COMPARAISON DES DIFFERENTES METHODES DE CONTRÔLE A POSTERIORI DU COMPACTAGE DES REMBLAIS WELTER Philippe (SPW – Géotechnique) CHARLIER Robert (ULG – ARGENCO) JANSSENS Benoît (CRR – Géotechnique et Environnement)

CONVENTION 2002 - 2016 Méthodologie Types de sol Objet : Caractérisation des sols à l’aide d’un pénétromètre dynamique léger à énergie variable – type PANDA Méthodologie Types de sol Etude bibliographique (comparaisons, corrélations,…) Etude théorique (ZOI) Etude de laboratoire (Essais en cuve) Etude sur sites (comparaisons) Planches d’essais Révision de Qualiroutes Introduction dans CME (méthode PANDA) Tout type de sols (7 sites) Limon hesbayen Sable bruxellien Site d’AWANS (limon hesbayen) Site de THISNES (sable bruxellien) Sable naturel (Mont-Saint-Guibert) Sable dolomitique (Marche-Les-Dames) Limon traité à la chaux ………. Essais réalisés : PANDA, CRR, DPL, CPT, Gammadensimètre, Anneau volumétrique, Plaques statiques et dynamiques

Paramètres déduits des essais Sonde de battage - type PANDA: qd (MPa) et comparaison avec des courbes de référence établies expérimentalement Sonde de battage - type CRR : nbre de coups/10cm ou enfoncement (mm) par coup => Indice CBR par corrélations Essai DPL (ou SBL) : nbre de coups/10cm ou enfoncement (mm) par coup => qd (MPa) par la formule des Hollandais (basée sur l’énergie potentielle) Essai à la plaque : coefficients de compressibilité M1, M2 et M1/M2 => valeurs et droites de référence Essai CPT : qc (MPa) – résistance à l’enfoncement statique (vitesse de 2 cm/s) Gammadensimètre : mesure indirecte de la masse volumique du sol => Comparaison avec OPN et OPM Anneau volumétrique : mesure directe de la masse volumique du sol => Comparaison avec OPN et OPM Essai au déflectomètre (FWD) : Module élastique de portance EL-FWD (MPa) Plaque dynamique allemande : Module de déformation dynamique Evd (MPa)

Paramètres déduits des essais => Pour chaque type d’essais, il existe des modes opératoires standardisés (normes, CME, guides techniques,…., ) au niveau international, national et/ou régional Les paramètres mesurés/déduits de chaque essai sont différents d’un essai à l’autre (pas ou peu de corrélations directes) Certains essais privilégient LA PORTANCE (COMPRESSIBILITE), d’autres LA RESISTANCE A LA RUPTURE et d’autres LA COMPACITE !!!

Paramètres déduits des essais Contrôle du compactage RW 99 – 2004 et Qualiroutes - 2017 (actuel) En pratique, on a recours beaucoup à l’essai à la plaque statique belge en Wallonie => réalisation d’essais pas toujours appropriés pour l’objectif visé ou faible productivité

ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE Recensement des différentes méthodes de contrôle du compactage des remblais et comparaisons des résultats (corrélations) entre différents essais (PANDA, scissomètres de chantier/laboratoire, CPT, pressiomètre MENARD, Pénétromètres dynamiques lourds, essais à la plaque,……) Conclusions : Pour les sols normalement consolidés : qc ~ qd, à condition de s’affranchir du frottement latéral La formule des Hollandais qui vise à déterminer qd à partir de la mesure de l’enfoncement par coup conduit à des résultats très divergents entre l’essai PANDA et les essais DPL et CRR : facteur >>2

ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE Synthèse des corrélations existantes en terme de reconnaissance des sols (2003)

ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE Recensement des différentes méthodes de contrôle du compactage des remblais et comparaisons des résultats (corrélations) entre différents essais (PANDA, scissomètres de chantier/laboratoire, CPT, pressiomètre MENARD, Pénétromètres dynamiques lourds, Essais à la plaque,……) Conclusions : Pour les sols normalement consolidés : qc ~ qd, à condition de tenir compte du frottement latéral La formule des Hollandais qui vise à déterminer qd à partir de la mesure de l’enfoncement par coup conduit à des résultats très divergents entre l’essai PANDA et l’essai DPL (facteur >2), moins divergents entre l’essai PANDA et l’essai CRR. Corrélations entre différents essais Pour les essais PANDA, les courbes de références sont basées sur la Classification des Sols GTR (France)

Classification GTR (NF P 11-300) ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE Classification GTR (NF P 11-300)

Comparaison des classifications GTR et RW99 (2003) ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE Comparaison des classifications GTR et RW99 (2003)

ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE Recensement des différentes méthodes de contrôle du compactage des remblais et comparaisons des résultats (corrélations) entre différents essais (PANDA, scissomètres de chantier/laboratoire, CPT, pressiomètre MENARD, Pénétromètres dynamiques lourds, Essais à la plaque,……) Conclusions : Pour les sols normalement consolidés : qc ~ qd, à condition de tenir compte du frottement latéral La formule des Hollandais qui vise à déterminer qd à partir de la mesure de l’enfoncement par coup conduit à des résultats très divergents entre l’essai PANDA et l’essai DPL (facteur >2), moins divergents entre l’essai PANDA et l’essai CRR Corrélations entre différents essais Pour les essais PANDA, les courbes de références sont basées sur la Classification des Sols du GTR (France) Corrélations entre différents essais réalisés sur site (SPW – MET)

ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE Corrélations établies à partir de différents chantiers du SPW et du CRR (2003)

