériau est la teneur en eau déterminée

lorsque les conditions de prélèvement sur site, de transport et de conservation de

l’échantillon n’ont entrainé aucune modification.

2) Principe

La teneur en eau est directement liée à l’indice des vides. Elle permet donc de caractériser

l’état du sol. La teneur en eau se mesure conventionnellement en portant le sol à la

température de 105°C jusqu’à ce que sa masse se stabilise. Cela correspond à l’évaporation de

l’eau libre du sol. Pour les sols contenant des matières organiques, la température d’étuvage

est limitée à 60°C pour éviter de bruler les matières organiques. C’est aussi le cas des sols

contenant du gypse (le gypse perd son eau de constitution vers 65°C).

Lors de l’étuvage, l’échantillon provoque une perte d’eau. On mesure alors par pesage les

masses de l’échantillon et de l’eau évaporée.



Photo 1 : étuve pour sécher l’échantillon et balance pour peser.

3) Méthode

Pour la réalisation de l’essai, il y a une masse minimale de matériau nécessaire à respecter en

fonction de la dimension des éléments passants à travers le tamis à maille carrée d’ouverture

dm.

L’échantillon de matériau est pesé, puis placé dans une étuve. Une fois la dessiccation

réalisée, l’échantillon est pesé à nouveau.

Les pesés donnent par différence la masse d’eau évaporée.

W

s

mW

m=

Avec :

2 3

3 1

W

s

m m m

m m m

= −= − ; en gramme

Où :

m1 : masse du récipient, en gramme;

m2 : masse de l’échantillon avec le récipient, en gramme ;

m3 : masse de l’échantillon avec le récipient après étuvage, en gramme.

La valeur de la teneur en eau est exprimée en pourcentage et l’intervalle

d’arrondissage est de 0,1.



II- LE POIDS SPECIFIQUE (γs) Selon la norme NF P 94-054

1) Définition

Le Poids spécifique γs d’un matériau est l’ensemble des poids volumiques de chaque

particule sans avoir compter les vides.

2) But

On détermine le poids spécifique pour pouvoir confirmer l’identification des sols (état

de saturation). Pour le sol courant, on le déterminera par méthode pycnométrique et pour les

granulats c’est par pesée hydrostatique.

3) Méthode pycnométrique

Appareillage : Des pycnomètres, ayant des références pour les identifier, muni de son

bouchon ;

Figure 2 : Schéma d’un pycnomètre

Principe :

Le problème est de mesurer le volume des grains solides constituant l'échantillon de sol.

Cette mesure est effectuée généralement au pycnomètre.

Une masse connue Ms de sol séché (par passage à l'étuve à 105'C jusqu'à masse constante) est

introduite dans un récipient contenant de l'eau distillée. Un agitateur magnétique sépare les

particules les unes des autres. Les bulles d'air libérées sont aspirées par-un vide d'air (trompe à

eau). Après s'être assuré qu'aucune bulle d'air n'est piégée entre les particules solides, on

détermine avec un très grand soin le volume d'eau déplacée par les particules solides.



Exécution de l’essai :

− Prendre une certaine quantité de matériau pour l’essai

− Etuver cette prise à 105°C pour le sol courant pendant 24 heures ;

− Si l’échantillon est sec, broyer légèrement à l’aide du mortier et pilon de façon à

ne pas écraser les éléments grenus ;

− Bien malaxer pour avoir un échantillon homogène ;

− en effectuant l’opération de quartage, on prélève les 2 parties opposées et les 2

autres parties sont conservées pour confirmer en cas de doute sur les résultats;

− étalonner les pycnomètres avant leur usage, pour déterminer le volume en pesant

le pycnomètre vide muni de son bouchon, soit P1;

− peser le pycnomètre ayant de l’eau distillé jusqu’au repère, soit P2 ;

− Verser le matériau dans le pycnomètre, l’agiter bien puis enlever les vides en

utilisant la cloche à vide ;

− Remplir le pycnomètre avec de l’eau distillé et laisser se décanter pendant

quelques heures ;

− Repeser

− On passe au calcul

Expression des résultats :

Le volume de la phase solide Vs, égal au volume d'eau déplacée par le sol, est déterminé par

pesée.

Puis on obtient le poids d’après la relation : P= m x g avec g : accélération de la pesanteur,

en m/s-2.

Soit :

• P2 : poids du pycnomètre contenant l'eau distillée jusqu’au repère, en kN

• P3 : poids du pycnomètre contenant le sol, l'eau distillé avec pycnomètre plein, en kN.

P3= P2 + Ps –ρw .Vs

Avec

Ps : poids des particules solides,en KN ;

ρw : masse volumique de l'eau distillée,en T/m3 ;

VS : volume des particules solides, en m3 2 3S

W

P P PV s

ρ+ −=



D’où : 2 3

S SS W

S S

P P

V P P Pγ ρ= = ×

+ − Exprimé en [kN/m3]

L'erreur relative sur le résultat est de l'ordre de quelques 10-4.

III- ANALYSE GRANULOMETRIQUE (selon NF P 18-560)

1) Description

Un sol est constitué de particule de dimension différente. L’analyse granulométrique a pour

but de déterminer la proportion pondérale des granulats.

L’essai consiste à faire la description des sols, et contribue à apprécier les qualités drainantes

et la sensibilité à l’eau des matériaux ainsi que leur aptitude au compactage.

L’analyse se fait de deux (2) façons différentes :

Par tamisage pour les particules ayant des dimensions comprises entre 0,080mm et 80mm

(appelées aussi gros éléments) ;

Par sédimentométrie pour les particules inférieures à 0,080mm (les fines).

Pour séparer les fines et les gros éléments on procède à un lavage de ce matériau.

2) Analyse granulométrique par tamisage

L’essai consiste à repartir, au moyen d’une série de tamis à mailles carrées, un matériau en

plusieurs classes granulaires de dimensions croissantes.

Les résultats obtenus sont exploités, soit sous leur forme numérique, soit sous forme

graphique (courbe granulométrique).



Figure 3 : série de tamis à mailles carrées

a) Réalisation de l’essai

On a effectué une prise d’essai de masse M, qui dépend des dimensions des éléments

le plus gros qu’elle contient, telle que :

300D < M <500D

D : diamètre maximale des grains observées dans le sol étudié, en mm ;

M : masse de la prise, en gramme.

La prise d’essai se présente selon les tableaux ci-dessous :

Tamis d (µm) 400 500 630 800

Masse de sol

(g) 20 50 100 150

Tamis

d(mm) 1 5 6,3 8 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50 63 80 d>80mm

Masse de

sol (kg) 0,2 0,3 0,4 0,5 8 1,2 2 3 5 8

12

20 30 50 6 3,666.10m d−=

Diamètre

des

montures

des tamis

200mm≥

250mm≥

315mm≥

Tableau n° 2 : masse minimale de tamisât nécessaire en fonction de la dimension d’ouverture des mailles

du tamis (selon la norme NF P 18-560)



Cette prise d’essai s’effectue sur le matériau à l’état naturel pour avoir la teneur en eau

naturelle de l’échantillon.

Puis on détermine la masse sèche Ms de l’échantillon après étuvage à 105°C (60°C

pour les matériaux évolutifs) en fonction de la teneur en eau par la formule suivante :

1s

MM

W=

+

Etant donné qu’on a obtenu la masse M après avoir fait une opération de quartage, le

matériau doit être trempé dans l’eau pendant 12 heures de temps au minimum. Après

trempage, on procède au lavage du matériau à l’aide du tamis de 0,080mm, d’une cuvette,

d’un pinceau pour séparer les fines de l’échantillon à étudier. Quand le lavage est terminé, on

récupère les passants pour les essais de sédimentométrie.

Après avoir séché à l’étuve les éléments > 0,080mm, on a obtenue une nouvelle masse

Ms1 lors du pesage. On procède alors au tamisage de ces éléments en agitant manuellement la

série de tamis (colonne). Au bout de cette agitation, chaque tamis va retenir des grains de

dimension supérieure au trou, on les appelle « refus ».

Tamisage de l'échantillon :

Verser le matériau lavé et séché dans la colonne de tamis. Cette colonne est constituée par

l'emboîtement des tamis, en les classant de haut en bas dans l'ordre de mailles décroissantes,

et en ajoutant un fond plein et un couvercle.

Agiter manuellement ou mécaniquement cette colonne, puis reprendre un à un les tamis en

adaptant un fond et un couvercle. Agiter chaque tamis.

Verser le tamisât recueilli sur le fond sur le tamis immédiatement inférieur.

Pesées :

Peser le refus du tamis ayant la plus grande maille: soit R1 la masse de ce refus.

Ajouter le refus obtenu sur le tamis immédiatement inférieur. Soit R2 la masse du refus

cumulé.

Poursuivre la même opération avec tous les tamis de la colonne pour obtenir les masses des

différents refus cumulés

Peser le tamisât sur le fond. Soit Tn sa masse.



b) Expression des résultats

Les résultats sont portés sur une feuille d'essai dont un modèle est donné en annexe 1.

Les masses des différents refus cumulés Ri sont rapportées à la masse totale de l'échantillon

pour essai sec Ms.

Les pourcentages de refus cumulés obtenus sont inscrits sur la feuille d'essai.

100i

s

R

M×

Les pourcentages de tamisât correspondants sont égaux à :

100 100i

s

R

M

− ×

Tracé de la courbe granulométrique :

Il suffit de porter les divers pourcentages des tamisât ou des différents refus cumulés sur une

feuille semi-logarithmique :

En abscisse : les dimensions des mailles, échelle logarithmique

En ordonnée : les pourcentages sur une échelle arithmétique.

La courbe doit être tracée de manière continue et peut ne pas forcement passer par tous les

points.

Interprétation des courbes

La forme de la courbe granulométrique obtenue apporte les renseignements suivants :

La dimension D du plus gros granulat,

La plus ou moins grande proportion d'éléments fins,

La continuité ou la discontinuité de la granularité.

Soit Dx le diamètre correspondant au pourcentage x %. On définit :



� L'étalement de la granulométrie par le coefficient d'uniformité de HAZEN.

6 0

1 0u

DC

D=

Pour Cu < 2 : granulométrie uniforme

Pour Cu > 2 : granulométrie étalée

� Le coefficient de courbure

230

10 60C

DC

D D=

×

Selon la forme de la courbe, on dira que la granulométrie est :

La granulométrie est étalée

Granulométrie serrée



Granulométrie continue

Granulométrie discontinue

Granulométrie bien graduée

Granulométrie mal graduée

Figure 4: représentation des courbes granulométriques (ouvrage [1]).

Le traçage de la courbe granulométrique se fait à partir des poids de chaque refus

cumulé. Cette courbe sert à classifier les sols meubles ou grenus.

3) Analyse granulométrique par sédimentométrie

Cet essai permet de déterminer la distribution pondérale de la taille des particules de

sols de dimension inférieure à 0,080mm (les fines). Il complète l’analyse granulométrique par

tamisage, et qui est nécessaire à la description et à la classification de ce sol.

Les particules inférieures à 0,080mm sont mises en suspension dans l’eau additionnée

d’un dé floculant après avoir se décanter puis siphonner et étuver.

Pour la prise d’essai, on associe 40g d’échantillon avec 1,5g de solution

d’hexamétaphosphate de sodium.

En laissant se reposer pendant 24 heures, les particules sédimentent à différentes

vitesses en relation avec leur taille. Ensuite, on passe à la mesure à l’aide d’un densimètre qui

sera effectué à l’évolution dans le temps et de température de suspension. La distribution

pondérale de la taille des particules sera calculée.



Figure 5 : Schéma d’un essai par sédimentométrie

CALCUL :

Au bout d’un certain temps t, les particules de dimension D vont descendre avec la

vitesse v à la profondeur Hr.

A l’instant t, il n’y a plus des particules de diamètre >D à la profondeur H, à laquelle

est faite la mesure de densité, car leur sédimentation est plus rapide. D’autre part, la

concentration de la suspension en particules de diamètre <D à la profondeur Hr est la même

qu’à l’instant initial.

Alors : %G=10

1

1040

2000 R

s

s ×−

×γ

γ

D=Femnt

Hr

/

Un abaque donne les valeurs de Fe en fonction de la température de la suspension et

du poids volumique des grains solides de l’échantillon.

IV- EQUIVALENT DE SABLE (selon NF P 18-598)

1) Description

L’équivalent de sable a pour but de connaître la propriété du sable utilisé c'est-à-dire

de mesurer les quantités des éléments sableux qui sédimentent et les éléments fins qui se

floculent.

La valeur de l’équivalent de sable (ES) est obtenue en mesurant la partie sableuse

sédimentée et la hauteur totale du floculant et la partie, sableuse sédimentée, et en effectuant

le rapport des deux mesures.

2) Réalisation de l’essai

Pour la réalisation, on utilise une éprouvette portant deux (2) repères, on introduit

jusqu’au première repère en bas de la solution spéciale et on verse la prise M= 120(1+W), en



gramme. En attendant 10 minutes de repos, on fixe l’éprouvette avec son contenu sur la

machine agitée, cette dernière va faire 90 cycles en 30 secondes. L’agitation terminée, on

procède au lavage en introduisant directement au fond de l’éprouvette un tube laveur pour que

la couche de sable fines ne se perde pas en faisant couler la solution. Lorsque la solution

arrive au second repère en haut, on arrête le lavage. En laissant se reposer pendant 20 minutes,

les particules vont se décanter. Alors on passe à la mesure.

Soient :

h1 : la hauteur total du flocula et du sable ;

h2 : la hauteur du sable.

2

1

1 0 0h

E Sh

= ×

En conclusion, si :

ES = 100 : sable propre ;

ES > 80 : sable mieux pour le béton ;

35 < ES < 75 : sable pour la construction routière.

V- ETUDE DE LA PLASTICITE DU SOL : LIMITE D’ATTERBERG

Les limites d’Atterberg caractérisent les différents états du sol fin suivant la teneur en

eau. C’est de définir l’état plastique d’un sol.

Le comportement d'un sol varie dans des proportions importantes en fonction de sa teneur en

eau.

Pour une valeur élevée de la teneur en eau, le sol se comporte à peu prés comme un liquide ;

c'est de la boue: les forces de cohésion ne sont pas assez importantes pour maintenir les

particules en place.

Quand la teneur en eau diminue, vient la phase plastique ; on peut encore modeler la terre

sans qu'elle s'effrite, elle conserve sa forme.

Puis on ne peut plus modeler la terre: elle se fendille au cours du travail: c'est la phase solide.



On peut encore subdiviser cette phase solide. Lorsque la quantité d'eau demeure relativement

importante, la pellicule d'eau qui enveloppe les grains repousse ces grains et augmente le

volume apparent ; de sorte que, si l'on sèche un tel sol, il y aura retrait. Tandis que, pour une

teneur en eau encore plus faible, l'eau ne repoussera plus les particules du sol, et le volume

sec sera égal au volume humide: ce sera la phase solide sans retrait.

Les teneurs en eau qui correspondent au passage de l'un à l'autre de ces états sont

respectivement :

• la limite de liquidité WL ;

• la limite de plasticité Wp ;

• la limite de retrait WR.

On appelle indice de plasticité la différence Ip = WL - WP. C'est l'étendue de l'intervalle

pendant lequel on peut " travailler " le sol.

On appelle indice de consistance Ic le rapportL

P

W W

I

−, W étant la teneur en eau du sol à l'état

naturel.


L’essai consiste à déterminer les coups compris entre 15 et 35 pour 4 ou 5 opérations

et de calculer la teneur en eau correspondant. Puis on va tracer la courbe de teneur en eau (en

%) en fonction du nombre de coup (N). Déterminer graphiquement la teneur en eau

correspondant à 20 coups.

a) Préparation de l'échantillon

On utilise une " pâte " de sol ne comportant que les éléments fins qui passent à travers le

tamis de 0,4 mm.

Il ne faut pas sécher le sol avant de le tamiser: on modifierait le comportement de certaines

particules.On opère par voie humide:

Placer le sol dans le tamis, sur un récipient plus grand,



Verser doucement de l'eau, et laver au pinceau,

Laisser reposer; décanter,

Laisser sécher jusqu'au point désiré, sans chauffer

b) Limite de liquidité

Matériel utilisé :

Photo 2 : Appareil de CASAGRANDE et l’outil à rainure

Figure 6 : Coupelle métallique (calotte sphérique) qui tombe de 10 mm sur un socle en bois de dureté bien

déterminée.

Mode opératoire :

Préparation de l'échantillon :

Amener, par tâtonnement, l'échantillon à une teneur en eau légèrement supérieure à la limite

de liquidité.



Mise en place de l'échantillon :

Répartir la pâte à la spatule, de façon homogène, dans la coupelle.

Figure 7 : Mise en place de l'échantillon

La pâte recouvre le fond de la coupelle sauf sur une partie d d'environ 3 cm.

Epaisseur f au centre: 15 à 20 mm, pourtour sensiblement horizontal.

Essai :

Faire une rainure dans l'axe de la coupelle en tenant l'outil sensiblement perpendiculaire à

cette coupelle,

Tourner la manivelle, 2 chocs par seconde. Compter le nombre de chocs N tout en observant

le fond de la rainure. Arrêter lorsque les lèvres de la rainure se rejoignent sur une longueur de

1 cm environ.

Si le nombre de chocs est inférieur à 15, on laisse se sécher l'échantillon puis on recommence

l'essai,

Si le nombre est supérieur à 35, ajouter un peu d'eau (bien mélanger), puis on recommence

l'essai,

Si 15 ≤ N ≤ 35, déterminer la teneur en eau. Pour cela:

Prélever à l'aide de la spatule un peu de pâte de chaque côté des lèvres de la rainure,

Placer ce prélèvement dans une coupelle de masse M, exprimée en gramme ;

Peser immédiatement, soit Mh, en gramme ;

Porter à l'étuve pour dessiccation complète (ou sur plaque chauffante),

Peser sec, soit Ms, en gramme.



. . '

.h s

s

M M Masse de l eauW

M M Masse sèche

−= =−

Par définition, la limite de liquidité WL est la teneur en eau qui correspond à la fermeture de 1

cm pour un nombre de chocs N égal à 25.

Mais le nombre de chocs N aura rarement été 25. Il faut donc recommencer en faisant varier

la teneur en eau.

On tracera alors la droite moyenne ajustée sur les couples de valeurs obtenus (lg N - W) et on

déduira WL correspondant à N = 25.

Calculs et résultats :

Les quantités étant peu importantes, il est souhaitable d'obtenir le centigramme pour les

pesées de l'échantillon.

Pour le calcul des teneurs en eau: 1 chiffre décimal pour chaque prise, la limite de liquidité

obtenue pour une valeur N égale à 25 étant arrondie à l'entier le plus proche.

c) Limite de plasticité

La limite de plasticité WP est inférieure à WL; il faut donc laisser l'échantillon sécher un peu

plus.

Quand le moment est venu, faire une boulette de pâte et la transformer en un cylindre en la

roulant sur une surface plane propre, lisse, sèche et non absorbante ( à la main ou à l'aide

d'une plaque plane, un aller et retour par seconde ) .

Figure 8 : détermination de la limite de plasticité

Par définition, la limite de plasticité WP est la teneur en eau du rouleau qui se fissure au

moment où son diamètre atteint 3 mm ± 0,5 mm.



Le rouleau terminé doit avoir 10 cm de longueur et ne doit pas être creux. La limite de

plasticité est atteinte lorsque, simultanément, le rouleau se fissure et que son diamètre atteint 3

mm ± 0,5 mm.

Si aucune fissure n'apparaît, le rouleau est réintégré à la boulette. La pâte est malaxée et

légèrement séchée.

Si la limite de plasticité est atteinte, déterminer la teneur en eau du rouleau.

Faire un minimum de 2 essais et, si les valeurs s'écartent de plus de 2% de la valeur moyenne,

refaire un essai.

