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12 septembre 2013
CONTRÔLE DU COMPACTAGE DES REMBLAIS AU MOYEN DU PENETROMETRE DYNAMIQUE LEGER
TYPE PANDA JANSSENS B., DETHY B., THEYS Fr. – CRR
WELTER Ph., JASPAR G. – SPW-Division de la Géotechnique
Introduction
Objectif de la convention SPW (Direction Géotechnique) – CRR
Valoriser dans la nouvelle version du Cahier des Charges (QUALIROUTES), le pénétromètre dynamique léger à énergie variable de type PANDA comme outil
de contrôle de la qualité d’un compactage de remblai
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Extrait du chapitre E.3.3.3.1 du RW 99 (2004) et QUALIROUTES (2012)
Introduction
Critère Couche de remblai Fond de coffre (mètre
supérieur du remblai)
Coefficient de
compressibilité (M1)
11 MPa (droite OA) 17 MPa (droite OB)
Taux de compactage 95 % OPN 98 % OPN
Pénétromètre C.R.R Sols : X 20 mm/cp
Sable : X 40 mm/cp
Sols : X 12 mm/cp
Sable : X 24 mm/cp
Pénétromètre à énergie
variable (type PANDA)
Selon étude particulière
conforme à la norme
française NF P 94-105
Objectif q4 selon
NF P 98-331
Selon étude particulière
conforme à la norme
française NF P 94-105
Objectif q3 selon
NF P 98-331
Nouveau critère
Nouveau critère
Principe de l’appareil PANDA
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Introduction
Interprétation des résultats
Reconnaissance des terrains
Contrôle du compactage (courbes de référence)
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Introduction
Caractérisation de la courbe de référence
Résistance en surface (qd0)
Profondeur critique (Zc)
Résistance en profondeur (qd)
Paramètres d’influence
Nature des matériaux
Teneur en eau
Taux de compactage (q en France)
Présence de différents problèmes
1) Difficulté d’établir une corrélation entre les classifications utilisées
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Introduction
Classification française
Classification belge
2) Interprétation difficile voire impossible de la teneur en eau (état hydrique du matériau) au moment de l’essai (sauf si prélèvement d’échantillons)
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Introduction
3) Résultats des 2 précédentes conventions avec l’ULG (principalement des essais en laboratoire)
Profondeur critique inférieure
Valeurs de qd
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Introduction
Suite à ces problèmes, nécessité de réaliser une planche d’essais
Réalisation de la planche d’essais
Localisation : Site SAGREX de Quenast
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Matériaux utilisés : 3 types
Sable naturel : sablière de Mont-Saint-Guibert
Sable dolomitique de concassage : unité de traitement de la carrière SAGREX de Marche-les-Dames
Limon traité à 2 % de chaux : limon de couverture de la carrière Tellier des Prés (Soignies) et chaux Proviacal de type CL90-Q
Réalisation de la planche d’essais
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Répartition en parcelles
5 taux de compactage : nombre de passes
6 couches de 30 cm d’épaisseur
Répartition des parcelles au sein d’une
même couche
Sable concassage Limon traité à la
chaux (2%) Sable pur
10 passes SC P10 Cx LT P10 Cx SP P10 Cx
8 passes SC P8 Cx LT P8 Cx SP P8 Cx
6 passes SC P6 Cx LT P6 Cx SP P6 Cx
4 passes SC P4 Cx LT P4 Cx SP P4 Cx
2 passes SC P2 Cx LT P2 Cx SP P2 Cx
Réalisation de la planche d’essais
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Essais réguliers par parcelle
1 prise d’échantillon par anneau volumétrique + teneur en eau
3 sites de gammadensimètre avec une mesure par 5 cm de profondeur
1 essai à la plaque statique belge
3 essais à la plaque dynamique allemande légère
4 essais PANDA : 2 à la pointe de 2 cm² et 2 à celle de 4 cm²
1 essai à la sonde de battage légère type CRR
Essais occasionnels
Essais PANDA à la batteuse automatique : pointe de 4 cm²
Déflectomètre léger PRIMA L-FWD 100
Forage manuel avec prise d’échantillons et teneur en eau (au sommet)
Essais de pénétration statique 200 kN (au sommet)
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Synthèse des résultats Sable naturel (Mont-Saint-Guibert)
Identification
II. Sol grossier / B5 à B2
Matériau homométrique
Teneurs optimale (OPN) et moyenne : 15,3 -12,5 % = Etat sec
Densité
Anneau volumétrique : augmentation jusqu’à 8 passes (96,8 %) + non respect critère fond de coffre
Gammadensimètre 0 – 10 cm : augmentation (94,7 %) + non respect critères remblai et fond de coffre
Gammadensimètre 10 – 25 cm : augmentation (de 95 à > 97, 2%) + non respect critère fond de coffre
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SABLE PUR : Evolution du taux de compactage en fonction du
nombre de passes
91
92
93
94
95
96
97
98
0 2 4 6 8 10 12
Nombre de passe
Ta
ux
de
co
mp
ac
tag
e (
% d
en
sit
é
OP
N)
Mesure à l'anneau volumétrique
Mesure au gammadensimètre à 10 cm de
profondeur
Mesure au gammadensimètre entre 10 et 25 cm
de profondeur
SABLE PUR : Evolution du compactage avec la profondeur
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
90,00 92,00 94,00 96,00 98,00 100,00
Taux de compactage par tranche de 5 cm (% densité OPN)
Pro
fon
deu
r
Passe 2
Passe 4
Passe 6
Passe 8
Passe 10
Passe 2 corrigée
Synthèse des résultats Sable naturel
Portance
Essai à la plaque statique belge : augmentation de M1 de 8,1 à 14,1 MPa + non respect du critère fond de coffre (17 MPa) + rapport M2/M1 élevé
Essai à la plaque dynamique allemande : augmentation de Evd de 23 à 31 MPa + non respect du critère allemand du fond de coffre (40 MPa)
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Synthèse des résultats Sable naturel
Résistance à l’enfoncement d’un cône – Essai PANDA