ETUDE THEORIQUE Sur les effets d’échelle dans les essais de pénétration avec un cône : - détermination de la zone d’influence autour de la pointe : DZOI = 5 * Dpointe - détection des interfaces : 58% de la zone d’influence FAZOI est entré dans la couche - détection de couches minces (TTL) - profondeur critique : PANDA 2cm² = 9cm PANDA 4cm² = 13cm CPT 10cm² = 20cm - évolution de la résistance à faible profondeur Corrélations essais PANDA – essais pressiométriques (cas des pieux)

ETUDE EN LABORATOIRE Réalisation d’essais dans des cuves avec du limon HESBAYEN A1 (AWANS) et du sable BRUXELLIEN B5

ETUDE EN LABORATOIRE Réalisation d’essais dans des cuves avec du limon HESBAYEN (AWANS) et du sable BRUXELLIEN Autres essais réalisés : - mesures électriques - essais à la plaque dynamique allemande - essais triaxiaux UU

ETUDE EN LABORATOIRE Limon HESBAYEN A1 (AWANS)

ETUDE EN LABORATOIRE Sable BRUXELLIEN B5

ETUDE EN LABORATOIRE CONCLUSIONS

ETUDE EN LABORATOIRE CONCLUSIONS

ETUDE SUR SITES Essais (PANDA, CRR, DPL, Plaque dynamique) réalisés par différents partenaires (SPW, CRR, Ulg, CFE, TUC-RAIL) sur un site à AWANS (limon) et un site à THISNES (sable bruxellien) avec différents équipements.

ETUDE SUR SITES CONCLUSIONS : Bonne concordance entre tous les appareils PANDA, mais influence de l’opérateur dans les cas limites Peu ou pas d’écart entre les PANDA 2cm² et PANDA 4cm² Différence entre (CRR, DPL) et PANDA, plus marquée dans les sols plus homogènes (limon) : qd DPL-CRR > 2.5 * qd PANDA Dispersion des résultats PANDA plus marquée à THISNES qu’à AWANS

PLANCHES D’ESSAIS Une étude (Juran et Rousset, 1999) a été réalisée aux USA sur un sable (D1 selon GTR) :

PLANCHES D’ESSAIS Une planche d’essais réalisée à QUENAST avec un sable naturel de Mont-Saint-Guibert, un sable dolomitique de la carrière de MARCHE-LES-DAMES (sable de concassage) et un limon traité à la chaux (2%) de SOIGNIES-ECAUSSINES

PLANCHES D’ESSAIS Une planche d’essais réalisée à QUENAST avec un sable naturel de Mont-Saint-Guibert, un sable dolomitique de la carrière de MARCHE-LES-DAMES (sable de concassage) et un limon traité à la chaux (2%) de SOIGNIES-ECAUSSINES + essais CPT 200 kN à la fin de la réalisation de la planche d’essais + essais à long terme avant et durant le démantèlement

PLANCHES D’ESSAIS Une fosse d’essais a été réalisée sur le site du CRR à STERREBEEK : Limon => impossibilité d’atteindre une compacité satisfaisante (trop humide) Plusieurs sables (Mont-Saint-Guibert, Moha (0/4), Roelandt (0/1)) Différents essais :

PLANCHES D’ESSAIS CONCLUSIONS Les résultats des différents essais => résultats parfois contradictoires d’acceptation/refus de réception des couches Les différents types essais ont des zones d’influence/d’investigation différentes => domaines de validité Les propriétés mesurées sont différentes d’un type d’essai à l’autre L’allure des résultats des pénétrogrammes diffère parfois assez sensiblement des pénétrogrammes théoriques/de référence : au niveau de la zone de transition superficielle et/ou au sein des couches compactées L’apport de couches supplémentaires compactées dans un remblai influence les caractéristiques des couches sous-jacente Le comportement de certains matériaux évolue avec le « temps » Il est très difficile de tenir compte du degré d’humidité des sols pour contrôler un remblai

PLANCHES D’ESSAIS CONCLUSIONS Plusieurs corrélations ont pu être établies entre les essais, parfois dépendantes du type de sol : Sable naturel : sonde CRR – PANDA 2cm² : x = 54,395 * qd - 0,6972 (R² = 0.8913) sonde CRR – PANDA 4cm² : x = 50,647 * qd - 0,6395 (R² = 0.86143) PANDA 4cm² - CPT 200kN: qd = 0.9665 * qc (R² = 0.7156) Sable de concassage : PANDA 4cm² - CPT 200kN: qd = 0.8468 * qc (R² = 0.9642) plaque dynamique allemande – plaque statique belge : Evd = 1.926 * M1 (R² = 0.8263) Limon traité à la chaux : Gammadensimètre – Anneau Volumétrique : % compact G = 1.0455 * % compact AV (R² = 0.9606) PANDA 4cm² - CPT 200kN: qd = 1.2585 * qc (R² = 0.0.9083) CPT 200 kN – sonde CRR : qc = -0.4837 * x + 11.938 (R² = 0.9442) Des critères d’acceptation/refus des couches de sols en remblais/fond de coffre ont pu être revus et précisés.

CONCLUSIONS GENERALES Introduction de la méthode de contrôle de compactage par essais de pénétration dynamique type PANDA dans QUALIROUTES et le CME Nouvelle proposition de critères d’acceptation/refus des remblais/fond de coffre dans les méthodes de contrôle a posteriori des « Remblais généraux » de QUALIROUTES

Je vous remercie pour votre attention Je remercie chaleureusement tous les intervenants dans cette étude (SPW, Ulg-ARGENCO, CRR-Géotechnique et Environnement) Je vous remercie pour votre attention Contact