Pour le calcul des teneurs en eau: 1 chiffre décimal pour chaque prise, la limite de plasticité

obtenue en faisant la moyenne arithmétique des teneurs en eau étant arrondie à l'entier le plus

proche.

VI- VALEUR DE BLEU DE METHYLENE D'UN SOL (Norme

à consulter : NF P 94-068)

1) Définition

Les argiles contenues dans un sol ont la propriété de fixer le bleu de méthylène

proportionnellement à leur surface spécifique.

L'essai consiste à mesurer par dosage la quantité de bleu de méthylène pouvant s'absorber sur

la prise d'essai. Cette valeur est rapportée proportionnellement à la fraction 0/50 mm du sol

considéré.

2) Appareillage et matériel d'essai

� Agitateur à ailettes tournant entre 400 et 700 t/mn.

� Dispositif de dosage permettant d'injecter des volumes de 2, 5 et 10 cm3

� Papier filtre blanc avec teneur en cendre < 0,01 %.

� Baguette de verre de 8 mm de diamètre

� Récipient de 3,000 dm3 et de diamètre 155 mm

� Solution de bleu de méthylène de qualité médicinale à 10 g/l

� Matériels courants : balance, tamis, chronomètre, etc



3) Préparation de l'échantillon

- Si le Dmax du matériau est ≤ 50 mm, prélever une masse m de matériau à sa teneur en

eau naturelle telle que : m > 200 Dmax (m en grammes, Dmax en millimètres).

- Si le Dmax du matériau est > 50 mm, prélever 10 kg de sa fraction 0/50 mm.

- Si le Dmax de l'échantillon prélevé est ≥ 5 mm:

• Séparer par tamisage et si nécessaire par lavage la fraction 0/5 mm

contenue dans cet échantillon.

• Déterminer la proportion pondérale C de la fraction 0/5 mm sèche

contenue dans le matériau (ou dans sa fraction 0/50 mm lorsque Dmax > 50 mm). Cette

proportion peut-être lue sur la courbe granulométrique du matériau.

- Homogénéiser la fraction 0/5 mm ainsi séparée et préparer trois prises d'essai

sensiblement égales et de l'ordre de:

• 30 à 60 g dans le cas de sol très argileux à argileux,

• 60 à 120 g dans le cas de sol moyennement à peu argileux.

- Introduire la 1ère prise d'essai de masse m1 dans le récipient de 3,000 dm3 et ajouter

500 cm3 d'eau déminéralisée. Placer le récipient sous l'agitateur et le faire tourner pendant au

minimum 5 mn à 700 t/mn.

- La 2è prise de masse m2 sert à déterminer la teneur en eau de chacune des prises

d'essai.

- La 3è prise est conservée dans un récipient hermétique pour renouveler l'essai si

nécessaire.

4) Mode opératoire

La prise d'essai étant imbibée:

Mettre l'agitation à 400 t/mn pendant toute la durée de l'essai.

A l'aide du dispositif de dosage, introduire dans la suspension 5 à 10 cm3 de solution

de bleu.

Au bout de 1 min, prélever à l'aide de la baguette une goutte de suspension et la

déposer sur le papier filtre.



Le test est dit positif si, dans la zone humide, apparaît autour du dépôt central une

auréole bleu claire. Il est dit négatif si l'auréole est incolore.

Injecter successivement des doses de 5 à 10 cm3 jusqu'à ce que le test devienne positif.

A partir de ce moment, effectuer des tests toutes les minutes sans ajout de solution.

Si l'auréole disparaît avant la 5è min, procéder à de nouvelles injections de 2 à 5 cm3,

chaque addition étant suivie d'essais effectués de minute en minute

L'essai est terminé lorsque le test reste positif pendant 5 min. Noter le volume total V

de solution nécessaire pour atteindre l'adsorption totale.

5) Calculs et expression des résultats

Les grandeurs mesurées au cours de l'essai sont :

m1 : Masse humide de l'échantillon constituant la première prise d'essai (en grammes)

m2 : Masse humide de l'échantillon servant au calcul de la teneur en eau (en grammes)

m3 : Masse sèche de l'échantillon m2 (en grammes)

V : Volume de la solution de bleu de méthylène utilisé (en centimètres cubes)

La valeur au bleu du matériau testé est:

0

100B

VBS Cm

= × ×

Avec VBS est la valeur de bleu de méthylène d'un sol

B = masse de bleu introduite = V * 0,01

C = Proportion de la fraction 0/5 mm

m0 = masse sèche de la prise d'essai = m1 / (1+w)

w = teneur en eau de l'échantillon = (m2 - m3) / m3



Chapitre III- LES LES LES LES ESSAIS DE COMPORTANCE ET ESSAIS DE COMPORTANCE ET ESSAIS DE COMPORTANCE ET ESSAIS DE COMPORTANCE ET

PORTANCEPORTANCEPORTANCEPORTANCE DUDUDUDU SOLSOLSOLSOL

I- ESSAI DE COMPACTAGE : ESSAI PROCTOR (Norme à

consulter : NF P 94-093)

Quel que soit le procédé utilisé pour corroyer une terre, passage d’engins, de rouleaux,

damage manuel ou mécanique, etc., la densité finale du sol ainsi transformé dépend de la

teneur en eau.

1) Description

Le compactage permet de diminuer les vides dans le sol et d’augmenter ainsi sa

résistance à la déformation.

Les caractéristiques sont la teneur en eau qui doit être optimale et le poids volumique

sèche maximal.

On distingue deux (2) types d’essai Proctor :

� Essai Proctor normal (OPN) utilisé pour la construction des digues, de la route

à faible trafic, barrage, etc. Pour l’essai, la masse de la dame est de 2,5 kg, son

hauteur de chute est de 25 cm, le moule est de diamètre 12 cm et de hauteur 12

cm ;

� Essai Proctor modifié (OPM) pour la route à forte trafic. Pour l’essai, la masse

de la dame est de 4,5 kg, son hauteur de chute est de 35 cm, le moule est de

diamètre 15 cm et de hauteur 15 cm.

Les deux (2) essais sont identiques dans leur principe, seules diffèrent les valeurs des

paramètres qui définissent l’énergie de compactage appliquée.

On réalise 5 opérations avec une teneur en eau croissante de 2% entre chaque

opération. En observant tous les résultats, on passe au traçage de la courbe appelée « courbe

Proctor » reliant la variation du poids volumique sec en fonction de la teneur en eau.

On détermine alors, d’après cette courbe, la valeur de la teneur optimale Wopt qui

correspond au poids volumique sec maximalmaxdγ .



2) Matériel utilisé

a) MOULE

C'est un tube métallique cylindrique, ouvrable en deux demi-coquilles que l'on peut fixer sur

une base, et muni d'une hausse.

Figure 9 : moule PROCTOR

Il existe 2 moules : le moule PROCTOR, utilisable pour les sols fins

le moule C.B.R., utilisé le plus souvent.

Moule D (mm) H (mm)

PROCTOR 101,6 116,5

C.B.R. 152 152,5 dont disque d'espacement, épaisseur 36 mm soit

hauteur utile = 116,5 mm

Tableau n° 3 : Dimension standard des moules Proctor et CBR (voir ouvrage [1]).

b) DAME

Deux (2) dames sont utilisées en fonction de l'intensité de compactage désiré :

La dame P.N. pour l'essai PROCTOR NORMAL

La dame P.M. pour l'essai PROCTOR MODIFIE



Type φ (mm) Masse (g) Hauteur de chute (mm)

P.N. 50 2490 305

P.M. 50 4535 457

Tableau n° 4 : Les dimensions standard de chaque dame (voir ouvrage [1]).

Figure 10: les matériels pour la réalisation de l’essai Proctor.

3) Conditions de compactage

L'énergie de compactage dépend de la dame et du moule utilisés.

On fait varier le nombre de couches de remplissage, et le nombre de coups de dame par

couches:

• Essai PROCTOR NORMAL : remplissage en 3 couches.

• Essai PROCTOR MODIFIE : remplissage en 5 couches.

Pour que toute la surface soit uniformément touchée, on compactera ainsi:

• Moule PROCTOR : 3 cycles de 8 coups répartis, plus un dernier coup

au centre, soit 25 coups par couche.

• Moule C.B.R. : 8 cycles de 7 coups répartis, six approximativement

tangents à la périphérie et le 7è au centre, soit 56 coups par couche.



Les quantités approximatives de matériaux à introduire par couche sont les suivantes:

Moule Essai P.N.

(3 couches)

Essai P.M.

(5 couches)

PROCTOR 650 g 400 g

C.B.R. 1700 g 1050 g

Tableau n° 5 : Quantités approximatives de matériaux (voir ouvrage [1]).


L’essai Proctor est nécessaire pour identifier les matériaux et pour définir les

spécifications de compactage lors de la construction des remblais et des couches de forme.

Lorsqu’on rencontre des matériaux friables tels que : craies, marnes, schistes, grès et

calcaires tendres etc., l’essai nécessite une interprétation spécifique. Et si l’échantillon

contient beaucoup des éléments supérieurs à 20mm, on procède au calcul de correction.

Pour la prise de l’échantillon, on prend entre 15kg à 100kg suivant la granularité du

matériau, car il est n’est pas autorisé de réutiliser le même matériau pour la détermination de

plusieurs points de la courbe Proctor.

En commençant l’essai, il faut que le matériau doive avoir son état hydrique jugé

suffisamment sec, alors il est nécessaire de le sécher soit à l’air soit à l’étuve réglé à 50°C au

maximum. Puis on passe au tamisage du matériau et à l’opération de quartage.

Pour les compactages, le matériau est humidifié par addition progressive de la quantité

d’eau puis malaxée.

Compactage :

Compacter la première couche à l’aide de la dame normal ou modifiée selon le cas, en

appliquant 55 coups bien repartis sur la totalité du moule (en répétant 7 fois le cycle suivant 6

coups adjacents entre eux sur la paroi et le septième coup au centre).

Scarifier légèrement la surface compactée à l’aide de la truelle et introduire

successivement la deuxième couche puis recommencer les mêmes opérations de compactage

et ainsi de suite jusqu’à la cinquième (5ème) couche.



Quand la compactage de la dernière couche est terminée, on enlève la hausse, on a

constaté que la hauteur du matériau a dépassé au niveau supérieur du moule à environ 1cm

qu’on arase à l’aide de la règle à araser en partant du centre vers l’extérieur, et pour nettoyer

les parois du moule utiliser le pinceau.

On va peser le moule à 5grammes près après avoir enlever l’embase et le disque. Pour

déterminer la teneur en eau, on prélève 2 échantillons de la partie supérieure de l’éprouvette

compactée, le second dans la partie inférieure.

Après étuvage à105°C, peser et faire la moyenne avant de démouler l’éprouvette à

l’aide de marteau en bois et d’un burin.

5) Expression des résultats

Pour chaque éprouvette compactée il convient de calculer :

- La teneur en eau ;

- Le poids de matériau sec contenu dans le moule ;

- Le poids volumique du matériau sec en tenant compte du volume réel du

moule utilisé, déterminé à partir de mesures géométriques réalisées à

0,1mm près.

En obtenant toutes les résultats, on passe au traçage de la courbe appelée « Courbe

Proctor » reliant la variation du poids volumique sec en fonction de la teneur en eau. La

courbe de compactage présente un maximum de densité sèche ( maxdγ ) pour une teneur en eau

optimale (Wopt). Le plan est borné à droite par l’hyperbole (dite courbe de saturation) définie

par la relation paramétrique suivant :

3............... .. 1 /r sw

sr

w

Sd avec T m

s W

γγ γγγ

×= =+

Etablies pour :

Sr = 100 et 80 %/m3

Et pour :

γs = 2,70 T/m3 (estimée ou mesurée)



• Calcul de la teneur en eau W exprimée en [%] :

W = 100×Ps

Pe

Avec Pe : poids d’eau dans le sol, en kN ;

Ps : poids des particules, en kN.

• Poids volumique sec γd : c’est le rapport du poids de particule au volume total de

l’échantillon étudié, en kN/m3.

γd =V

Ps

L’essai est fait au laboratoire sur les matériaux inférieurs à 5 mm.

De toute façon la correspondance entre la réalisation d’une densité par un engin sur place ou

la norme Proctor au laboratoire doit être assurée par les essais in situ dont les résultats sont

utilisés ultérieurement pour le contrôle d’exécution.

ur l’identification des sols, on peut dire que :

� maxdγ < 16 kN/m3 : on a un mauvais sol ;

� 18 kN/m3 < maxdγ < 19 kN/m3 : un sol convenable ;

� maxdγ > 20 kN/m3 : un sol excellent.

Figure 11 : exemple de courbes Proctor normal et modifié



Interprétation de la courbe

On a appliqué une énergie constante sur les différents essais qu’on a effectués à l’aide d’une

dame normalisée. Dans ce cas on observe que :

Si la teneur en eau est plus basse, le sol contient une certaine quantité des vides qu’on

pourra encore diminuer en additionnant de l’eau et en malaxant à nouveau;

Si l’on augmente progressivement la teneur en eau, la densité sèche continue à croitre.

A ce moment on atteint la valeur maximum de la densité sèche qui correspond à une teneur

en eau optimum.

Quand on augmente encore la quantité d’eau, l’eau ajouté ne peut plus trouver sa

place, alors les particules de terre ne peuvent plus se serrer autant les unes contre les autres,

et nécessairement la densité sèche diminue.

Au fur et à mesure qu’on ajoute de l’eau, cette densité sèche continue à décroitre

jusqu’à ce que la terre obtienne un caractère plastique à tel point qu’on ne puisse plus la

compacter.

Influence des cailloux sur la densité sèche et la teneur en eau optimum

Des corrections sont à apporter à la teneur en eau optimum et au poids volumique sec

maximal dans le cas où les matériaux contiennent des cailloux (éléments supérieurs à 20 mm).

Les formules de correction pour le poids volumique sec ne sont applicables que pour un

pourcentage m d’éléments supérieurs à 20 mm inférieur ou égal à 25% (m25%≤ ).

Correction de la teneur en eau

Par hypothèse, on néglige la quantité d’eau retenue par les éléments supérieurs à 20 mm.

Alors la teneur en eau corrigée W’ tenant compte des éléments supérieurs à 20 mm est la

suivante :

' (1 )100

mW W= −

Avec :

• W : teneur en eau optimale de l’essai Proctor, en % ;

• m: pourcentage pondéral du refus à 20 mm, en %.



Correction du poids volumique sec maximal

On suppose que les éléments supérieurs à 20mm flottent dans la fraction fine (m25%≤ ).

Le poids volumique sec corrigé γd’ est donné par la formule :

max

'max

1 ( 1)100

dd

d

s

m

γγγγ

=+ −

Avec :

• maxdγ : poids volumique sec optimum Proctor ;

• m: pourcentage pondéral du refus à 20 mm, en % ;

• γs : poids volumique des grains solides des éléments supérieurs à 20 mm.

II- ESSAI CBR (Californian Bearing Ratio)

Cet essai permet d’évaluer la résistance des sols au poinçonnement en mesurant les

forces à appliquer sur un poinçon cylindrique pour le faire pénétrer à vitesse constante dans

une éprouvette de matériau.

On a comme type d’indice :

- Indice Portant immédiat (IPI) ;

- Indice CBR immédiat ;

- Indice CBR après immersion.

Pour la détermination de l’indice CBR de dimensionnement de chaussée, les

caractéristiques suivantes sont souvent retenues :

- Teneur en eau : Wopt ;

- Masse volumique sèche maxdγ ;

- Etat de saturation qui est obtenu après quatre jours d’immersion.

Avant d’effectuer l’essai CBR, il faut donc faire l’essai Proctor pour déterminer la

teneur en eau optimum qui sera la teneur en eau de moulage de l’essai CBR. Il faut déterminer

également la teneur en eau naturel avant moulage du matériau à étudier pour pouvoir

apprécier la quantité d’eau qu’il faudra ajouter au matériau pour l’amener à la teneur en eau

optimum de l’essai Proctor.



L’eau joue un rôle important sur la capacité portante des sols, le poinçonnement est

réalisé soit à la teneur en eau naturelle, soit une teneur en eau déterminé après imbibition ou

après saturation.

Pour l’indice Portant Immédiat, on retient comme caractéristique d’état :

• La teneur en eau où on veut évaluer l’aptitude du matériau à supporter

la circulation des engins;

• La masse volumique du sol sec correspondant à la valeur obtenue lors

du compactage à la teneur en eau considérée, à l’énergie Proctor normal pour le sol, et à

l’énergie Proctor modifié dans le cas d’un matériau d’assise de chaussée.

On prépare une série d’échantillon compacté avec la teneur en eau optimale. Les

échantillons sont poinçonnés soit directement soit après 4 jours d’immersion selon l’objet de

l’essai. On trace une courbe de pression en fonction de l’enfoncement du piston.

Sur cette courbe on trouve les forces correspondantes aux enfoncements de 2,5mm et

5mm, ensuite on calcule les indices de portance ou indice CBR tel que :

Indice CBR = max (3,705,2P

; 1,105

0,5P)×100

70,3 et 105,1 en kgf/cm², pression provoquant les mêmes enfoncements dans les matériaux de

référence qui est le tout-venant de concassage.

Calculs et résultats

Reporter sur un graphe effort – déformation (force et pénétration) les valeurs de

poinçonnement mesurées pour les enfoncements prévus.

Si la courbe présente une concavité vers le haut au démarrage, il y a lieu de corriger

l'origine de l'échelle des enfoncements.



Figure 12 : Courbe donnant les valeurs de poinçonnement

Avec P2, 5 = ²......

...'.

cmenpistonSection

kgenFtenfoncemendEffort =

3,19

.. 5,2FEffort

P5 = ²......

...'.

cmenpistonSection

kgenFtenfoncemendEffort =

3,19

.. 5FEffort



On a alors,

Indice portant CBR à 2,5 mm =(2,5)

1001351

F ×

Indice portant CBR à 5,0 mm = (5,0)

1002026,5

F ×

Pour le plate forme de terrassement : CBR > 0 ;

Pour le remblai de fondation : CBR > 30 ;

Pour la couche de base : CBR > 80.

Photo 3: L’appareil pour effectuer l’essai CBR.



Chapitre IV- DENOMINATION ET DENOMINATION ET DENOMINATION ET DENOMINATION ET CLASSIFICATION CLASSIFICATION CLASSIFICATION CLASSIFICATION

DES SOLSDES SOLSDES SOLSDES SOLS

I- INTRODUCTION

On appelle « sol » la partie meuble de l’écorce terrestre qui peut être séparé simplement par

agitation dans l’eau. Nous avons affecté au sol un symbole pour faciliter son identification

pendant cette étude.

Classer un sol consiste à l’identifier grâce à des mesures quantitatives et à lui donner un nom

afin de le rattacher à un groupe de sol de caractéristiques semblables.

Les critères retenus pour la dénomination du sol reposent sur une appréciation faite par le

sondeur à partir de l’aspect visuel, de la couleur, de la grosseur des grains et éventuellement

de l’odeur.

II- DENOMINATION DES SOLS DANS LE DOMAINE

GEOTECHNIQUE

1) Dénomination suivant la granularité

La répartition granulométrique des composantes d’un sol est le critère le plus utilisé pour la

dénomination d’un sol.

Les dimensions des grains sont appréciées visuellement par comparaison aux ouvertures d’un

tamis normalisé.



Tableau n° 6 : Dénomination adoptées en fonction de la grosseur des grains

On a classifié deux grandes catégories de sol, illustrées par le tableau ci-après, les sols

pulvérulents et les sols cohérents.