Valeur < courbe de référence B5 s
Augmentation par paliers de couche
Pas de différence notoire entre les pointes
Proposition de 2 courbes de référence
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Synthèse des résultats Sable naturel
Sonde de battage légère CRR
Valeur << critère du cahier des charges
Courbe similaire à la courbe PANDA
Augmentation par paliers de couche
Proposition de 2 courbes de référence
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Synthèse des résultats Sable naturel
Essai CPT
Courbe similaire à la courbe PANDA
Profondeur critique plus élevée
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Synthèse des résultats Sable naturel
Synthèse
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Synthèse des résultats Sable de concassage
Identification
II. Sol grossier /D1
Teneurs optimale (OPN) et moyenne : 7,9-5,3% = Etat sec
Densité
Anneau volumétrique : faible variation (86-89%) + non respect critères remblai et fond de coffre
Gammadensimètre 0 – 10 cm : augmentation (88-91%) + non respect critères remblai et fond de coffre
Gammadensimètre 10 – 25 cm : augmentation (91-96%) + non respect critères sauf après 10 passes (remblai)
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Synthèse des résultats
Sable de concassage
Portance
Essai à la plaque statique belge : augmentation de M1 (12 à 16 MPa) + non respect du critère fond de coffre + rapport M2/M1 élevé
Essai à la plaque dynamique allemande : augmentation de Evd (22 à 31 MPa) + non respect du critère allemand du fond de coffre
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Synthèse des résultats Sable de concassage
Résistance à l’enfoncement d’un cône –
Essai PANDA
Valeur < courbe de référence D1
Augmentation par paliers de couche
Pas de différence notoire entre les pointes
Validation des courbes de référence CRR
Sonde de battage légère type CRR
Valeur << critère du cahier des charges
Courbe similaire à la courbe PANDA
Augmentation par paliers de couche
Validation des courbes de référence CRR
Essai CPT
Evolution similaire
Corrélation qd PANDA 4 cm² - qc : qd = 0,8468 qc (R² = 0,9642)
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Synthèse des résultats Sable de concassage
Synthèse
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Synthèse des résultats Limon traité à la chaux
Identification
I. Sol fin /A1-A2 (sol pur)
Teneurs optimale (OPN) et moyenne : 19,4 – 20 à 27% = Etat humide (mélange)
Densité
Anneau volumétrique : augmentation (87- 94%) + non respect critères remblai et fond de coffre
Gammadensimètre 0 – 10 cm : augmentation (90,8 – 98,4 %) et respect partiel critères remblai (6 passes) et fond de coffre (10 passes)
Gammadensimètre 10 – 25 cm : faibles valeurs dus probablement à un compacteur trop faible
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Synthèse des résultats
Limon traité à la chaux
Portance
Essai à la plaque statique belge : augmentation de M1 de 31 à 58 MPa + respect des critères+ rapport M2/M1 peu élevé (2,1 – 2,5)
Essai à la plaque dynamique allemande : augmentation de Evd (40 à 78 MPa) + respect du critère allemand du fond de coffre
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LIMON TRAITE : Evolution du coefficient de compressibilité
(M1) et des modules de déformabilité dynamique (Evd) en
fonction du nombre de passe
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6 8 10 12
Nombre de passe
Co
eff
icie
nt
de c
om
pre
ssib
ilit
é
ou
mo
du
le d
e d
éfo
rmab
ilit
é
(MP
a)
Coefficient de compressibilité (M1 - MPa)
Module de déformabilité dynamique (Evd - MPa)
Module de déformabilité dynamique L-FWD (Evd - MPa)
Synthèse des résultats Limon traité à la chaux
Résistance à l’enfoncement d’un cône – Essai PANDA
Valeur = courbes de référence A1 et B5 s
Pas d’évolution classique
Distinction de toutes les couches
Pas de différence notoire entre les pointes
Pas de proposition de courbes de référence
Evolution des valeurs dans le temps
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Synthèse des résultats Limon traité à la chaux
Sonde de battage légère type CRR
Valeurs = critère limon du cahier des charges
Courbe similaire au critère classique
Distinction des couches
Proposition de critères d’enfoncement (sol traité)
Xcouche de remblai < 15 mm/coup
Xfond de coffre < 12,5 mm/coup
Essai CPT
Evolution similaire aux courbes classique PANDA (profondeur critique de 0,4 à 0,6 m)
Corrélation : qd4 cm² = 1,2585 qc (R² : 0,9083)
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Synthèse des résultats Limon traité à la chaux
Synthèse
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REMARQUE : Il convient d’être prudent dans l’interprétation de l’efficacité du traitement étant donné les conditions hydriques très défavorables du limon initial, le compacteur peu adapté et le traitement via un malaxeur quelques jours avant.
Synthèses et conclusions
La réalisation de la planche d’essais a permis :
D’établir en première approche, des courbes de référence PANDA pour les sables qu’il convient de confirmer au moyen d’essais supplémentaires.
Il n’a pas été possible d’établir des courbes similaires pour les sols traités.
De proposer de nouvelles courbes de référence de la sonde de battage légère type CRR pour les sables et les sols traités, également à confirmer au moyen d’essais complémentaires.
De déterminer des corrélations entre pénétromètre dynamique (qd) et pénétromètre statique (qc).
De mettre en évidence les différences entre les méthodes utilisées de contrôle de compactage d’un remblai.
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Merci de votre attention