Tableau n° 7 : Caractéristiques des sols pulvérulents et des sols cohérents

d < 2µm argile

2µm < d < 20µm Limon

20µ < d < 0,2 mm Sable fin

0,2 mm < d < 2 mm Sable grossier

2 mm < d < 20 mm Gravier

d > 20 mm cailloux

Sols Pulvérulents ou granulaire ou grenus Cohérents ou fins

Particules

Grains Proportion notable des particules fines à très fines

Forme régulière Forme irrégulière

Altération physico-mécanique Altération physico-chimique

Liaison particule-eau

Faible ou nulle. Eau libre Forte. Eau liée. Existence d’une couche d’eau absorbée

Pas d’influence de :

La nature minéralogique des particules ;

Des électrolytes de l’eau libre

Influence de :

La nature minéralogique des particules ;

Des électrolytes de l’eau libre

Force de liaison Force de pesanteur prépondérante

Force de pesanteur

Force d’attraction moléculaire et électrostatique

prépondérantes à courte distance.



2) Dénomination selon la teneur en matières organiques

Le nom est donné dans le tableau suivant à l’issue d’essais selon les normes P 94-058,

NF P 94- 055, XP P 94-047.

Teneur en matières organiques CMO, (%) Qualificatif

CMO 3≤ Non organique

3< CMO ≤ 10 Faiblement organique

10< CMO ≤ 30 Moyennement organique

CMO > 30 Très organique

Tableau n° 8 : Qualificatif selon la teneur en matières organiques

3) Selon la résistance

Le tableau ci-après traduit la fermeté d’un sol par référence à sa cohésion non drainée et par

l’aperçu de la résistance apparent du sol.

Sol Cohésion non drainée Cu

[kPa] Essai simplifié

Très mou <20 S’échappe entre les doigts par une pression.

Mou 20 à 40 Peut être pétri par une légère pression des doigts.

Plastique 40 à 75 Peut être pétri par une forte pression des doigts.

Ferme 75 à 150 Ne peut être pétri par les doigts, le pouce y marque une empreinte.

Très ferme 150 à 300 Rayé par l’ongle.

Dur >300 Difficilement rayé par l’ongle.

Tableau n° 9 : description sommaire des sols



4) Selon la compacité

L’indice de compacité ID ou indice de densité relative représente l’état dans lequel se trouve

un sol sableux par rapport à ses états le plus dense possible et le plus lâche possible en

relation avec sa résistance mécanique.

Etat du sol ID [sans unité]

Très lâche ID ≤ 0,2

Lâche 0,2 < ID ≤ 0,4

Moyennement dense 0,4 < ID ≤ 0,6

Dense 0,6 < ID ≤ 0,8

Très dense ID > 0,8

Tableau n° 10 : dénomination selon l’indice de densité relative.

5) Selon la densité

L’état du sol peut être complété en se référant à sa masse volumique sèche selon le tableau 7.

Etat Masse volumique ρd, [T/m3]

Peu dense ρd ≤ 1,6

Dense 1,6 <ρd ≤ 1,8

Très dense ρd > 1,8

Tableau n° 11 : dénomination selon la densité

Ce tableau correspond à des sols non évolutifs et dont la masse volumique des grains est de

l’ordre de 2,7 T/m3 ne comportant pas de pores fermés dans leur masse solide.



6) La plasticité

Les éléments inférieurs à 400 µm contenus dans un sol sont caractérisés au moyen des limites

d’Atterberg et de l’indice de plasticité.

Indice de plasticité IP, (%) Qualificatif

Ip ≤ 12 Non plastique

12 < Ip ≤ 25 Peu plastique

25 < Ip ≤ 40 Plastique

Ip >40 Très plastique

Tableau n° 12 : dénomination selon la plasticité

7) La consistance

L’indice de consistance situe la teneur en eau w mesurée sur la même fraction

granulométrique que les limites d’Atterberg, par rapport aux limites d’Atterberg.

Ic = L

p

W W

I

−

Etat solide Etat plastique Etat liquide

Sans Avec

Retrait Retrait

W

0 WR WP WL (teneur en eau)

Figure 13 : état d’un sol en fonction de sa teneur en eau.



consistance Ic [sans unité]

Liquide < 0

Très molle >0 et < 0,25

Molle >0,25 et < 0,5

Ferme >0,5 et < 0,75

Très ferme >0,75 et < 1

dure >1

Tableau n° 13: dénomination en fonction de l’indice de consistance

8) La saturation

Le matériau est considéré :

Comme saturé si Sr= 1 alors e.ρw = w.ρs

Comme non saturé si Sr<1 alors Sr = s

w

w

e

ρρ

××



III- CLASSIFICATION SELON LES CARACTERISTIQUES

GEOTECHNIQUES DES SOLS

Il existe trois types de classification qui sont la plus utilisée:

� La classification par LPC;

� La classification HRB ;

� La classification GTR.

- La classification des laboratoires des ponts et chaussées (L.P.C.) s’appuie essentiellement

sur l’analyse granulométrique et sur les caractéristiques de plasticité de la fraction fine,

complété par des essais simples (couleur, odeur, effet de l’eau, etc.).

Cette classification est inadéquate pour les tourbes et les marnes car il n’y a aucune relation

entre leur granulométrie et leurs propriétés ;

- La classification HRB (Hyhway Research Board) est basée à la fois sur la granulométrie

simplifiée (tamis de 2 mm, 0,50mm, 0,08mm) ainsi que sur la limite de liquidité et l’indice de

plasticité ;

- La classification GTR (Guide Technique pour la Réalisation des remblais et des couches

de forme) est aussi très largement répandue. Elle est utilisée dans les travaux de terrassement.

Les sols sont désignés par le nom de la portion granulométrique prédominante qualifiée par

un adjectif relatif aux portions secondaires.

1) CLASSIFICATION LPC

a) Pour les sols grenus

La classification de LCPC (Laboratoire centrale des ponts et chaussées) est la plus utilisée

pour les sols grenus. Elle permet de donner un nom au sol en fonction de la quantité des

éléments fins et de la position des limites d’Atterberg dans la ligne A.

Les sols sont dits grenus lorsqu’ils possèdent plus de 50% des éléments >0,80mm.



Lorsque les pourcentages des fines (éléments < 0,08mm) se trouvent entre 5% et 12%, on

utilise un double symbole.

Tableau n° 14 : classification LPC pour les sols grenus

b) Pour les sols fins

La classification des sols fins utilise les critères de plasticité liés aux limites d’Atterberg.

Elle est précisée dans le diagramme de plasticité ci-après.

Désignation géotechnique Définitions Symboles Conditions

GRAVES

Grave propre bien graduée

Plus de 50% des

éléments >80µm ont

un diamètre >2mm

Moins de 5%

d’éléments

<80µm

Gb

(GW)

Cu > 4

Et 1 < Cc < 3

Grave propre mal graduée Gm

(GP)

Une des conditions de Gb non

satisfaite

Grave limoneuse Plus de 12%

d’éléments

<80µm

GL

(GM)

Limite d’Atterberg au- dessous de la

ligne A

Grave argileuse GA

(GC)

Limite d’Atterberg au- dessus de la

ligne A

SABLES

Sable propre bien graduée

Plus de 50% des

éléments >80µm ont

un diamètre <2mm

Moins de 5%

d’éléments

<80µm

Sb

(SW)

Cu > 6

Et 1 < Cc < 3

Sable propre mal graduée Sm

(SP)

Une des conditions de Sb non

satisfaite

Sable limoneuse Plus de 12%

d’éléments

<80µm

SL

(SM)

Limite d’Atterberg au- dessous de la

ligne A

Sable argileuse SA

(SC)

Limite d’Atterberg au- dessus de la

ligne A



Figure 14 : Abaque de plasticité de Casagrande

On a un diagramme qui a pour abscisse la limite de liquidité WL et pour ordonnée l’indice de

plasticité. On obtient la ligne A dans le repère et cette ligne a pour équation :

Ip = 0,73 (WL – 20)

La nature et la plasticité du sol sont obtenues à partir des différentes positions par rapport à la

ligne A.

On définit quatre grandes catégories principales :

o Les limons très plastiques : Lt ;

o Les limons peu plastiques : Lp ;

o Les argiles très plastiques : At ;

o Les argiles peu plastiques : Ap.



2) CLASSIFICATION HRB (Highway Research Board)

Cette classification permet de connaître la qualité du sol, qui est qualifié d’excellent à

mauvais. Les paramètres de cette classification sont : WL et Ip en fonction de différentes

fractions de pourcentage passant à 2 mm, 0,5 mm, et 0,080 mm.

Le tableau de référence est le suivant :

Tableau n°16 : Tableau de référence pour la classification HRB

Etat %passant

à 2mm

%passant

à 0,5mm

%passant

à 0,08mm WL IP

Groupes et sous

groupes de

classification

Nature

Excellent

à bon

0 à 50 0 à 30 0 à 15 - 0 à 6 A-1 A-1-a Pierre- gravier-

sable 0 à 50 0 à 30 0 à25 - 0 à 6 A-1 A-1-b

- 50 à 100 0 à 10 - 0 A-3 Sable fin

- - 0 à 35 0 à 40 0 à 10

A-2

A-2-4

Gravier et sable

limoneux ou

sable argileux

- - 0 à 35 40 à 100 0 à 10 A-2-5

Passable à

mauvais

- - 0 à 35 0 à 40 0 à 10 A-2-6

- - 0 à 35 40 à 100 0 à 10 A-2-7

- - 35 à 100 0 à 40 0 à 10 A-4

Sol limoneux

- - 35 à 100 0 à 40 0 à 10 A-5

- - 35 à 100 0 à 40 >10 A-6

Sols argileux - - 35 à 100 40 à 100 <WL - 30

A-7

A-7-5

- - 35 à 100 40 à 100 >WL - 30 A-7-6



3) CLASSIFICATION SELON LA NORME NF P 11 – 300 OU G.T.R.

Le GTR : Guide Technique pour la Réalisation des remblais et des couches de forme.

Les sols sont classés d’après leur nature, leur état et leur comportement.

Les paramètres de nature sont : la granularité, l’indice de plasticité et la valeur au bleu de

méthylène. Ce sont des paramètres qui ne varient pas ou peu ni dans le temps, ni pendant les

manipulations.

Comme paramètre de nature on a :

a) La granularité :

La dimension maximale des plus gros éléments contenus dans le sol a pour seuil de retenu de

50 mm. Cette valeur permet de distinguer les sols fins, sableux et graveleux ( 50mm≤ ) des

sols grossiers.

Le pourcentage des fines (% de fines) permet de distinguer les sols riches en fines des sols

sableux et graveleux. Ce paramètre a pour seuils de retenus :

• 35% : les sols ont un comportement assimilable à celui de leur fraction fine si son

pourcentage de fines est au-delà de ce seuil de 35%.

• 12% : est le seuil conventionnel pour la distinction entre les matériaux sableux et

graveleux pauvres ou riches en fines.

Le tamisât à 2 mm permet de distinguer les sols à tendance sableuse ou à tendance graveleuse.

b) L’indice de plasticité Ip

Ce parametre caractérise l’argilosité des sols.

• Ip = 12 : limite supérieure des sols faiblement argileux ;

• Ip = 25 : limite supérieure des sols moyennement argileux ;

• Ip = 40 : limite entre sols argileux et très argileux.

c) La valeur de bleu méthylène VBS

Il s’agit d’un autre paramètre permettant de caractériser l’argilosité du sol.

On détermine la VBS (valeur de bleu du sol) à partir de l’essai au bleu de méthylène à la tache

sur une fraction 0/2 mm. La valeur trouvée est rapportée à la fraction 0/50 mm par une règle

de proportionnalité.



• 0,1 : Seuil en dessous duquel on peut considérer que le sol est insensible à l’eau. Ce

critère doit être complété par la vérification du tamisât à 0,80 mm qui doit être ≤ 12% ;

• 0,2 : seuil au-dessus duquel apparaît à coup sur la sensibilité à l’eau ;

• 1,5 : Seuil distinguant les sols sablo-limoneux des sablo-argileux ;

• 2,5 : Seuil distinguant les sols limoneux peu plastique des sols limoneux de plasticité

moyenne ;

• 6 : Seuil distinguant les sols limoneux des sols argileux ;

• 8 : Seuil distinguant les sols argileux des sols très argileux.

Concernant les paramètres d’état, il s’agit des paramètres qui ne sont pas propres au sol, mais

en fonction de l’environnement dans lequel il se trouve.

Pour les sols meubles sensibles à l’eau, on considère uniquement l’état hydrique car son

importance est capitale vis-à-vis de tous les problèmes de remblai et de couche de forme.

Les différends états hydriques considérés :

- Etat très humide (th) : l’humidité est très élevé, le sol ne peut plus être réutilisable dans

les conditions technico-économiques normales ;

- Etat humide (h) : l’état d’humidité est élevé, le sol peut être réutilisé en prenant des

dispositions particulières (aération, traitement, etc.) estimées comme normales ;

- Etat d’humidité moyenne (m) : Etat d’humidité optimale ayant un minimum de

contraint pour la mise en œuvre ;

- Etat sec (s) : faible humidité mais autorisant encore la mise en œuvre en prenant des

dispositions particulières comme arrosage, sur compactage, etc. ;

- Etat très sec (ts) : humidité très faible n’autorisant plus la réutilisation du sol.

d) Tableaux de classification des sols (GTR)

La classification des sols est repartie entre quatre (4) classes :

� Classe A : sols fins ;

� Classe B : sols sableux et graveleux avec fines ;

� Classe C : sols comportant des fines et des gros éléments ;

� Classe D : sols insensibles à l’eau.



Tableau n° 15: CLASSIFICATION DES SOLS FINS CLASSE A

CLASSEMENT SELON LA NATURE CLASSEMENT SELON L’ETAT HYDRIQUE

Paramètres de nature

Premier niveau de classification classe

Paramètre de nature

Deuxième niveau de classification

Sous classe fonction de la

nature Paramètres d’etat

Sous classe

fonction de l’état

Dmax ≤ 50 mm et Tamisat à

80µm>35%

A

Sols

fins

VBS ≤ 2,5(*)

ou

Ip ≤ 12

A1

Limon peu plastiques, lœss,

silts, alluvionnaires, sables

fins peu pollués, arènes peu

plastique…

IPI(*) ≤ 3 ou Wn ≥ 1,25 WOPN A1th

3 < IPI(*) ≤ 8 ou 1,10 ≤ Wn < 1,25 WOPN A1h

8 < IPI ≤ 25 ou 0,9WOPM ≤ Wn < 1,1 WOPN A1m

0,7WOPM ≤ Wn < 0,9 WOPN A1s

Wn < 0,7 WOPN A1ts

12 < Ip ≤ 25(*)

ou

2,5 <VBS≤ 6

A2

Sables fins argileux, limons,

argiles et marnes peu plastique

arènes…

IPI(*) ≤ 2 ou Ic(*) ≤ 0,9 ou Wn ≥ 1,25 WOPN A2th

2 < IPI(*) ≤ 5 ou 0,9≤ Ic(*)< 1,05 ou 1,1 ≤ Wn < 1,3 WOPN A2h

5<IPI≤ 15ou 1,05≤ Ic(*)<1,2 ou 0,9WOPM ≤ Wn < 1,1 WOPN A2m

1,2<IC ≤ 1,4 ou 0,7WOPM ≤ Wn < 0,9 WOPN A2s

IC > 1,3 ou Wn < 0,7 WOPN A2ts

25 < Ip ≤ 40(*)

ou

6 <VBS≤ 8

A3

Argiles et argiles marneuses,

limons très plastiques…

IPI(*) ≤ 1 ou Ic(*) ≤ 0,8 ou Wn ≥ 1,4 WOPN A3th

1 < IPI(*) ≤ 3 ou 0,8≤ Ic(*)< 1 ou 1,2WOPN≤ Wn < 1,4 WOPN A3h

3<IPI≤ 10ou 1≤ Ic<1,15 ou 0,9WOPM ≤ Wn < 1,2 WOPN A3m

1,15<IC ≤ 1,3 ou 0,7WOPM ≤ Wn < 0,9 WOPN A3s

IC > 1,3 ou Wn < 0,7 WOPN A3ts

Ip > 40

Ou

VBS > 8

A4

Argiles et argiles marneuses,

très plastiques…

Valeur des paramètres d’état, à définir à l’appui d’une étude

spécifique

A4th

A4h

A4m

A4s

(*) Paramètres dont le choix est à privilégier



Tableau n° 16: CLASSIFICATION DES SOLS SABLEUX OU GRAVELEUX, AVEC FINES CLASSE B

Classification à utiliser pour les remblais et les couches de forme

Classement selon la nature Classement selon l’état hydrique Classement selon le comportement


Premier niveau de

classification

classe Paramètres de nature

Deuxième niveau de

classification

Sous classe

fonction de

nature

Paramètres d’état Sous classe

fonction de

l’état

Paramètres de

comportement

Sous classe fonction du

comportement

Dmax ≤ 50 mm et

Tamisat à 80µm≤ 35%

B

Sols

sableux et

graveleux

avec fines

Tamisat à 80 µm ≤ 12%

Tamisat à 2mm > 70%

0,1≤ VBS≤ 0,2

B1

Sables

silteux…

Matériaux généralement insensibles à

l’eau

FS ≤ 60

FS > 60

B11

B12



VBS > 0,2

B2

Sable

argileux

(peu

argileux)…

IPI(*) ≤ 4 ou

Wn ≥ 1,25WOPN

B2th FS ≤ 60

FS > 60

B21th

B22th

4 < IPI(*) ≤ 8 ou 1,10

WOPN≤ Wn<1,25 WOPN

B2h FS ≤ 60

FS > 60

B21h

B22h

0,9WOPN≤ Wn<1,1WOPN B2m FS ≤ 60

FS > 60

B21m

B22m

0,5WOPN≤ Wn<0,9WOPN B2s FS ≤ 60

FS > 60

B21s

B22s

Wn<0,5WOPN B2ts FS ≤ 60

FS > 60

B21ts

B22ts



0,1≤ VBS≤ 0,2

B3

Graves

silteuses..

Matériaux généralement insensibles à

l’eau

LA ≤ 45 et

MDE ≤ 45 B31

LA>45 et

MDE>45 B32

(*) Paramètres dont le choix est à privilégier



Tableau n° 17: CLASSIFICATION DES SOLS SABLEUX OU GRAVELEUX, AVEC FINES CLASSE B (suite)

Classification à utiliser pour les remblais et les couches de forme

Classement selon la nature Classement selon l’état hydrique Classement selon le comportement

Paramètres de nature Premier niveau de classification

classe Paramètres de nature Deuxième niveau de

classification


nature

Paramètres d’état Sous classe fonction de l’état

Paramètres de comportement Sous classe fonction du comportement

Dmax ≤ 50 mm et Tamisat à

80µm≤ 35%

B Sols

sableux et graveleux avec fines

Tamisât à 80 µm ≤ 12% Tamisât à 2mm > 70% VBS >

0,2

B4 Graves argileuses (peu argileuses)….

IPI(*) ≤ 7 ou Wn ≥ 1,25 WOPN B4th LA ≤ 45 et MDE ≤ 45 LA >45 et MDE > 45

B41th B42th

7< IPI(*) ≤ 7 ou 1,10 WOPN≤ Wn < 1,25 WOPN B4h LA ≤ 45 et MDE ≤ 45 LA >45 et MDE > 45

B41h B42h

0,9 WOPN≤ Wn < 1,10 WOPN B4m LA ≤ 45 et MDE ≤ 45 LA >45 et MDE > 45

B41m B42m

0,6 WOPN≤ Wn < 0,9 WOPN B4s LA ≤ 45 et MDE ≤ 45 LA >45 et MDE > 45

B41s B42s

Wn < 0,6 WOPN B4ts LA ≤ 45 et MDE ≤ 45 LA >45 et MDE > 45

B41ts B42ts

Tamisât à 80 µm compris entre 12 et 35%

Tamisât à 2mm≤ 70% VBS

<1,5(*) ou Ip ≤ 12

B5 Sables et graves très silteux…

IPI(*) ≤ 5 ou Wn ≥ 1,25 WOPN B5th LA ≤ 45 et MDE ≤ 45 LA >45 et MDE > 45

B51th B52th

5< IPI(*) ≤ 7 ou 1,10 WOPN≤ Wn < 1,25 WOPN B5h LA ≤ 45 et MDE ≤ 45 LA >45 et MDE > 45

B51h B52h

12 < IPI(*) < 30ou

0,9 WOPN≤ Wn < 1,10 WOPN B5m LA ≤ 45 et MDE ≤ 45

LA >45 et MDE > 45

B51m B52m

0,6 WOPN≤ Wn < 0,9 WOPN B5s LA ≤ 45 et MDE ≤ 45 LA >45 et MDE > 45

B51s B52s

Wn < 0,6 WOPN B5ts LA ≤ 45 et MDE ≤ 45 LA >45 et MDE > 45

B51ts B52ts

Tamisât à 80 µm compris entre 12 et 35%, VBS > 1,5(*)

ou Ip ≤ 12

B6 Sables et graves argileux à très

argileux

IPI(*) ≤ 4 ou Wn ≥ 1,3 WOPN ou Ic≤ 0,8 B6th

4<IPI(*) ≤ 10ou0,8<Ic<1ou1,10WOPN≤ Wn<1,3WOPN B6h

10<IPI(*)<25ou1<Ic<1,2ou0,9WOPN≤ Wn(*)<1,10WOP B6m

0,7 WOPN≤ Wn < 0,9 WOPN ou 1,2 < Ic < 1,3 B6s

Wn < 0,7 WOPN ou Ic > 1,3 B6ts (*) Paramètres dont le choix est à privilégier



Tableau n° 18: CLASSIFICATION DES SOLS COMPORTANT DES FINES ET DES GROS ELEMENTS CLASSE C

Classement selon la nature

Classement selon l’état hydrique et le comportement Paramètres de nature

Premier niveau de

classification

classe Paramètres de nature

Deuxième niveau de classification


nature

Dmax > 50 mm et Tamisât à

80µm>12% ou si le tamisât

à 80µm≤ 12%, la VBS est

> 0,1

C

Sols comportant

des fines et des

gros éléments

Matériaux anguleux comportant une fraction

0/50mm >60 à 80% et matériaux roulés. La

fraction 0/50 est un sol de classe A.

C1Ai

Argiles à silex, éboulis,

moraines, alluvion

grossières…

Le sous classement, en fonction de l’état hydrique et du comportement des sols de cette classe, s’établit

en considérant celui de leur fraction 0/50mm qui peut être un sol de la classe A ou de classe B.

• 1er exemple : un sol désigné C1A2h est un sol qui est :

- Soit entièrement roulé,

- Soit entièrement ou partiellement anguleux ; sa fraction 0/50 représente plus de 60

à 80% de la totalité du matériau.

Dans les deux cas, sa fraction 0/50mm appartient à la classe A2 avec un état hydrique h.

• 2ème exemple : Un sol désigné C1B42m est un sol qui est :

- Entièrement ou partiellement anguleux ; sa fraction 0/50mm représente moins de

60 à 80% de la totalité du matériau.

La fraction 0/50mm est un sol de la classe B42se trouvant dans un état hydrique m.

Les différentes sous-classes composant la classe C sont :

C1A1 C1A3

C1A2 C1A4

C2A1 C2A3

C2A2 C2A4 Etat th, h, m, s, ou ts

C1B11 C1B31

C1B12 C1B32

C2B11 C2B31

C2B12 C2B32 Matériaux généralement insensibles à l’état

hydrique

C1B21 C1B51

C1B22 C1B52

C1B41 C1B6

C1B42

C2B21 C2B51

C2B22 C2B52

C2B41 C2B6

C2B42

Etat th, h, m, s, ou ts


0/50mm >60 à 80% et matériaux roulés. La

fraction 0/50 est un sol de classe B.

C1Bi

Argiles à silex, Argiles à

meulière, éboulis, moraines,

alluvion grossières…


0/50mm ≤ 60 à 80% et matériaux roulés. La

fraction 0/50 est un sol de classe A.

C2Ai


meulière, éboulis, biefs à

silex…


0/50mm ≤ 60 à 80% et matériaux roulés. La

fraction 0/50 est un sol de classe B.

C2Bi


meulière, éboulis, biefs à

silex…



Tableau n° 19 : CLASSIFICATION DES SOLS INSENSIBLES A L’EAU

Classification à utiliser pour les remblais et les couches de forme CLASSE D

Classement selon la nature Classement selon l’état hydrique


Premier niveau de

classification

classe


Deuxième niveau de

classification

Sous classe fonction

de la nature Valeurs seuils retenues Sous classe

VBS ≤ 0,1

Et

tamisât à 80µm≤ 12%

D

Sols insensibles à

l’eau

Dmax ≤ 50 mm et

Tamisat à 2mm>70%

D1

Sables alluvionnaires

propre, sables de dune…

Matériaux

insensibles à

l’eau ; mais leur

emploi en couche

de forme nécessite

la mesure de leur

résistance

mécanique

(LOSAngelès –

LA – et/ou Micro

Deval en présence

d’eau – MDE -)

ou Friabilité des

sables (FS)

FS≤ 60 D11

FS>60 D12

Dmax ≤ 50 mm et

Tamisat à

2mm≤ 70%

D2

Graves alluvionnaires

propre, sables…

LA ≤ 45 et

MDE ≤ 45

D21

LA>45 et MDE>45 D22

Dmax > 50 mm

D3

Graves alluvionnaires

grossière propre, dépôts

glaciaires….

LA ≤ 45 et

MDE ≤ 45 D31

LA>45 et MDE>45 D32



Figure 15 : Tableau synoptique de classification des matériaux selon leur nature



CONCLUSION [I]

Cette partie qui fait l’objet de la reconnaissance des sols en effectuant les essais du

laboratoire. Il faut alors bien maitriser toutes les techniques de reconnaissance du sol au

laboratoire afin de classer et connaître le type et la nature de sol concerné.

Alors après avoir se rappelé des caractéristiques physiques des sols et l’essai de portance du

sol, il est nécessaire de classifier le sol qui va plus particulièrement nous intéresser tout le

long de l’ouvrage.



METHODOLOGIEMETHODOLOGIEMETHODOLOGIEMETHODOLOGIE DEDEDEDE

CONTROLE DE CONTROLE DE CONTROLE DE CONTROLE DE CCCCOMPACTAGEOMPACTAGEOMPACTAGEOMPACTAGE

IN SITUIN SITUIN SITUIN SITU



Chapitre I- GENERALITEGENERALITEGENERALITEGENERALITESSSS

I- INTRODUCTION

Il est évidemment souhaitable de fonder les ouvrages sur un bon sol, mais ce n’est pas

toujours possible.

Les caractéristiques des sols cohérents sont en général très bien définies par les essais

de laboratoire sur échantillons intacts.

Il n’en est pas de même pour les sols pulvérulents, sables, et graviers ou sable fin dont

un échantillon intact est sinon impossible, du moins très aléatoire.

Les méthodes in situ qui comprennent essentiellement la méthode au sable (ou au

grain de riz), la méthode au densitomètre à membrane, la méthode au carottier et la méthode

au gammadensimètre ont été utilisées selon les dispositifs et les types de sol.

Les principes de la méthode au sable, la méthode au carottier et la méthode au

densitomètre à membrane sont fondés sur la détermination du poids spécifique apparent d’un

volume de sol prélevé. Le volume est estimé immédiatement sur le terrain alors que le poids

est évalué au laboratoire après séchage et pesée. La connaissance de ces deux variables

permet de déterminer la densité apparente selon la relation :

P

Vγ =

Soit : P est le poids sec de l’échantillon, en kN;

V est le volume de l’échantillon prélevé et séché, en m3.

La compacité « Ic » est le rapport entre la densité sèche en place et celle de référence obtenu

au laboratoire par l’essai Proctor.

maxd

d

Icγ

γ= (Sans unité)

Avec :

100100

hd W

γγ = ×+

max 100100

hd

OPMW

γγ = ×+

, en kN/m3.



Soit :

max

: . . . ;

: . . .Pr ;

d

d

densité sèche en place

densité sèche optimum octor

γγ

, en kN/m3;

γh : densité apparente in situ du matériau compacté, en kN/m3;

En ce qui concerne la méthode au gammadensimètre, le principe se fonde sur la

mesure de l’intensité atténuée N qui s’exprime selon une formule.

La valeur de la densité apparente est donc liée, non seulement au type de sol, mais aussi à la

méthode de mesure.

II- LES PARAMETRES A CONTROLER :

Lors de la réalisation de compactage sur chantier les paramètres suivants doivent être

contrôlés :

• Juste avant le compactage, on doit vérifier la teneur en eau qui doit être comparé avec

l’optimum obtenu au laboratoire, puis l’épaisseur des couches à compacter.

• Lors du compactage, on doit tenir compte du nombre de passe obtenu par la planche

d’essai.

• Après le compactage, la vérification de la compacité est obligatoire.

Il faut que la compacité du corps de remblai soit supérieure ou égal à 90% et

pour les 30 derniers centimètres il faut que la compacité soit supérieure ou égale à 95%.



Chapitre II- METHODE AU SABLEMETHODE AU SABLEMETHODE AU SABLEMETHODE AU SABLE

I- OBJET

La méthode au sable a pour but de déterminer le poids spécifique apparent (qu’on assimilera

numériquement à la densité apparente) d’un volume de sol déterminé in situ prélevé d’une

cavité.

II- PRINCIPE DE LA METHODE

La méthode au sable ou au grain de riz consiste à déterminer le volume occupé par le sol.

Une cavité est creusée dans le sol sur une surface plane taillée horizontalement. La totalité de

la terre est recueillie pour la détermination de son poids sec P (et de son humidité). La cavité

est exactement remplie de sable dont le volume versé correspond à celui de l’échantillon

prélevé.

Le poids du sable substitué permet de calculer le volume occupé par le matériau prélevé.

On peut pratiquer cette méthode pour les sols mous ou pulvérulents et elle est recommander

aussi pour les sols contenant des éléments coupants ou pointus.

III- APPAREILLAGE

En exécutant cette méthode, elle nécessite un appareil de déversement qui comprend :

- Une trémie tronconique de volume habituel de 3 à 4 litre ;

- Entonnoir équipé d’une pige permettant d’assurer une hauteur de chute constante, cet

entonnoir est conçu pour permettre sa fixation sur une plaque de base;

- La trémie et l’entonnoir sont reliés entre eux par un robinet à boisseau dont le passage

libre est de même section que celle de bec de l’entonnoir ;

- Une plaque rigide de base carrée de dimension C x C cm² (40x40 cm²) percée d’un

orifice circulaire de diamètre B adapté à la granularité du matériau, et en respectant la

règle : 2C

B> ;



- Quatre piquets d’ancrage ;

- Matériel de creusement (pelle, piochon, burin, couteau, marteau, etc.) ;

- Matériel de prélèvement (sac, feuille plastique, pinceau) ;

- Sacs de sable sec pré pesés ;

- Règle à araser ;

- Une balance de 10 kg sensible au gramme près.

Photo 4 : Densitomètre au sable

IV- METHODE D’ESSAI

1) Préparation du sable

CALIBRAGE DU SABLE

En suivant la norme, le sable utilisé dans nos études doit être prélevé sur une plage de mer. Il

subit le traitement suivant :

• Trempage dans l’eau pendant une heure et rinçage pour éliminer le sel ;

• Séchage à l’air jusqu’à ce qu’il devienne coulant et ne colle plus dans la main ;

• Premier tamisage dans un tamis de 2 mm de maille ;

• Second tamisage dans un tamis de 1 mm de maille afin d’obtenir du sable dont le

diamètre est compris entre 2 et 1 mm ;

• Récupérer le sable de diamètre inférieur à 1 mm ;

• Tamiser celui-ci dans un tamis de 0,80 mm afin d’obtenir une seconde catégorie de

sable dont le diamètre est compris entre 1 et 0,80 mm.



On obtient ainsi deux (2) classes de sable à la fin des tamisages. La deuxième classe

dimensionnelle (1 – 0,80 mm) permet de tirer le maximum de l’échantillon de sable prélevé.

NB : Pour réussir un bon calibrage, il faut :

� Un tamis de 20 cm de diamètre ;

� Procéder au tamisage du sable par petite quantité ; la couche de sable dans le tamis

doit être mince et bien étalée ;

� Eviter de forcer le passage du sable au travers de la maille du tamis, c'est-à-dire, éviter

d’exercer de pression à la main, par exemple, pour accélérer le tamisage.

Cette méthode ne s’applique ni aux sols trop secs fissurés ni aux sols trop humides lorsque

l’ouverture de la cavité de mesure s’accompagne d’une déformation. On peut utiliser aussi le

sable de rivière mais on doit le calibrer. Il peut être obtenu par tamisage à l’aide des tamis

0,40 mm et 0,315 mm.

La quantité à prévoir est de 5 kg par essai.

Le sable non concassé doit avoir les caractéristiques suivantes :

• Dmax≤ 2 mm ;

• % de fines (tamisât à 80 µm) ≤ 1% ;

• W ≤ 0,5%.

DETERMINATION DU POIDS VOLUMIQUE DU SABLE

Pour déterminer le poids volumique du sable, on prend un récipient de volume connu qui est

supérieur à 2 dm3, le remplir avec le sable au moyen de l’entonnoir muni de sa pige ; après

avoir enlevé l’appareil à déverser, on arase le sable avec la plane en prenant soin de ne pas

tasser le sable. Peser le récipient plein.

La valeur de référence retenue est la moyenne arithmétique des poids volumique déterminé

après trois remplissages successifs de ce même récipient.

Le poids volumique du sable sera exprimé par la formule :

1 2sable

P P

Vγ −=

Soit :

γsable : le poids volumique du sable, en kN/m3 ;

P1 : la moyenne des pesées du récipient d’étalonnage plein, en kN ;

P2 : le poids du récipient de l’étalonnage vide, en kN ;

V : volume du récipient d’étalonnage calculé, en m3.




a) Mesure du volume initial ou volume mort de l’appareil de déversement

Placer la plaque de base sur une surface plane sensiblement horizontale, en fixant cette plaque

avec les piquets d’ancrage (valet). Fixer l’appareil de déversement sur la plaque de base,

robinet fermé. Verser une quantité de sable P3 choisie dans la trémie sans perdre d’élément

avec robinet ouvert jusqu’à remplissage complet du volume délimité par la plaque de base et

l’entonnoir. Fermer le robinet. Il faut prendre soin de ne pas tasser le sable par choc de

vibration au moment de l’ouverture et de la fermeture du robinet.Après avoir enlever

l’appareil de déversement, récupérer le sable restant dans la trémie et le peser.

Répéter cinq fois de suite l’opération et effectuer la moyenne de mesures des poids de sable

restant : soit P4.

Le volume mort de l’appareil est donné par :

3 4

m o r ts a b l e

P PV

γ−=

Soit :

P3 : le poids du sable, trémie remplie, en kN ;

P4 : le poids de sable restant après la fermeture du robinet, en kN ;

γsable : le poids volumique du sable, en kN/m3.

b) Creusement de la cavité

Pratiquer le creusement du sol sur une profondeur de 10 à 15 cm (environ au demi-rayon du

diamètre de l’orifice) à travers l’orifice de la plaque de base. La forme de la cavité doit être

régulière.

Tout le matériau extrait du trou sera soigneusement recueilli (sans perte, et le mettre dans un

sac hermétique). Peser le matériau humide, soit P5 et déterminer sa teneur en eau naturelle.

Photo 5 : creusement de la cavité



c) Mesure du volume total (Vt)

L’appareil de déversement doit être placé au dessus de la cavité après avoir pesé la quantité de

sable. La trémie de l’appareil soit pratiquement pleine, soit P6 ce poids.

Ouvrir le robinet et laisser couler le sable jusqu’à remplissage du système, soit P7 le poids du

sable restant dans la trémie après coulage.

Calculer le poids du sable utilisé : Putilisé = P6 – P7 ;

Le volume total du sable dans la cavité est :

u ti l isét

sa b le

PV

γ=

d) Expression des résultats

Le poids volumique humide est donné par :

5h

t m ort

P

V Vγ =

−

Et le poids volumique sec par :

100

100h

d W

γγ =+

Où : W : la teneur en eau obtenue, en % ;

Pi : exprimé en kN ;

Vt et Vmort : en m3 ;

γh et γd : en kN/m3.



Chapitre III- DENSITOMETRE A DENSITOMETRE A DENSITOMETRE A DENSITOMETRE A MEMBRANEMEMBRANEMEMBRANEMEMBRANE

I- PRINCIPE DE LA METHODE

Cette méthode est destinée à déterminer le poids volumique d’un matériau en place. Cet essai

ne s’applique pas lorsque le volume de la cavité de mesure peut varier durant l’essai (sable

lâche, argile très humide, etc.). De plus cet essai est destiné particulièrement aux matériaux de

dimension Dmax inférieure à 50 mm, car l’appareil n’est pas adapté aux matériaux purement

pulvérulents, présentant de gros éléments qui risquent d’endommager fréquemment la

membrane.

L’essai consiste à creuser une cavité en recueillant complètement le matériau extrait qui sera

pesé, puis à mesurer le volume de la cavité à l’aide d’un densitomètre à membrane. C’est un

appareil permettant de plaquer une membrane sur les parois du trou creusé.

II- APPAREILLAGE

On utilise un appareil appelé ∀Densitomètre à membrane ∀ dont le corps de l’appareil est

composé d’un cylindre plexiglas de volume minimal de 3000 cm3 et d’un piston coulissant

dans le cylindre et assurant l’étanchéité à l’eau entre les deux faces. Le piston muni d’une

tige graduée équipée d’un index permettant la mesure du volume au cm3 de telle façon qu’un

déplacement égal à une graduation correspondante à une variation de 10 cm3 de volume

engendré par le piston. L’extrémité extérieure de la tige est munie d’une poignée et d’un

bouchon pour le remplissage de la cavité inférieure et d’un niveau visible appelé aussi piège à

bulle pour le contrôle du remplissage. Et à la partie inférieure du cylindre est munie d’une

couronne permettant d’une part d’assurer l’étanchéité de la membrane car la membrane est

souple, étanche, amovible, en latex ou en matériau de propriété équivalente ; d’autre part de

fixer le densitomètre sur une plaque de base ayant un orifice circulaire du même diamètre que

la membrane.

Cet appareil est complété par les accessoires suivants :



• Quatre (4) valets de fixation de la plaque de base ;

• Matériel de creusement (pelle, piochon, burin, couteau, marteau, etc.) ;

• Matériel de prélèvement (sac, feuille plastique, pinceau, etc.) ;

• Récipient étanche pouvant contenir 5 à 10 kg de matériau ;

• Balance de précision de 5 kg sensible au 0,5 g ou de 10 kg sensible au gramme.

Une graduation à vernier permet de mesurer avec précision le déplacement du piston.

Dimensions usuelles :

Surface de la section: 100 cm2,

Vernier au 1/10 de millimètre,

Précision de 1 cm3,

Si la longueur est de 30 cm, on peut donc mesurer des volumes de 3 dm3.

Photo 6: densitomètre à membrane et plaque de base.



III- METHODE D’ESSAI

1) Opération préalable

L’endroit où sera réalisé l’essai doit être dégagé de toutes parties de sol pouvant avoir

remanié, et dressé soigneusement à l’aide de couteau et de la plane de façon à épouser

parfaitement la plaque de base.

Fixer la membrane sur l’embase du cylindre ; le densitomètre doit être rempli d’eau. Pour se

faire, enlever le bouchon de la poignée et remplir avec de l’eau, de façon qu’aucune bulle

d’air ne subsiste dans le cylindre.

Vérifier l’étanchéité du dispositif.


a) Préparation du terrain et mise en place du densitomètre :

Il est nécessaire de dresser le sol à l'emplacement où on désire mesurer la masse volumique.

Ne pas laisser de cailloux ou autres éléments susceptibles de percer la membrane.Fixer

solidement la plaque de référence du densitomètre sur le sol à l'aide de chevillettes ou autres

accessoires. Enlever l'appareil afin d'ôter la plaque de protection de la membrane.

b) Mesure du volume initial ou le volume mort (V0)

La plaque de base étant bien fixée au sol, qui est sensiblement horizontal ou au moins égale à

celle de la plaque d’appui, à l’aide des valets de fixation. Le densitomètre sera placé au dessus

de cette plaque de base.

La membrane sera plaquée au sol en appuyant sur le piston jusqu’à l’obtention de la pression

désirée (supérieure ou égale à 5 kPa).

Cette opération sera sanctionnée par une lecture (V0) indiquée par le vernier coulissant de la

tige. Enlever le densitomètre.



c) Creusement de la cavité

Réaliser soigneusement un trou aussi ovoïde que possible, de même diamètre que l’orifice de

la plaque de base et la profondeur doit être égale au rayon de l’orifice, à l’aide du couteau, du

burin, du marteau et à la main d’épicier. On évitera les anfractuosités et les aspérités.

La taille de l’appareil doit être adaptée à la cavité réalisée.

Le matériau extrait doit être placé dans un récipient étanche de tare T. Peser le matériau

humide, soit P1, et déterminer sa teneur en eau naturelle (Wnat).

d) Détermination du volume total (Vt)

Le densitomètre étant remis sur la plaque, la membrane sera une fois de plus plaquée aux

parois du trou en actionnant le piston jusqu’à obtention de la pression désirée (cette pression

doit être égale à celle du volume mort, mais ne doit pas déformer le matériau). La lecture sur

la tige donne la valeur V1. La valeur V1 est le volume total Vt.

Photo 7: détermination du volume total.

e) Expression des résultats

Le poids volumique apparent humide est donné par la formule :

1

1 0

( )h

P T

V Vγ −=

−



Où : P1 : Poids du matériau extrait de la cavité, en kN ;

T : poids du récipient étanche de tare, en kN;

V0 et V1 : les volumes indiqués par le vernier du densitomètre avant et après extraction

du matériau, en m3.

Le poids volumique sec par :

100

100h

d W

γγ =+

Où : W : la teneur en eau, en %;

γh et γd sont respectivement les poids volumiques apparents humide et sec, en kN/m3.



Chapitre IV- METHODE AU CAROTTIERMETHODE AU CAROTTIERMETHODE AU CAROTTIERMETHODE AU CAROTTIER

I- PRINCIPE

La méthode au carottier consiste à déterminer un volume de sol intact en remplissant

parfaitement par enfoncement dans la masse de sol intact un récipient de forme appropriée et

de volume connu V appelé carottier.

Le poids du sol prélevé est déterminé par pesée.

Le poids du sol sec est obtenu par pesée après séchage à l’étuve, jusqu’à avoir des poids

constants.

Cette méthode est réservée aux sols dont les plus gros grains sont au maximum de la

dimension des sables très fins et présentant une certaine cohésion (de l’ordre de 20 kN/m²).

II- APPAREILLAGE

La méthode nécessite :

• Un carottier qui est cylindrique et métallique rigide indéformable, dont l’extrémité est

taillée en biseau pour faciliter l’enfoncement dans le sol. Les dimensions usuelles sont

de 4cm de diamètre intérieur, 5 cm de génératrice pour épaisseur de métal de 2mm,

l’angle de biseau étant de 15°. La tare du carottier est T1

• Une balance de portée 500 g sensible au 0,5 g ;

• Une plane ;

• Des couteaux ;

• Une étuve de laboratoire pour les poids volumiques secs ;

• Une coupelle de tare T2.



III- MODE OPERATOIRE

L’essai peut être réalisé soit en laboratoire sur échantillon intact, soit sur chantier sur le sol in-

situ.

Dans les deux cas, dresser une surface sensiblement plane de dimension supérieure au

diamètre du carottier.

Poser le carottier graissé intérieurement muni de son casque sur la surface préparée et

l’enfoncer par pression en évitant tout mouvement de bascule du carottier. L’enfoncement du

carottier doit être tel que le sol dépasse de quelques millimètres la surface supérieure du

carottier. Le carottier sera dégagé latéralement avant de couper le sol sous le carottier.

Araser soigneusement les deux faces du carottier à l’aide de la plane, et nettoyer

soigneusement la surface extérieure du carottier de toute parcelle de matériau pouvant y

adhérer.

Soit P1 le poids de l’ensemble carottier et sol.

Placer le carottier dans la coupelle et mettre l’ensemble à l’étuve jusqu’à dessiccation

complète.

Soit P2 le poids de l’ensemble carottier, coupelle et sol.

IV- RESULTATS

Le poids volumique du sol est donné en kN/m3 par :

1 1P T

Vγ −=

Le poids volumique sec par :

2 1 2( )d

P T T

Vγ − −=

Avec : P1 : poids de l’ensemble carottier et sol, en kN ;

P2 : poids de l’ensemble carottier, coupelle et sol sec, en kN ;

T1 : tare du carottier, en kN ;

T2 : tare de la coupelle, en kN ;

V : volume du carottier, en m3.



Chapitre V- METHODE AU GAMMADENSIMETREMETHODE AU GAMMADENSIMETREMETHODE AU GAMMADENSIMETREMETHODE AU GAMMADENSIMETRE

Cette présente méthode consiste à déterminer la mesure ponctuelle du poids volumique d’un

matériau en place à l’aide d’un appareil d’exécution rapide appelé : gammadensimètre à

pointe.

I- PRINCIPE

La mesure du poids volumique des matériaux se fait par lecture directe sur affichage

incorporé dans l’appareil. Les matériaux se situent entre la partie supérieure libre d’une

couche et à une profondeur donné Z, et ils absorbent des photons gamma d’énergie donnée

émise par une source enfoncée à la profondeur Z dans la couche soumise à l’essai. Cette

énergie est détectée par l’appareil lui-même. Et le gammadensimètre permet d’obtenir

rapidement sur terrain, c'est-à-dire de 2 à 3 minutes, la valeur du poids spécifique de cette

couche.

C’est un appareil d’exécution rapide, par conséquent il est adapté aux grands chantiers de

terrassement. Pourtant il est un appareil très délicat.

II- APPAREILLAGE

L’appareil possède quatre parties principales qui peuvent être indépendantes ou regroupées

selon le modèle de l’appareil :

1. Un ensemble source comprenant :

• Une source radioactive qui émet les rayons gamma (le césium 137 ou le cobalt

60) portée par une tige. Cette source doit être introduite dans le matériau jusqu’à

la profondeur de l’enfoncement de la tige porteuse ;

• Un conteneur de protection qui reçoit la source en dehors des mesures.

2. Une embase qui assure la géométrie de mesure et détermine :

• Le positionnement de l’appareil sur la surface libre de la couche à ausculter ;

• L’emplacement du détecteur des rayonnements ;



• La profondeur d’emplacement de la source ;

L’indication de la profondeur d’action pour la configuration possible de mesure doit être

obligatoirement figurée sur l’appareil ;

3. Une échelle de compactage avec ou sans micro processeur associé : cette échelle

dénombre les impulsions électriques issus des détecteurs pendant le temps nécessaire

pour obtenir le nombre de compactage prédéterminée.

4. Un bloc standard : pour les appareils à source inamovible convenant pour la méthode

avec rapport de compactage.

En résumé, l’instrument proprement dit est :

• Le bloc standard : sert en premier lieu à établir des comptages standard et

permet d’autre part de tester la stabilité à long terme de l’appareil ;

• La plaque de perçage : permet de préparer le site à tester et guide la tige de

perçage pendant son enfoncement ;

• Tige de perçage : permet d’effectuer un trou pour des mesures en transmission

directe ;

• Extracteur de tige : permet une extraction facile de la tige de perçage de divers

matériaux ;

• Chargeur et adapteur : permettent une liaison soit au réseau soit à un

connecteur de type allume cigare ;

• Marteau de 2 kg.

Photo 8: Gammadensimètre Troxler série 3411 B



L’appareil est accompagné d’une notice technique. Elle donne :

� La nature et la fréquence des révisions périodiques ;

� Toutes les vérifications à faire avant le fonctionnement de l’appareil ;

� Toutes les opérations à effectuer pendant la réalisation de l’essai ;

� Les abaques nécessaires pour accomplir les calculs ;

� Les valeurs de correction de compactage DC en fonction du temps mort Q des

compteurs utilisés ;

� Le mode d’emploi du microprocesseur associé ;

� La méthode de détermination du bruit de fond.

III- MODE OPERATOIRE

L’essai consiste à réaliser un trou à l’aide de la tige de perçage et de la plaque de perçage, le

trou doit être perpendiculaire à la surface et ayant une profondeur Z + 6cm au moins.

Il faut bien vérifier que la totalité de la surface d’appui de l’embase soit en contact avec le

matériau.

La vérification de la batterie de l’appareil est nécessaire avant l’utilisation. Une batterie bien

en marche fait 50 heures sans arrêt si on l’a chargé pendant 14 heures. La charge peut se faire

avec un courant de 115V et 230V.

Photo 9 : Tableau de l’appareil.



1) Fonctionnement

Bloc standard :

• Le bloc standard doit être placé sur une surface de haute densité. L’utilisateur va

s’éloigner d’au moins 1m50 de toute structure verticale et s’il y a une autre jauge

nucléaire il faut l’espacer de 10m ;

• La propreté du bloc standard est toujours exigée.

Chauffage de l’appareil :

L’appareil sera placé sur le bloc standard, et le mettre en marche en appuyant sur

l’interrupteur, laisser là pendant 10 minutes.

Si la batterie est faible, le tableau 000 avec BAT disparaît aussitôt.

Comptage standard :

Il est important de prendre un comptage standard journalier pour vérifier le fonctionnement de

l’appareil et compenser la décroissance de la source. L’appareil doit être mis sous tension ce

qui aura pour incidence d’initialiser l’autocontrôle. Lors de la prise d’un comptage standard,

l’appareil compare automatiquement le nouveau comptage avec la moyenne des quatre

comptages précédents. Le nouveau comptage sera acceptable s’il ne présente une différence

supérieure à plus ou mois de 2% pour le comptage humidité et plus ou moins 1% pour le

comptage densité.

Manipulation de l’appareil pour trouver les valeurs :

La référence de notre appareil est 3411.

• Comptage standard :

Appuyer sur ON et l’appareil se mettra en mode autocontrôle durant 5 minutes.

Appuyer pendant l’autotest sur n’importe quelle touche, la touche aura pour incidence

l’affichage du message.

Après le signal indiquant la fin de l’autocontrôle, l’afficheur inscrira le message.

Hors utilisation, l’appareil s’éteindra automatiquement après 5 heures.

Appuyer sur STANDARD, l’afficheur indiquera le message :

Si la réponse est YES, appuyer sur YES pour démarrer le comptage standard.



• Test et mesure :

On peut utiliser cet appareil pour une vérification soit pour les sols soit pour les enrobés.

La sélection du mode de travail (sols ou enrobés) s’effectue en appuyant sur SHIFT et

MODE.

- Le mode sols (SOILS) indiquera la densité humide (WD), la densité sèche (DD), la

densité sèche optimum Proctor (%PR), le pourcentage d’eau (%M), et la teneur en eau

en Kg/m3 (M) ;

- Le mode enrobé (ASPHALT) indiquera la densité humide et le % MARSHALL

(%MA) ou la densité humide et le % de vide (% VOIDS).

Pour sélectionner le mode sols, appuyer sur SHIFT et MODE la solution qui apparaîtra après

MODE pourra être sols ou enrobés qui dépend de la sélection antérieure.

• Préparation du terrain :

L’état de surface pour la mesure influe sur la quantité des résultats. La plaque de perçage peut

être utilisée pour préparer les surfaces non lisses ; les surfaces ouvertes peuvent être comblés

par un apport de sable fin provenant de sites voisins.

Placer la plaque de perçage sur la surface à tester et la niveler par un mouvement de va et

vient. Passer la tige de perçage à travers l’extracteur de tige et l’insérer dans un des deux

guides-tiges de la plaque de perçage, marquer le contour afin de positionner plus facilement

l’appareil sur le site.

Oter la tige de perçage, enlever la plaque de perçage délicatement. Placer l’appareil au dessus

du trou. Abaisser la tige porte source à l’aide des mécanismes de la poignée et la descendre à

la profondeur désirée. Tirer doucement l’appareil pour que la tige porte source soit en contact

avec la paroi du trou.

Effectuer alors le test de mesure.

Pour déterminer la densité, soit le bouton DS équivaut à 3670 tolérance ±1% (étalonnage

compte usine).

Pour trouver DS, appuyer STANDARD - appuyer SHIFT – lâcher STANDARD – lâcher

SHIFT et on a DS.

La touche MS : vérification de compactage usine mais W% => 570 ± 2%.

Pour trouver MS, il suffit d’appuyer directement sur la touche MS et on obtient la valeur.



• Mise en mémoire de la densité de référence.

Les chiffres obtenus sont exprimés en kg/m3.

1. Si la valeur de la densité de référence est > 2000 kg/m3, mettre le signe (+) sur la

moisture correction (mesure correction) par contre si on a une densité < 2000 kg/m3,

mettre le signe (-) ;

2. Toucher SHIFT SET pour avoir 2000 : appuyer SHIFT – appuyer SET – lâcher SET –

lâcher SHIFT.

Pour enregistrer le Proctor de référence : appuyer immédiatement SET jusqu’à l’obtention de

1870 kg/ m3.

NB : L’emploie du bloc standard est terminé jusque là.

2) Etalonnage de W%

On a deux valeurs de W%, W% obtenue par la jauge et celle de l’étuve.

NB : La valeur W% de la jauge est de type en surface.

Prise de mesure (essai en surface) :

La position à prendre est en rétrodiffusion ou BACK SCATTER ;

On utilise la jauge du bloc standard, on la retire alors du bloc et la placer sur une surface lisse

plus précisément sur le sol compacté. Abaisser la gâchette et placer la poigné sur la position

rétrodiffusion. On obtient la mesure après l’enfoncement.



Photo 10 : Prise de mesure après enfoncement

IV- EXPRESSION DES RESULTATS

Les calculs seront effectués selon l’emplacement ou point de mesure.

Pour les appareils à bloc source amovible

On doit obtenir le taux de compactage corrigé noté : Cc

Pour la correction on va utiliser les valeurs de corrections DC qui sont en fonction du temps

mort Q.

Cc = C + DC – C’

Où : C : le taux de compactage à la profondeur Z ;

DC : valeur de correction ;

C’ : le taux de compactage du bruit de fond.

La mesure du bruit de fond est effectuée chaque jour sur chaque site d’essai, la source étant

éloignée de 10 m.



CONCLUSION [II]

Il existe plusieurs méthodes de mesurer la densité apparente afin de déterminer la compacité

d’un sol : celle du laboratoire et celles de terrain (in situ).

Il est préférable d’obtenir sur chantier même les résultats de compactage de façon à pouvoir

envisager les solutions adéquates en vue d’un meilleur résultat ; soit une reprise de

compactage soit une scarification de la couche mise en œuvre.

On peut le faire très simplement en déterminant le volume d’une cavité avec du sable de poids

spécifique connu, ou avec de l’eau contenu par une membrane étanche et élastique. Il faut

auparavant avoir récupéré toutes les terres sortant de la cavité, éviter leur dessiccation, puis le

peser et mesurer leur teneur en eau.

Une méthode ultra moderne utilise le rayon gamma. Des appareils commercialisés permettent

d’opérer très facilement à la surface du sol.

D’après certaines études (faites par YORO en 1983 ; GODO en1989) on a constaté que pour

un même sol ou un même horizon, la densité apparente variait plus ou moins selon la méthode

utilisée.

Les différences de résultats observées entre les mesures effectuées sur un même sol peuvent

être dues à des erreurs de manipulation et les limites d’utilisations liées à chaque méthode.

1) LES AVANTAGES DE CHAQUE METHODE

Méthode au sable :

- Cette méthode est applicable aux éléments grossiers, racines, horizons trop

durs et cassants

- On peut l’opérer sur des grands volumes ;

- Elle met en jeu un matériel peu coûteux.

Méthode au densitomètre à membrane :

- Une méthode simple ;

- Relative



Méthode au carottier :

- Dans le cas de sol gonflant, la méthode au carottier est la meilleure mais non

parfaite, l’expansion de l’échantillon restant possible sur la face du profil et

aux extrémités du cylindre.

Méthode au gammadensimètre :

- une méthode rapide, d’où la possibilité de réaliser un grand nombre de mesure ;

- Elle peut être répétée autant de fois que l’on veut en un même temps ;

- Elle est peut destructive

2) LES DIFFERENTES INCONVENIENTS DE CES QUATRE

METHODES

Pour les méthodes au sable, au carottier, et au densitomètre à membrane :

• ces méthodes demandent beaucoup de temps car il faut attendre plusieurs heures au

moins 24 heures pour avoir les résultats (en attendant le passage à l’étuve);

• parfois il existe des risques de sous-estimation ou de surestimation du volume ;

• Pour la méthode au sable et le densitomètre à membrane, la réalisation demande

assez de temps (l’extraction des matériaux à une profondeur voulue est longue et

minutieuse), et la gamme de volume est relativement étroite alors il est impossible

d’opérer sur un petit volume;

• L’utilisation du densitomètre à membrane présente des limites, ne peut pas être

conseillé dans les horizons trop meubles ou boulant qui peut se déformer sous l’effet

de la pression exercée. L’appareil n’est pas adapté aux sols de dimension supérieure

à 50 mm et purement pulvérulents qui risquent d’endommager fréquemment la

membrane.

• Pour la méthode au sable, de point de vue technique, elle est difficile à appliquer en

présence de fissure ou de cavité où le sable peut s’écouler. Pendant la réalisation elle

a besoin d’un endroit calme pour éviter le tassement du sable (exempt d’une

vibration) ;



• La méthode au carottier n’est pas applicable sur les éléments grossiers, racine,

horizons trop durs et cassant, mais par contre il est préférable de l’utiliser dans le cas

d’un sol gonflant.

Pour la méthode au gammadensimètre, les éléments grossiers ne permettent pas une

diffusion correcte des photons gamma émis dans le sol. Lors de la réalisation de l’essai, elle

demande un endroit exempt d’acier et de fer (il ne faut pas que les engins circulent aux

alentours de l’essai). Ensuite, le contrôle est minutieux et l’appareil coûte très cher.



ETUDE DE CORRELATION ENTRE

LE « COMPTEST LNTPB » ET LA

MESURE DE COMPACITE A L’AIDE

D’UN GAMMADENSIMETRE



Chapitre I- COMPTESTCOMPTESTCOMPTESTCOMPTEST LNTPBLNTPBLNTPBLNTPB

I- OBJECTIFS ET SES AVANTAGES

Le COMPTEST est un appareil du laboratoire conçu au LNTPB (Laboratoire National des

Travaux Publics et du Bâtiment) qui consiste à tester le compactage comme son nom

l’indique.

Cet appareil sert à définir une nouvelle méthode de mesure ponctuelle de la compacité in-situ

d’un matériau.

Il s’applique particulièrement aux matériaux de dimension Dmax inférieur à 20 mm. Alors cette

méthode ne s’applique pas aux matériaux utilisés en couche de chaussées (couche de

fondation, couche de base, etc.). Mais on peut l’utiliser pour les remblais et les plates forme

de chaussée.

C’est une méthode très facile à manipuler. C’est un appareil d’exécution rapide, elle permet

d’obtenir rapidement sur terrain (minutieuse) la compacité d’un sol, par conséquent il est

adapté aux grands chantiers de terrassement.

En plus il est facile à fabriquer localement, il résiste beaucoup au choc, à l’usure et à la

fatigue et peut être à la portée de tout le monde grâce à son bas prix.

La méthode de détermination de compactage par le Comptest LNTPB peut nous séduire par

son aspect purement mécanique c'est-à-dire par un procédé quelconque, on descend dans le

sol une pointe jusqu’à profondeur déterminée (15 cm).

Le coût relativement faible des essais fait un excellent outil pour détecter les problèmes.

II- PRINCIPE DE L’ESSAI

L’essai consiste à enfoncer une pointe par battage à l’aide d’un mouton de masse M qui

tombe en chute libre d’une hauteur H. Ce mouton va frapper une enclume qui est solidaire à la

pointe et fixer au bout du train de tige par serrage à pas de vis.

On définit la compacité d’un matériau par le nombre de coups nécessaires à un enfoncement h

donné qui est de 15 cm.



La mesure de compacité est effectuée directement en utilisant des abaques de corrélation de

l’indice de compacité et le nombre de coups par un enfoncement de 15 cm. Cet abaque est fait

après avoir réalisé quelques étalonnages avec les résultats obtenus par le gammadensimètre.

Les différentes caractéristiques de l’appareil sont données par le tableau suivant.

FACTEURS COMPTEST LNTPB

Mouton :

Masse du mouton (Kg)

Hauteur de chute (m)

4,527

0,50±0,02

Tige guide :

Masse de la tige guide (Kg)

Longueur de la tige guide (m)

Diamètre de la tige guide (mm)

1,324±0,5

0,86

15

Enclume+tige de fonçage+pointe

Masse enclume+tige guide+pointe (Kg)

Diamètre supérieure enclume (mm)

Diamètre de la tige de fonçage (mm)

Longueur de la tige de fonçage (m)

1,046±0,5

77,6

19,8

0,219

Pointe :

Diamètre de la partie cylindrique (mm)

Diamètre de la partie conique (mm)

Hauteur de la partie cylindrique filetée (mm)

Hauteur de la partie cylindrique non filetée mm)

Hauteur de la partie conique (mm)

Angle au sommet (°)

18,6

2,05

26

10

17

60

Tableau n° 20: les caractéristiques du Comptest LNTPB



III- APPAREILLAGE

1) Tige guide

Une tige guide permet de guider verticalement le mouton. La masse de la tige est de 1,324kg

±0,5g, ayant un diamètre de 15 mm et 88 cm de long.

L’axe de la tige et de l’enclume doit être rectiligne, avec une déviation maximale de 5mm

c'est-à-dire il faut que l’ensemble reste toujours vertical pour que le frottement entre la tige

guide et le mouton soit négligeable.

Cette tige est une tige en acier pleine et à haute résistance au choc, à l’usure et à la fatigue.

Ses deux extrémités sont filetées, l’une en haut sert à fixer le poignet qui est destiné à

maintenir la tige verticalement, et l’autre sert à fixer la tige à l’enclume.

Photo 11: photo d'une tige guide muni de son poignet

2) Mouton

Le mouton sert à faire le battage pour enfoncer la pointe muni d’une enclume. La masse du

mouton est de 4,527 kg environ. Le rapport entre le diamètre et la longueur est compris entre

0,8 et 0,3. Le mouton doit comporter un trou axial dont le diamètre est de 3 à 4 mm plus

grand que celui de la tige guide. Ce mouton glisse librement sur la tige guide et tombe en

chute libre et sa vitesse initiale doit être nulle ou négligeable.

La hauteur de chute est de 0,50 m ±0,02 m.

Photo 12: mouton d'un Comptest-LNTPB



3) Pointe, tige de fonçage et enclume

On appelle pointe (au sens propre) l’embout à l’extrémité du train de tige de fonçage. C’est

une pointe perdue. Elle est cylindro-conique, la partie cylindrique est filetée à 26 mm pour le

raccordement avec la tige de fonçage.

La pointe a pour diamètre :

• 1,86 cm pour la partie cylindrique;

• Et 2,05 cm pour la partie conique.

Le diamètre du cône doit être supérieur à celui de la tige de fonçage pour que le frottement

entre la tige et le sol soit plus ou moins négligeable.

La pointe doit avoir un angle au sommet de 60°.

L’extrémité de la pointe doit être tronquée de 5mm.

On considère comme faisant partie de la pointe la longueur de tige de fonçage. Cette tige a

pour diamètre 1, 98 cm et pour longueur 21,93 cm, et munie d’une graduation qui sert à

déterminer la profondeur d’enfoncement (graduation limité à 15cm).

L’ enclume est parfaitement solidaire à la tige de fonçage. Elle a de la forme conique de

diamètre supérieure de 7,76 cm.

Photo 13 : Pointe, tige de fonçage avec l’enclume



Figure 16: Coupe de la pointe (pointe perdue)



Figure 17 : coupe de la pointe avec enclume.



Figure 18 : figure del’appareil COMPTEST



IV- PROCEDURE D’ESSAI

1) Généralités

La longueur d’enfoncement doit être limitée à 15 cm. Mais on devra arrêter de l’enfoncer

quand on rencontre des cailloux ou une racine, et refaire l’essai à quelque centimètre de

l’endroit précédent.

L’essai doit être effectué verticalement. Les tiges (tige guide et tige de fonçage) et la pointe

doivent être guidées au début de l’essai pour maintenir les tiges verticales.

2) Battage

Avant de commencer à compter le nombre de coups, on recommande d’abord l’enfoncement

de la partie conique de la pointe dans le sol. Le battage doit être continu, avec une hauteur de

chute de 0,50m ±0,02m. La surface de contact de l’enclume doit être bien horizontale pour

garder la verticalité.

Le nombre de coup doit être compris entre 10 et 70 coups pour un matériau compacté suivant

sa teneur en eau et sa nature, en enfonçant jusqu’à15 cm la tige de fonçage.

L’essai terminé, on ôte l’ensemble de la pointe en le tournant au sens contraire du serrage de

la pointe pour ne pas la perdre.

Photo 14: exécution de l'essai par le Comptest - LNTPB



V- PRESENTATION DES RESULTATS D’ESSAI

Les résultats ne sont pas pareils suivant la nature et les caractéristiques du matériau.

On a des abaques que l’utilisateur doit amener avec lui pour la lecture directe de la valeur de

compactage. Un abaque doit comporter le nombre de coups et la valeur de compacité d’un

matériau selon sa nature.

D’après cet abaque, on obtient directement la compacité du sol concerné.

Il y a des seuils à respecter que l’utilisateur doit savoir. Ces seuils ont été déterminés d’après

des essais et calcul effectués par des faisceaux des droites auprès de la courbe.

Pour un Limon argilo sableux, si le nombre de coups sera comprise entre 16 et 30 coups le

compacité du sol à étudier est plus de 90% mais n’atteint pas encore le 95%. Et s’il dépasse

le 30 coups on a une compacité de 95% et plus.

Pour un sable limoneux, si on a un nombre de coups de 20 à 40 coups la compacité du sol à

étudier est plus de 90%, et en dépassant les 40 coups elle atteint le 95%.

Si le nombre de coups est très élevé c'est-à-dire dépasse les 70 coups il est préférable de

refaire l’essai en déplaçant quelque centimètre de ce point car il y a peut être un obstacle

dedans (un caillou ou une racine). De même si le nombre de coups est trop petit, il faut refaire

aussi l’essai car cela peut être dû à l’hétérogénéité du sol (pour un sol hétérogène la teneur en

eau optimal peut être différente).

Chaque type de sol doit avoir son abaque de détermination.



Chapitre II- ETUDE DE CORRELATIONETUDE DE CORRELATIONETUDE DE CORRELATIONETUDE DE CORRELATION

I- OBJECTIFS

En terme mathématique, la corrélation est la relation qui existe entre deux ou plusieurs

phénomènes qui varient simultanément, qui sont fonction l’un de l’autre et qui évoque un lien

de cause à effet.

L’objectif majeur de cette étude est d’obtenir la corrélation entre les nombres de coups

effectués par le Comptest LNTPB et les valeurs de compacité obtenues par le

gammadensimètre (ou les autres méthodes de détermination de compacité in situ).

En général, la corrélation se présente sous forme de fonction (droite ou courbe).

Depuis longtemps nous avions l’habitude d’utiliser les quatre méthodes, citées dans la partieII

de cet ouvrage, pour déterminer le compactage in situ .Or ces différentes méthodes ont ces

inconvénients, alors ce mémoire a pour but de résoudre une partie des problèmes qu’on pourra

régler.

D’après ces quatre méthodes de détermination du compactage, on sait que le

gammadensimètre permet de donner rapidement les valeurs voulues comme la densité sèche

in situ, la teneur en eau, et surtout la compacité. C’est pourquoi le choix du gammadensimètre

pour la réalisation de cette étude.

II- PROCEDURE D’ETUDE DE CORRELATION

S’il est difficile, voire impossible, de donner une justification théorique quantitative de

l’existence de relations entre les propriétés d’un massif de sol naturel, il est facile d’admettre

que les différents paramètres d’un sol donné doivent avoir des relations.

De plus, à l’intérieur d’une même catégorie de paramètres, par exemple les paramètres de

densité, il existe à l’évidence des relations entre les paramètres mesurés dans les différents

types d’essais en place ou en laboratoire, même si l’on ne peut pas les exprimer de façon

explicite.



Cette réflexion purement qualitative est confirmée par l’expérience : il existe effectivement,

dans chaque dépôt de sols, des relations entre les paramètres géotechniques, ainsi que des

relations plus générales, valables pour un type de sol, ou même pour plusieurs types de sols.

La corrélation, qu’il n’est possible de caractériser que de façon statistique, s’explique par la

raison que toutes les propriétés d’un même empilement de particules évoluent de façon

coordonnée et traduisent l’existence d’une loi de comportement générale pour chaque grande

classe de sol.

La corrélation est un moyen de fabrication de valeurs complémentaires de certains paramètres

en fonction des autres.

Si on analyse simultanément des données provenant de deux sites, pour des sols de même

nature, on trouve en général que les valeurs des paramètres sont plus dispersées, et cette

dispersion augmente quand le nombre de sites s’accroît et quand on regroupe des données

relatives à différents types de sols. Les erreurs expérimentales, lors de la détermination des

paramètres qui servent à établir les corrélations, exercent également une influence défavorable

sur la qualité des corrélations obtenues.

Les méthodes classiques de l’analyse statistique ont été exposées dans de nombreux ouvrages

auxquels on pourra se reporter pour une description détaillée de ces méthodes. Dans la

présente partie, seront rappelés seulement les principes essentiels des méthodes couramment

utilisées pour les études de corrélations en mécanique des sols.

Pour l’application des techniques de l’analyse statistique, chaque paramètre doit être

considéré comme une variable aléatoire, c’est-à-dire comme une grandeur non déterminée a

priori, dont on sait qu’elle peut prendre telle ou telle valeur dans un ensemble de valeurs

possibles, avec une certaine probabilité.

La corrélation est présentée par des fonctions, soit sous forme d’une courbe tantôt en

puissance tantôt en exponentiel, soit sous forme d’une droite. Il faut d’abord s’assurer du

choix par la détermination de l’indice mesurant le degré de liaison entre deux variables

appelé « coefficient de corrélation », les relations entre les variables seront ajustées.



1) Principe de détermination de la courbe de tendance (voir ouvrages [11]et [13])

a) Coefficient de corrélation

Dans le plan OXY, on a des nuages des points.

Le coefficient de corrélation ρ est le pourcentage linéaire de ces points.

− Si ρ=1, les nuages des points constituent relativement une ligne ;

− Pour ρ<1, cela indique que quelque pourcentage des points se situent dans la

limitrophe de la ligne.

D’une manière quantitative :

− 0,87 : les nuages de point peuvent s’ajuster à une droite appelée « Droite de

régression ». On dit que l’ajustement est linéaire ;

− 0 < ρ< 0,87 : les points s’ajustent par une courbe, soit en puissance soit en

exponentiel. Il s’agit d’un ajustement non linéaire ;

− -1 < ρ<0 : on prendra la valeur absolue du coefficient de corrélation ρ, alors

l’ajustement ne change pas.

Pour l’ajustement linéaire, Il consiste à déterminer une droite (D) qui sera aussi proche que

possible des nuages des points observés. Pour cela on utilise la méthode des moindres carrés.

b) Ajustement linéaire

On a un ajustement linéaire dans le cas où l’ajustement des nuages des points s’effectuent

linéairement, cas où ρ est compris ou égal entre à 1 et 0,87.

Il consiste à déterminer une droite (D) qui sera aussi proche que possible des nuages des

points observés. Pour cela on utilise la méthode des moindres carrés.

L’équation de la droite de régression est de la forme : Y= aX+b.

Ainsi la droite de régression a pour équation:

2 2XY XY

X X

Y X Y Xσ σσ σ

= + − (C’est la droite d’ajustement)



c) Ajustement non linéaire

Pour analyser simultanément les valeurs de plusieurs propriétés d’un même sol, on fait en

général l’hypothèse que les relations cherchées sont linéaires. Cette hypothèse n’exclut pas

l’existence de relations de type non linéaire entre les propriétés du sol : les variables aléatoires

liées par des relations linéaires peuvent être des fonctions non linéaires des propriétés du sol

(logarithmes, fonctions puissances, exponentielles, etc.), ce qui donne une grande souplesse à

ce type d’analyse linéaire.

On dit que l’ajustement est non linéaire dans le cas où l’ajustement de nuage des points ne

s’apparente pas à une droite dont le coefficient de corrélation ρ est compris entre 0 à 0, 87.

L’ajustement sera une courbe soit en exponentiel soit en puissance, qui s’étude comme suit :

Ajustement en exponentiel

L’exponentiel est définie par l’équation : Y = KAX

De ce fait, on commence à ajuster linéairement LnYi en Xi. Et on obtient la droite de

régression Y= aX +b.

Pour se faire on remplace Y par LnY.

XY K A= × (C‘est l’équation de la courbe d’ajustement à tendance exponentiel)

Avec :2

X Y

X

Y X

K e

σσ

−

=

2X Y

XA e

σσ

=

Ajustement en puissance

La puissance est définie par l’équation Y= K XE.

Dans ce cas, il suffit d’ajuster le caractère LnYi en LnXi, après le calcul on obtient la droite

de régression.

EY K X= ×

Avec :

( )

2

Y E X

X Y

X

K e

Eσσ

−=

=



2) Etude de corrélation entre le Comptest LNTPB et le Gammadensimètre

L’objectif de cette étude est d’obtenir la corrélation entre les résultats venant du

gammadensimètre et ceux du Comptest LNTPB.

Cette détermination présente deux variables : le nombre de coups venant du Comptest et la

valeur de la compacité du gammadensimètre.

a) Procédure de calcul :

Détermination de ρ : coefficient de corrélation

Soient :

Xi : la compacité par le gammadensimètre ;

Yi : les nombres de coups par le COMPTEST.

Considérons donc l’échantillon d’un couple de deux variables X et Y :

(x1, y1), (x2, y2), …, (xn, yn). On appelle covariance de cet échantillon la valeur :

1

1cov( , ) ( )( )

n

i ii

X Y X X Y Yn =

= − −∑

Le coefficient de corrélation est alors défini par :

cov( , )

( , ) XY

X Y X Y

X YX Y

σρσ σ σ σ

= =× ×

Où σx et σy sont les écarts-types des variables x et y.

Avec :

22

1

22

1

1

1

1

1

n

X ii

n

Y ji

n

XY i ji

X Xn

Y Yn

X Y XYn

σ

σ

σ

=

=

=

= −

= −

= −

∑

∑

∑

Et

1

1

n

ii

n

ii

XX

n

YY

n

=

=

=

=

∑

∑



Conditions :

� Si 0,87ρ ≥ : on a un ajustement linéaire, alors les nuages des points s’ajuste en une

droite d’équation : Y = a X + b

� Si 0,87ρ < : l’ajustement sera non linéaire c'est-à-dire que les nuages des points

s’ajustent à une courbe.

� Si on a un ajustement en exponentiel :(Voir la démarche en annexe 7)


Avec :2

X Y

X

Y X

K e

σσ

−

=

2X Y

X

X

A e

σσ

=

� Si on a un ajustement en puissance :(Voir la démarche en annexe 7)

EY K X= × (C‘est l’équation de la courbe d’ajustement à tendance exponentiel)

Avec :

( )

2

Y E X

X Y

X

K e

Eσσ

−=

=

b) Résultats

Le but de cette étude est de connaître l’allure de variation de la compacité du sol étudié en

fonction de nombre de coups effectué par le « comptest- LNTPB ».

D’après les moments qu’on a effectué des essais, on a obtenu plusieurs couples de mesures de

compacité par le gammadensimètre et le nombre de coups par le Comptest LNTPB. Pendant

la réalisation de ces essais on a utilisé des matériaux de différentes natures et caractéristiques

qui sont définis par le tableau ci après.



Tableau n° 21: Tableau des différents types de matériaux classés selon leurs caractéristiques.

Nature et Provenance Wnat

[%]

GRANULOMETRIE Limites PROCTOR CBR Classification

Dmax

[mm]

2,0

[%]

0,5

[%]

0,2

[%]

0,08

[%]

WL

[%]

WP

[%]

IP

[%]

γOPM

[kN/m3]

WOPM

[%] 0j 4j

Gnf

[%] LPC HRB GTR

Type I : Limon argilo-sableux

rougeâtre (LAS)

Provenance : chantier Ivato

Aéroport

22,01 6,30 95,7 73,7 51,4 40,4 37,5 22,1 15 1,92 13,0 26 0,08

Sable

argileux

(SC)

Sols

argileux

(A-7-6)

Sables

fins

argileux

(A2)

14,5 2,00 98,2 82 - 54 37,3 20,1 17 1,83 14,6 18 0,09

Argile

peu

plastique

(AP)

Sols

argileux

(A-6)

Sables

fins

argileux

(A2)

Type II : Sable limoneux

jaunâtre (SL)

Provenance : chantier

d’Ambohiboahangy

Ambohimalaza PK 0+000 au

PK 2+420

13,1 2,00 100 83 58,9 52,1 32,4 15 9 1,82 15,0 19 0,07

Limon

peu

plastique

(Lp,Op)

Sable

limoneux

(A-2-4)

Limon

peu

plastique

(A1)



Voici quelques couples de mesure obtenues pendant la réalisation d’essai:

Matériaux de type I : Limon argilo-sableux rougeâtre (L.A.S) (provenance : chantier

Ivato Aéroport)

LPC HRB GTR

Sable argileux (SC) Sols argileux (A-6) à (A-7-6) Sables fins argileux (A2)

Compacité « C » Nombre de coups « N »


84 11

94,9 40

84,6 10

95 24

86,4 10

95 27

86,7 13

95,1 28

88,9 18

95,2 31

89 20

95,3 27

89,2 13

95,4 30

89,6 17

95,5 40

89,7 15

95,6 30

89,9 16

96 23

90,6 20

96,1 19

91,7 26

96,3 38

92 29

96,4 20

92 27

96,5 37

92,1 18

96,6 44

92,2 41

96,8 46

92,3 21

96,9 32

92,3 36

97,1 48



Tableau n° 22: Les différentes valeurs pour le sol de type I



92,5 30

97,2 55

92,8 29

97,8 50

92,8 30

98 27

92,8 22

98,2 34

93 24

98,3 40

93,1 25

98,4 56

93,2 26

98,6 62

93,3 30

98,7 52

93,4 22

99,2 32

93,6 30

99,3 27

93,7 26

99,6 49

94,1 28

99,7 52

94,2 27

100,8 60

94,5 30

101 62

94,6 32

101,2 66

94,7 27

104,7 76

94,8 31

105,4 75



Type II : Sable limoneux jaunâtre (SL) (provenance : chantier d’Ambohiboahangy

Ambohimalaza – aménagement de la route du PK 0+000 à PK 2+420)

LPC HRB GTR

Limon et sol organique peu

plastique (Lp, Op)

Sable limoneux (A-2-4) Limon peu plastique (A1)



84,2 19 94,8 36

85,9 20 94,9 38

88,2 23 95 47

89,1 21 95,1 39

91,2 30 95,8 61

92,7 38 96 49

93,2 31 96,1 68

93,6 38 96,2 78

93,8 45 96,3 60

94 32 96,5 57

94,5 35 96,8 64

94,7 52

Tableau n° 23: Les différentes valeurs pour le sol type II



Démarche à suivre :

On prend comme variable aléatoire la compacité et le nombre de coups.

Les résultats seront ajustés dans le plan OXY.

• X correspond à la compacité « C » du sol par le gammadensimètre;

• Y correspond au nombre de coups « N ».

D’où la détermination de la valeur du coefficient de corrélation ρ en appliquant les valeurs

trouvées de , , , ,X Y XYX Y σ σ σ d’après le calcul.

Les valeurs du coefficient de corrélation ρ pour chaque type de sol :

Sol X Y σX σX σXY ρ

Type I : Limon argilo-sableux (L.A.S)

Provenance : Chantier Aéroport Ivato 94,66 32,70 4,09 15,02 2,68 0,04

Type II : Sable limoneux (S.L)

Provenance : Chantier d’Ambohiboahangy

Ambohimalaza du PK 0+000 au PK 2+420

93,41 42,65 3,39 15,96 6,58 0,12

Tableau n° 24: valeurs des coefficients de corrélation pour chaque type de sol

Les valeurs de ρ pour chaque type de sol sont toutes inférieures à 0,87, alors on procède à un

ajustement non linéaire. Par application de la méthode expliquée précédemment, on obtient

les résultats consignés sur le tableau suivant :

Tableau n° 25: les équations d’ajustements obtenus après calcul

Après avoir obtenu les équations d’ajustement, on aperçoit que les courbes varient selon le

type de sol. On peut alors tracer un abaque à partir de ces équations. Les abaques qui seront

classés selon le type de sol à utiliser.

Sol ρ Equation d’ajustement

Type I : Limon argilo-sableux (L.A.S)

Provenance : Chantier Aéroport Ivato 0,04 N=4,02 10+7 e+0,16C

Type II : Sable limoneux (S.L)

Provenance : Chantier d’Ambohiboahangy

Ambohimalaza du PK 0+000 au PK 2+420

0,12 N=1,77 10-05 e+0, 57C



Chapitre III- PRESENTATION DES RESULTATSPRESENTATION DES RESULTATSPRESENTATION DES RESULTATSPRESENTATION DES RESULTATS

Les résultats de calcul seront représentés sous forme d’un abaque. Chaque type de sol a son

abaque de résultats. Et comme les coefficients de corrélation sont tous inférieur à 0,87, on

obtient un ajustement non linéaire c'est-à-dire une courbe (ζ) qui a pour équation : N = K AC

avec "K" et "A" varient selon le type de sol.

• N au nombre de coups obtenu par le Comptest LNTPB ;

• C correspond à la compacité du sol.

Pour le matériau de type I : limon argilo sableux (L.A.S), provient des travaux

d’aménagement Tarmac et bretelle d’Ivato Aéroport. La courbe a pour équation :

N=4,02 10+7 e+0,16C on a un ajustement en exponentiel.

Pour le deuxième type de sol : on a un sable limoneux (S.L), provient des travaux de

réhabilitation de la route d’Ambohimalaza du PK 0+000 à PK 1+250. Qui a pour équation :

N=1,77 10-05 e+0, 57C on a aussi un ajustement en exponentiel.

Alors après avoir obtenu ces deux équations, on a pu tracer les abaques correspondants.

1) Abaque de détermination de la compacité « C » après étalonnage.

Voici les abaques obtenus après étalonnage avec la compacité du gammadensimètre:

Cet abaque a pour :

� Abscisse X : les valeurs de la compacité du sol « C » obtenu par le gammadensimètre

(ces valeurs sont pareils même si on utilise les trois autres méthodes de détermination

de compactage in situ comme la méthode au sable, la méthode au densitomètre à

membrane, la méthode au carottier.) ;

� Ordonnée Y : le nombre de coups « N » obtenu par le « Comptest – LNTPB ».

Pour chaque type d’abaque on a toujours précisé la nature et la provenance du matériau

suivi de leur classification.



Matériaux de type I : Limon argilo-sableux « L.A.S » (provenance : aménagement

tarmac et bretelle Ivato Aéroport)

LPC HRB GTR

Sable argileux (SC) Sols argileux de A-6 à A-7 Sables fins argileux (A2)

La courbe a pour équation (ζ) : N=4,02 10+7 e+0,16C

Le coefficient de corrélation est égal à 0,04

Figure 19: Abaque de détermination de la valeur de compacité in situ pour le sol limon argilo-sableux

(ζ)



Matériaux type II: sable limoneux « S.L » (provenance : chantier d’Ambohiboahangy

Ambohimalaza du PK 0+000 à PK 2+420)

LPC HRB GTR


plastique (Lp, Op)


La courbe a pour équation (ζ) : N=1,77 10-05 e+0, 57C


Figure 20: Abaque de détermination de la compacité in situ pour le sol sable limoneux.



2) Interprétation des résultats

Les figures 19et 20 ce sont des abaques qui montrent les relations existant entre la compacité

« C » et ne nombre de coups « N » obtenu par le Comptest LNTPB, pour deux types de sols

différents tels que les limons argilo sableux rougeâtre et les sables limoneux jaunâtre. Pour

ces deux types de sol, nous avons remarqué que la relation entre les deux paramètres est

associée à un coefficient de corrélation faible. Quand les points sont beaucoup plus dispersés

dans le graphique la qualité de la corrélation est plus faible. Pour les limons argilo sableux, le

coefficient de corrélation est égal à 0,04 et pour les sables limoneux il est égal à 0,12. Alors

on a un ajustement non linéaire plus précisément régression en exponentielle.

a) Détermination de la compacité par l’utilisation de la corrélation entre

le nombre de coups par le Comptest LNTPB et la mesure de la compacité in situ

existante :

On a la phase d’étalonnage qui exige :

• L’établissement de la courbe de corrélation entre la mesure de compacité « C » in situ

par la méthode existante et le nombre de coups obtenu par le comptest LNTPB. D’après les

différents couples effectués lors de la pratique (des essais sur terrain) et l’étude statistique

faite, on a pu déduire cette courbe de corrélation (ζ). La validité de cette méthode est limitée

aux sols passant entièrement au tamis de 0,4 mm ou présentant à ce tamis un refus très faible,

on les appelle « sols fins ».

• L’établissement de l’abaque de corrélation entre la compacité « C » et le nombre de

coups « N » par le Comptest LNTPB.

On obtient l’abaque de corrélation recherché en traçant la courbe de corrélation, en graduant

l’axe des abscisses de valeur de compacité « C » par la méthode in situ déjà existé et l’axe des

ordonnées de nombre de coups « N » obtenu par le Comptest LNTPB.



Pour le processus et la mise en œuvre sur chantier :

• Mesure de la compacité in situ à l’aide du gammadensimètre. Nous avons choisit de

faire l’étalonnage avec la méthode au gammadensimètre en raison de sa rapidité ;

• Détermination du nombre de coups à l’aide du Comptest LNTPB. La compacité est

déduite en faisant l’étalonnage de ce nombre de coups avec la compacité obtenue par

la méthode au gammadensimètre.

Les résultats nous ont montré que la corrélation entre la compacité in situ et le nombre de

coups effectué par le Comptest-LNTPB d’un matériau de même classe est une courbe (plus

exactement une courbe par ajustement en exponentielle) c'est-à-dire que pour trouver la

compacité on a l’équation :

N = K AC

Soit C : la compacité du sol ;

N : le nombre de coups effectué par le Comptest LNTPB.

K : coefficient qui varie selon la nature du sol concerné. Pour le sol type I (Limon

argilo sableux ou L.A.S) K est égale à 4,02 10+7 et pour le sol type II (sable Limoneux ou

S.L) K est égale à 1,77 10-05

A : valeur qui varie peu selon la nature du sol c'est-à-dire pour le sol type I (Limon

argilo sableux ou L.A.S) A est égale à e+0,16 et pour le sol type II (sable Limoneux) A est

égale à e+0, 57.

Le sol type I c’est le limon argilo-sableux (L.A.S) venant des travaux d’aménagement tarmac

et bretelle d’Ivato aéroport, sa courbe de corrélation a pour équation :

(ζ) : N=4,02 10+7 e+0,16C

Le deuxième type de sol est le sable limoneux (S.L) venant du chantier d’Ambohiboahangy

Ambohimalaza du PK 0+000 au PK 2+420, l’équation de la courbe est :

(ζ) : N=1,77 10-05 e+0, 57C



b) Utilisation de l’abaque de corrélation :

L’abaque sert à déterminer directement la compacité d’un sol de nature donnée en utilisant le

« Comptest-LNTPB ».

Le nombre de coups ainsi effectué est introduit dans l’abaque qu’on peut lire sur l’échelle de

l’ordonnée des nombres de coups, puis on obtient la compacité correspond à l’ordonnée du

point d’intersection de ce nombre de coups avec la courbe de corrélation (ζ).

Plus clairement, l’abaque de corrélation a pour :

• Abscisse X : la compacité « C » obtenue par la méthode de détermination de

compactage in situ existante ;

• Ordonnée Y : le nombre de coups « N » obtenu par le Comptest LNTPB.

Si on a par exemple un sol de type I, on doit utiliser l’abaque qui correspond à ce type de sol.

C’est très facile de déterminer la valeur de compacité quand on utilise le Comptest LNTPB

avec son abaque.

Ou bien quand on poursuivra l’étude on verra si on peut assembler tous les abaques de chaque

type de sol ainsi déterminé dans un seul abaque, et on peut avoir un seul et unique abaque.

C’est encore pour facilité le travail.

D’après les résultats sur l’abaque, on peut tirer que :

- La compacité à 95% est atteint quand le nombre de coup sera 30 environ pour le limon

argilo sableux ;

- Et pour les sables limoneux, 95% correspond à 40 coups près.

Lors de l’exécution de l’essai si on a obtenu des résultats qui dépassent trop largement le seuil

indiqué sur l’abaque, il est certain qu’il y a eu d’obstacle (des cailloux, une racine, etc.) dans

le sol à réceptionner. Il faut répéter l’essai un peu plus loin de l’essai précédent jusqu’à

l’obtention du vrai résultat. De même si le nombre de coups est trop petit, il faut refaire aussi

l’essai car cela peut être dû à l’hétérogénéité du sol (pour un sol hétérogène la teneur en eau

optimal peut être différente).

Certaines corrélations établies sur un site et parfaites pour ce site, peuvent aussi être

totalement inadaptées sur un autre site, même constitué d’un sol de même nature. Cette



divergence traduit habituellement l’influence d’autres paramètres que ceux qui sont analysés,

par exemple l’influence de l’état du sol, en plus de sa nature. Si la relation obtenue par

régression linéaire ou non entre deux paramètres dépend d’autres facteurs, elle peut varier non

seulement d’un site à l’autre, mais aussi à l’intérieur d’un même site. Alors il est

indispensable de poursuivre l’étude en étalonnant avec d’autre paramètre du site afin d’éviter

des erreurs d’analyse statistique des données.

c) Précision de l’appareil : fidélité et justesse

• Effet de frottement entre la tige de fonçage et le sol :

Cette appareil a même principe que le pénétromètre dynamique (Dynamic cone penetrometer

ou DCP), mais ils se diffèrent par sa taille et son poids. D’après l’ouvrage [10] il y a des

études pour évaluer l’effet de frottement sur les tiges de fonçage du DCP.

On ne note aucune différence évidente entre les profils des essais de pénétration réalisés avec

et sans avant-trou. Les valeurs en pointe sont moins élevées avec un avant-trou, contrairement

à ce que l’on aurait pu s’attendre. La différence est attribuable à l’emplacement des essais

plutôt qu’au composant frottement. Ces résultats tendent à démontrer que le frottement n’est

pas un paramètre influant lorsque les essais sont effectués à une profondeur inférieure à 4

mètres. Aucune correction n’est à appliquer lorsque l’on débute l’essai à partir de la surface

au lieu du milieu de la croûte. Alors on ne tient compte de l’effet de frottement.

• Fidélité et justesse de l’appareil

La précision définie l’écart en % que l’on peut obtenir entre la valeur réelle et la valeur

obtenue. Ainsi un appareil précis aura à la fois une bonne fidélité et une bonne justesse.

Fidélité:

Théoriquement, la fidélité c’est la corrélation entre les mesures observées et les mesures

vraies à un test.

Où ici X et Y sont des mesures déviations (écarts à la moyenne). Cependant, cela a peu

d’intérêt en pratique puisque nous ne connaissons pas la valeur des mesures vraies.

Une autre façon similaire de définir théoriquement la fidélité: c’est une proportion de

variance, soit la variance vraie sur la variance observée;



La fidélité est en général exprimée numériquement sous forme d’écart-type, de variance ou de

coefficient de variation.

Écart type (Erreur quadratique moyenne de fidélité) : 22

1

1 n

X ii

X Xn

σ=

= −∑

Avec moyenne

Coefficient de variation : CV =

Justesse

C’est l’aptitude à délivrer une réponse proche de la valeur vraie et ceci indépendamment de la

notion de fidélité. Elle est liée à la valeur moyenne obtenue sur un grand nombre de mesures

par rapport à la valeur réelle.

Étroitesse de l’accord entre la valeur MOYENNE obtenue à partir d’une large série de

résultats d’essais et une valeur de référence acceptée. (ISO)

La valeur de référence acceptée est la valeur conventionnellement vraie.

Le défaut de justesse résulte des erreurs systématiques.

- "Erreur de justesse" relative :

- déterminer l’erreur moyenne sur l’équation obtenue, caractérisée par la

variance de la régression :

- Erreur de fidélité à 95% (ou intervalle autour de la moyenne dans lequel se trouvent le 95% des valeurs obtenues) :



On prend par exemple le sable limoneux :

70,83% des observations se situent dans l’intervalle [ X ; ± σX] ;

95,83% des observations se situent dans l’intervalle [ X ; ± 2σX] ;

Et 100% des observations se situent dans l’intervalle [ X ; ± 3σX].

On désigne par écart probable d’une variable aléatoire, le nombre ε, tel que la probabilité que

la variable aléatoire s’écarte d’une quantité ε par rapport à son espérance mathématique est

égale à , d’où l’expression :

P(|X - E[X]| ≤ ε) =

Avec E[X] = qui est la moyenne ou espérance mathématique.

Pour la loi de Gauss, cet écart probable est égal à :

ε = σx. (2 ln 2)

L’écart probable définit ainsi l’intervalle] µ - ε, µ + ε [regroupant toutes les valeurs de la

variable aléatoire qui ont plus d’une chance sur deux de se réaliser.

Alors on a : ε = 16,920 pour le limon argilo sableux, l’intervalle est définie par] 15 ,49[ ;

ε = 16,983 pour le sable limoneux,] 27,60[

Nature de sol Erreur de justesse

[%]

incertitude (écart type) [%]

erreur moyenne

[%]

Erreur de fidélité à

95%

Intervalle où se trouve la

compacité à 95% Limon argilo

sableux ±5 4 ±10 ] 15 ; 49[ [25 ; 35]

Sable limoneux ±5 3,5 ±10 ] 27 ; 60[ [35 ; 45]

Tableau n° 26: Tableau récapitulatif des erreurs ainsi calculées

D’après ces résultats, on a vu que les erreurs sont généralement inférieures à 8%, c’est à dire

les erreurs de justesse de l’appareil par rapport au gammadensimètre est égale ±5%, donc on

peut les acceptées. Pour les erreurs moyennes on a ±10%, les erreurs sont encore assez grands

alors on peut les diminuer en modifiant l’appareil par sa taille ou son poids.



0n va présenter dans les figures ci-après les deux abaques vierges qu’on va utiliser lors de la

détermination de la compacité à l’aide du Comptest LNTPB.

Matériaux de type I : Limon argilo-sableux « L.A.S » (provenance : aménagement

tarmac et bretelle Ivato Aéroport)

LPC HRB GTR

Sable argileux (SC) Sols argileux de A-6 à A-7 Sables fins argileux (A2)

La courbe a pour équation (ζ) : N=4,02 10+7 e+0,16C


Figure 21: Abaque vierge pour la détermination de la valeur de compacité in situ pour le sol limon argilo-

sableux

(ζ)



Matériaux type II: sable limoneux « S.L » (provenance : chantier d’Ambohiboahangy

Ambohimalaza du PK 0+000 à PK 2+420)

LPC HRB GTR


plastique (Lp, Op)


La courbe a pour équation (ζ) : N=1,77 10-05 e+0, 57C


Figure 22: Abaque vierge pour la détermination de la compacité in situ pour le sol sable limoneux.



CONCLUSION [III]

Comme nous avons dit au début de l’étude, cette méthode, basée sur la corrélation entre « N »

le nombre de coups par le Comptest LNTPB et « C » la compacité in situ par le

gammadensimètre, cherche à répondre à l’impératif de délai de réponse des contrôles. Au

cours des étalonnages portant sur des sols limon argilo-sableux rougeâtre, des sable limoneux

jaunâtre, nous avons constaté que les valeurs de K et de A de la courbe de corrélation (ζ), qui

est de la forme générale (ζ) : N = K AC, ne sont pas les mêmes.

Pour le limon argilo sableux (ζ) : N=4,02 10+7 e+0,16C

Pour le sable limoneux (ζ) : N=1,77 10-05 e+0, 57C

Pour d’autre type de sol, on doit avoir une autre équation de la courbe, mais pour pouvoir

déterminer les autres courbes correspondant à ces types il faudrait effectuer un complément

d’étude qui nécessite beaucoup de temps pour permettre de tirer des conclusions plus précises

sur la validité de cette méthode.

On a choisit de faire l’étalonnage par la méthode au gammadensimètre à raison de sa rapidité

car les autres méthodes nécessitent beaucoup de temps.

Les abaques de détermination qui sont vierges seront dans l’annexe.

Cette méthode est destinée pour les contrôles de compactage des remblais ou assises des

chaussées en sols fins.

Un tableau est donné ci-après indiquant le domaine d’application de chaque méthode.

Méthodes Eléments > 20mm

> 25%

Eléments > 20mm

<25%

Eléments > 20mm

<25%

Φmax>600mm Φmax<600mm Φmax>5mm Φmax<5mm

Au sable X X X

Au densitomètre à

membrane

X X

Au carottier X

Au gammadensimètre X X

Comptest LNTPB X X

Tableau n° 27 : Le domaine d’application de chaque méthode de contrôle.



CONCLUSION GENERALE

Les ingénieurs ont pour tâche d’améliorer les conditions de travail et prévoir les évolutions

futures. D’une part ils recherchent tous les moyens pour faciliter la méthode utilisée pour

aider les constructeurs ou les laboratoires dans leur travail. D’autre part, ils cherchent des

méthodes le plus rapide possible et moins couteux.

Au terme de cette étude c’est très utile de savoir faire l’identification de sol afin de les

classifier. C’est une première base de connaissance en géotechnique. Ensuite, nous avons

choisi de décrire tous les méthodes de vérification de compactage in situ déjà existé. Ce qui

conduit au choix de la méthode de vérification par gammadensimètre à raison de sa rapidité.

Au final, on dispose de nouvelle méthode pour aider les laboratoires dans leur travail. Cette

méthode trouve son intérêt dans le grand chantier de terrassement et dans l’exécution du

remblai.

Alors la mesure de compacité à l’aide d’un « Comptest LNTPB », qui fait l’objet de ce

présent mémoire, est beaucoup plus rapide de son utilisation et ne nécessite pas des personnes

qualifiés. En revanche, elle n’est applicable qu’à des matériaux de dimension inférieure à 20

mm.

D’après les résultats obtenus sur chantier qu’on a effectué, nous avons une analyse statistique

qui conduit à déterminer la corrélation entre les mesures de compacité « C » et le nombre de

coups « N » par le Comptest LNTPB. Cette corrélation est présentée sous forme d’une courbe

d’équation : N= K AC avec K et A varie selon la nature du sol à étudier.

Cet ouvrage constitue une première approche de l’étude lors de la préparation de ce mémoire

de fin d’étude. Une recherche plus fondamentale et approfondie sera indispensable pour la

poursuivre qui nécessite une étude à moyen ou à long terme.

En conclusion, le présent mémoire nous permet d’acquérir de nombreuses connaissances qui

sont si nécessaires et utiles pour notre vie professionnelle.



BIBLIOGRAPHIE

[1]. Alain BRETTE .Fascicule de cours. Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS ;

[2]. Bulletin de liaison des laboratoires des ponts et chaussées. Contrôle de compactage

des remblais et les assises de chaussées (N°17), janvier- février 1966, p. 2-1 à 2-24.

[3]. CASSAN M. (1978). Les essais in-situ en mécanique des sols. Tome 1. Réalisation

et interprétation ;

[4]. COLLAS J & HAVARD M (Eyrolles 1983). Guide de géotechnique – Lexique et

essais ;

[5]. Cours de mécanique des sols: Ecole Supérieur Polytechnique d’Antananarivo

(E.S.P.A) ;

[6]. Ch SCHÖN(1965). Classification géotechnique des sols basée sur la classification

USCS. Bulletin de liaison des Laboratoires routiers, n° 16, pp. 3-5 à 3-16 nov.-déc.

[7]. F. Schlosser (1992/97). Eléments de mécanique des sols. Editeur Presses de I'ENPC;

[8]. GÉOTECHNIQUE (1999). Recueil de normes - tome 1 : Essais en laboratoire -

tome 2 : Essais sur site - tome 3 : Justification des ouvrages. Exécution des travaux.

Editeur AFNOR;

[9]. G.OLIVAN & Guy SANGLERAT (1963). Problème pratiques des mécaniques des

sols et fondation. Tome 2. 2è édition, Dunod, Paris, 268p ;

[10]. G. OLIVAN (1984). Structure des sols, mécanique des sols. PP 14 – 33 : Cours de

l’école national des travaux publics de l’Etat (ENTPE) Lyon-France ;

[11]. HERINAUX. Cours de statistique.

[12]. H. CAMBEFORT . Géotechnique de l’ingénieur : Reconnaissance des sols ;

[13]. Jacques DUPONT (VIBREUX). Statistique



[14]. J. COSTET & Guy SANGLERAT (1975). Cours pratique de mécanique des sols.

Tome 2. 2è édition, Dunod, Paris, 352p ;

[15]. LCPC-SETRA (1992). Réalisation des remblais et des couches de forme. Guide

technique. Fascicule 1 : Principes généraux, 98 p. Fascicule 2 : Annexes techniques,

101 p. Laboratoire central des ponts et chaussées, Paris et Service d’études

techniques des routes et autoroutes, Bagneux ;

[16]. Recommandation pour les terrassements routiers (n°1, n°2, n°3, n°4) 1976-1980 ;

[17]. R.D. Holtz, W.D. Kovacs (1991). Introduction à la géotechnique. Editeur Ecole

Polytechnique de Montréal;

[18]. YORO (G.), GODO (G.), (1990). Les méthodes de mesure de la densité apparente.

Analyse de la dispersion des résultats dans un horizon donné. Cah. Orstom, sér.

Pédol.,Vol. XXV, n° 4, 1989-1990 : 423-429. 370 Cah. Orstom, sér. Pédol, vol.

XXVII, n° 2, 1992: 365-372.


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | I

ANNEXES


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | I

ANNEXE 1: Exemple d’une fiche du procès verbal pour l’analyse granulométrique par tamisage.

Figure 23: fiche du procès verbal de l’analyse granulométrie par tamisage


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | II

ANNEXE 2: Exemple d’une fiche du procès verbal pour l’analyse granulométrique par sédimentométrie.

Figure 24: titre d'exemple d'un procès verbal d'un essai granulométrie par sédimentométrie

ANNEXE 3: Exemple d’une fiche du procès verbal pour la limite d’Atterberg.


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | III

Figure 25:exemple d'un procès verbal de ladétermination des limites d'Atterberg

ANNEXE 4: Exemple d’une courbe Proctor.


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | IV

Figure 26: exemple d’un procès verbal de la courbe Proctor


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | V

ANNEXE 5: SCHEMA D’UN DENSITOMETRE A SABLE

Figure 27 : Schéma du cône à sable

Photo 15: Photo du cône à sable


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | VI

ANNEXE 6: SCHEMA D’UN DENSITOMETRE A MEMBRANE

Figure 28: schéma d’un densitomètre à membrane


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | VII

ANNEXE 7: METHODE DE CALCUL POUR LA DETERMINATION DE LA COURBE DE

CORRELATION

3) Coefficient de corrélation

Dans le plan OXY, on a des nuages des points.

Le coefficient de corrélation ρ est le pourcentage linéaire de ces points.

− Si ρ=1, les nuages des points constituent relativement une ligne ;

− Pour ρ<1, cela indique que quelque pourcentage des points se situent dans la

limitrophe de la ligne.

D’une manière quantitative :

− 0,87 : les nuages de point peuvent s’ajuster à une droite appelée « Droite de

régression ». On dit que l’ajustement est linéaire ;

− 0 < ρ< 0,87 : les points s’ajustent par une courbe, soit en puissance soit en

exponentiel. Il s’agit d’un ajustement non linéaire ;

− -1 < ρ<0 : on prendra la valeur absolue du coefficient de corrélation ρ, alors

l’ajustement ne change pas.

Pour l’ajustement linéaire, Il consiste à déterminer une droite (D) qui sera aussi proche que

possible des nuages des points observés. Pour cela on utilise la méthode des moindres carrés.

4) Droites d’ajustement

a) Ajustement linéaire

On a un ajustement linéaire dans le cas où l’ajustement des nuages des points s’effectuent

linéairement, cas où ρ est compris ou égal entre à 1 et 0,87.

Il consiste à déterminer une droite (D) qui sera aussi proche que possible des nuages des

points observés. Pour cela on utilise la méthode des moindres carrés.



Y = 2 2

XY XY

X X

X Y Xσ σσ σ

+ −


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | VIII

Représentation de la droite de régression sur DY/X

La droite de régression se trouve sur le plan OXY qui sera représenté comme suit :

Figure 29: Représentation de la droite de régression


Par l’utilisation de la méthode des moindres carrés, les coefficients a et b seront :


Y = 2 2

XY XY

X X

X Y Xσ σσ σ

+ −

Cette droite est appelée « droite de régression de Y en X »

Avec :

X : La valeur de la moyenne des abscisses Xi ;

Y : La valeur de la moyenne des ordonnées Yi ;

σ : l’écart-type :

22

1

22

1

1

1

1

1

n

X ii

n

Y ji

n

XY i ji

X Xn

Y Yn

X Y XYn

σ

σ

σ

=

=

=

= −

= −

= −

∑

∑

∑

2 2

cov( , ) XY

X X

X Ya

b Y aX

σσ σ

= = = −


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | IX

b) Ajustement non linéaire

Pour analyser simultanément les valeurs de plusieurs propriétés d’un même sol, on fait en

général l’hypothèse que les relations cherchées sont linéaires. Cette hypothèse n’exclut pas

l’existence de relations de type non linéaire entre les propriétés du sol : les variables aléatoires

liées par des relations linéaires peuvent être des fonctions non linéaires des propriétés du sol

(logarithmes, fonctions puissances, exponentielles, etc.), ce qui donne une grande souplesse à

ce type d’analyse linéaire.

On dit que l’ajustement est non linéaire dans le cas où l’ajustement de nuage des points ne

s’apparente pas à une droite dont le coefficient de corrélation ρ est compris entre 0 à 0, 87.

L’ajustement sera une courbe soit en exponentiel soit en puissance, qui s’étude comme suit :

Ajustement en exponentiel

Pour l’ajustement en exponentiel les nuages des points se présentent comme suit :

Figure 30: courbe pour l'ajustement en exponentiel

L’exponentiel est définie par l’équation : Y = KAX

De ce fait, on commence à ajuster linéairement LnYi en Xi. Et on obtient la droite de

régression Y= aX +b.

Pour se faire on remplace Y par LnY.

Ainsi :

Y = aX be +

Donc :


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | X

Y = ( )a X be e

Y = K AX

Avec : K = eb ;

A = ea

Ajustement en puissance

C’est le cas où les nuages des points se présentent comme la figure ci-dessous :

Figure 31: Courbe pour l'ajustement en puissance

La puissance est définie par l’équation Y= C Xa.

Dans ce cas, il suffit d’ajuster le caractère LnYi en LnXi, après le calcul on obtient la droite

de régression :

LnYi = a LnXi + b

LnYi aLnXi be e +=

Yi = Xa eb

Yi = C Xia

Avec C = eb

5) Procédure de calcul :

a) Détermination de ρ : coefficient de corrélation

Soient :

Xi : les nombres de coups par le COMPTEST ;


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | XI

Yi : la compacité par le gammadensimètre.

Considérons donc l’échantillon d’un couple de deux variables X et Y :

(x1, y1), (x2, y2), …, (xn, yn). On appelle covariance de cet échantillon la valeur :

1

1cov( , ) ( )( )

n

i ii

X Y X X Y Yn =

= − −∑

Le coefficient de corrélation est alors défini par :

cov( , )

( , ) XY

X Y X Y

X YX Y

σρσ σ σ σ

= =× ×

Où σx et σy sont les écarts-types des variables x et y.

Avec :

1

1

n

ii

n

ii

XX

n

YY

n

=

=

=

=

∑

∑

22

1

22

1

1

1

1

1

n

X ii

n

Y ji

n

XY i ii

X Xn

Y Yn

X Y XYn

σ

σ

σ

=

=

=

= −

= −

= −

∑

∑

∑

Conditions :

� Si 0,87ρ ≥ : on a un ajustement linéaire, alors les nuages des points s’ajuste en une

droite d’équation : Y = a X + b

2 2XY XY

X X

Y X Y Xσ σσ σ

= + − (C’est la droite d’ajustement)


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | XII

� Si 0,87ρ < : l’ajustement sera non linéaire c'est-à-dire que les nuages des points

s’ajustent à une courbe, pour cela on ajuste linéairement les coordonnées des points

suivants :

22

1

22

1

1

1

1( )

1( )

n

X ii

n

Y ji

n

XY i ii

X Xn

LnY Yn

X LnY XYn

σ

σ

σ

=

=

=

= −

= −

= −

∑

∑

∑

et

1

1

n

ii

n

ii

XX

n

YY

n

=

=

=

=

∑

∑

D’où la droite de régression.

� Si on a un ajustement en exponentiel :

2 2X Y X Y

X X

L n Y X Y Xσ σσ σ

= + −

2 2XY XY

X X

X Y X

Y e

σ σσ σ

+ −

=


Avec :2

X Y

X

Y X

K e

σσ

−

=

2X Y

XA e

σσ

=


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | XIII

� Si on a un ajustement en puissance :

2 2X Y X Y

X X

L n Y L n X Y Xσ σσ σ

= + −

2 2XY XY

X X

LnX Y X

Y e

σ σσ σ

+ −

=

( )ELnX Y EXY e e −= ×

D’où :

EY K X= ×

Avec :

( )

2

Y E X

X Y

X

K e

Eσσ

−=

=


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | XIV

ANNEXE 8: Fiche d’essai pour l’essai Proctor


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | XV

ANNEXE 9: : Fiche d’essai pour la limite d’Atterberg


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | XVI

ANNEXE 10: Fiche pour la détermination de la densité in situ au grain de riz


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | XVII

ANNEXE 11: photo d'un Comptest LNTPB


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | XVII

RESUME

Le Comptest LNTPB est destiné à évaluer rapidement le compactage du sol en place. Une

description des composantes de l’équipement et du déroulement des essais est présentée de

même que les domaines d’utilisation du Comptest LNTPB. La procédure d’essai sur chantier

est décrite en précisant les particularités apportées selon les conditions de terrain et les types

de sols ou de matériaux.

Cet ouvrage met l’accent sur les corrélations entre la mesure de compacité en place par le

gammadensimètre et le Comptest LNTPB. Cette étude de corrélation cherche à résoudre

quelques problèmes rencontrés lors de contrôle de compactage en place. Les résultats

provenant de deux expérimentations sont présentés. Le premier cas réfère à de essais effectués

sur des limons argilo sableux et deuxième sur des sables limoneux. On y explique comment

les résultats sont analysés et de quelle façon les utiliser dans la pratique. Enfin, les

orientations au niveau de la recherche et les limites d’utilisation de la méthode sont discutées.

Mots cléfs : Compacité, Comptest LNTPB, in-situ, nombre de coups, corrélation,

ajustement, densitomètre, gammadensimètre, carottier, sol fins.


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | i

TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS

SOMMAIRE


LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES FIGURES

INTRODUCTION


Chapitre I- DEFINITIONS ET ELEMENTS CONSTITUTIFS D’UN SOL .............10

I- DEFINITIONS ET DESCRIPTIONS .......................................................................................... 10

II- PARAMETRE DEFINISSANT L’ETAT DU SOL ...................................................................... 11

Chapitre II- LES CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DES SOLS ........................13

I- La teneur en eau (Norme à consulter NF P 94-050) ..................................................... 13

II- LE POIDS SPECIFIQUE (γs) Selon la norme NF P 94-054 ........................................... 15

III- ANALYSE GRANULOMETRIQUE (selon NF P 18-560) ................................................ 17

IV- EQUIVALENT DE SABLE (selon NF P 18-598) .............................................................. 23

V- ETUDE DE LA PLASTICITE DU SOL : LIMITE D’ATTERBERG ....................................... 24

VI- VALEUR DE BLEU DE METHYLENE D'UN SOL (Norme à consulter : NF P 94-

068) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….29

Chapitre III- LES ESSAIS DE COMPORTANCE ET PORTANCE DU SOL ...........32

I- ESSAI DE COMPACTAGE : ESSAI PROCTOR (Norme à consulter : NF P 94-093) .... 32

II- ESSAI CBR (Californian Bearing Ratio) ............................................................................... 39

Chapitre IV- DENOMINATION ET CLASSIFICATION DES SOLS .........................43

I- INTRODUCTION ........................................................................................................................... 43

II- DENOMINATION DES SOLS DANS LE DOMAINE GEOTECHNIQUE ........................... 43

III- CLASSIFICATION SELON LES CARACTERISTIQUES GEOTECHNIQUES DES

SOLS ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….49

METHODOLOGIEMETHODOLOGIEMETHODOLOGIEMETHODOLOGIE DEDEDEDE CONTROLE DE COMPACTAGE IN SITUCONTROLE DE COMPACTAGE IN SITUCONTROLE DE COMPACTAGE IN SITUCONTROLE DE COMPACTAGE IN SITU

Chapitre I- GENERALITES ..........................................................................................63


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | ii

I- INTRODUCTION ........................................................................................................................... 63

II- LES PARAMETRES A CONTROLER : ...................................................................................... 64

Chapitre II- METHODE AU SABLE .............................................................................65

I- OBJET ............................................................................................................................................... 65

II- PRINCIPE DE LA METHODE...................................................................................................... 65

III- APPAREILLAGE ......................................................................................................................... 65

IV- METHODE D’ESSAI ................................................................................................................. 66

Chapitre III- DENSITOMETRE A MEMBRANE ..........................................................70

I- PRINCIPE DE LA METHODE...................................................................................................... 70

II- APPAREILLAGE ............................................................................................................................. 70

III- METHODE D’ESSAI ................................................................................................................. 72

Chapitre IV- METHODE AU CAROTTIER ...................................................................75

I- PRINCIPE ........................................................................................................................................ 75

II- APPAREILLAGE ............................................................................................................................. 75

III- MODE OPERATOIRE ............................................................................................................... 76

IV- RESULTATS ............................................................................................................................... 76

Chapitre V- METHODE AU GAMMADENSIMETRE .................................................77

I- PRINCIPE ........................................................................................................................................ 77

II- APPAREILLAGE ............................................................................................................................. 77

III- MODE OPERATOIRE ............................................................................................................... 79

IV- EXPRESSION DES RESULTATS .......................................................................................... 83

Chapitre VI- CONCLUSION ...........................................................................................84

................................................................................................................... 87

ETUDE DE CORRELATION ENTRE LE «ETUDE DE CORRELATION ENTRE LE «ETUDE DE CORRELATION ENTRE LE «ETUDE DE CORRELATION ENTRE LE « COMPTEST LNTPBCOMPTEST LNTPBCOMPTEST LNTPBCOMPTEST LNTPB » ET LA » ET LA » ET LA » ET LA

MESURE DE COMPACITE A L’AIDE D’UN GAMMADENSIMETREMESURE DE COMPACITE A L’AIDE D’UN GAMMADENSIMETREMESURE DE COMPACITE A L’AIDE D’UN GAMMADENSIMETREMESURE DE COMPACITE A L’AIDE D’UN GAMMADENSIMETRE .......... 87

Chapitre I- COMPTEST LNTPB ..................................................................................88

I- OBJECTIFS ET SES AVANTAGES ............................................................................................ 88

II- PRINCIPE DE L’ESSAI ................................................................................................................ 88

III- APPAREILLAGE ......................................................................................................................... 90

IV- PROCEDURE D’ESSAI ............................................................................................................ 95

V- PRESENTATION DES RESULTATS D’ESSAI ........................................................................ 96

Chapitre II- ETUDE DE CORRELATION ....................................................................97

I- OBJECTIFS ..................................................................................................................................... 97


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | iii

II- PROCEDURE D’ETUDE DE CORRELATION .......................................................................... 97

Chapitre III- PRESENTATION DES RESULTATS ................................................... 110

CONCLUSION ................................................................................................................. 119

CONCLUSION GENERALE ................................................................................................ 122

BIBLIOGRAPHIE

ANNEXES

RESUME

TABLE DES MATIERES


RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy –Département BTP - Promotion 2008 Page | i

Nom et Prénoms : RAMANJAKARIMANGA Dina Tsihafoy

Téléphone : 033 14 029 48

Adresse: Lot II N 155 Analamahitsy Antananarivo 101

Titre de mémoire : « Etude de corrélation entre le Comptest LNTPB et la mesure de compacité in situ »

Nombre de page : 122

Nombre de figure : 31

Nombre de tableaux : 27

Nombre de photo : 15

Nombre d’annexe : 11

RESUME

Le Comptest LNTPB est destiné à évaluer rapidement le compactage du sol en place. Une

description des composantes de l’équipement et du déroulement des essais est présentée de

même que les domaines d’utilisation du Comptest LNTPB. La procédure d’essai sur chantier

est décrite en précisant les particularités apportées selon les conditions de terrain et les types

de sols ou de matériaux.

Cet ouvrage met l’accent sur les corrélations entre la mesure de compacité en place par le

gammadensimètre et le Comptest LNTPB. Cette étude de corrélation cherche à résoudre

quelques problèmes rencontrés lors de contrôle de compactage en place. Les résultats

provenant de deux expérimentations sont présentés. Le premier cas réfère à de essais effectués

sur des limons argilo sableux et deuxième sur des sables limoneux. On y explique comment

les résultats sont analysés et de quelle façon les utiliser dans la pratique. Enfin, les

orientations au niveau de la recherche et les limites d’utilisation de la méthode sont discutées.

Mots cléfs : Compacité, Comptest LNTPB, in-situ, nombre de coups, corrélation,

ajustement, densitomètre, gammadensimètre, carottier, sol fins.

Encadreur : Monsieur RAKOTOARISON Pierre Donat Guy

RAMAJAKARIMANGA Dina Tsihafoy Poly n° 1301

Documents

Transcript of RAMAJAKARIMANGA Dina Tsihafoy Poly n° 1301