Étude numérique de l'essai au cône effilé instrumenté dans les argiles Champlain

Une nouvelle sonde conique, tronquée et légèrement effilée, appelée cône effilé instrumenté (ISC) est étudiée dans la présente thèse. L'essai au cône effilé instrumenté (ISCT) consiste à pousser continuellement le cône effilé instrumenté (ISC) à une vitesse constante de 2 cm/s dans un trou pilote pré-foré. Plusieurs mesures comme la pression interstitielle, la contrainte latérale totale appliquée sur le fût du cône et la force motrice appliquée sur ce cône lors de son insertion peuvent être enregistrées. La résistance au cisaillement non drainé Su peut être déduite à partir d'une méthode de détermination appropriée. Des simulations axisymétriques ont été effectuées en utilisant la méthode des éléments finis afin de modéliser le processus de pénétration profond (PPP) du ISC. Deux prototypes du cône effilé instrumenté ont été étudiés dans cette thèse : le cône effilé numéro 1 (ISC-1) et le cône effilé numéro 2 (ISC-2). Le site étudié est celui de Mascouche qui est un dépôt argileux représentatif des argiles naturelles raides de la mer Champlain. Il a été présumé que l'essai ISCT a l'avantage de combiner l'essai pressiométrique (c.-à.-d., réalisé par un pressiomètre autoforeur et noté par la suite SBPM) à celui du piézocône puisque la pénétration continue de ce cône dans un sol cohérent produit une expansion quasi pressiométrique. La pertinence de cette hypothèse a été le sujet de cette étude. Dans des conditions axisymétriques, des études paramétriques ont été menées afin d'étudier l'influence de l'adhésion sur les résultats escomptés des essais réalisés avec le cône 1 (ISCT-1) et le cône 2 (ISCT-2). Le sol modélisé est supposé élastique-parfaitement plastique et dans des conditions non drainées. Dans un sol pesant et non pesant, les courbes des pressions de contact (CPRESS) versus les profondeurs de fonçage des cônes (1 et 2) sont prédites. Les diagrammes quasi pressiométriques (ln (pression radiale) versus la déformation volumétrique), ainsi que les courbes forces de fonçage versus la profondeur de fonçage du cône (D), pour différentes contraintes d'adhésion, ont été déterminées.

Abstract

A new truncated and slightly tapered probe called instrumented scarp cone (ISC) is studied in this thesis. The instrumented sharp cone test is performed by pushing continually this probe at a constant rate of 2 cm/s in a pre-bored pilot hole. When the cone is inserted, several measures such as pore pressure, total lateral stress, and driving force can be registered. An appropriate method allows determination of undrained shear strength (Su). Axisymmetric simulations were performed using the finite element method in order to model the process of deep penetration (PPP) of the ISC. Two prototypes of the instrumented sharp cone have been studied in this thesis: the sharp cone number 1 (ISC-1) and the sharp cone number 2 (ISC-2). The studied site is that of Mascouche, which is a clay deposit representing the stiff natural clays of the Champlain Sea. It was assumed that the test has the advantage of combining the pressuremeter test (i.e., performed with a self-boring pressuremeter and noted later SBPM) to that of piezocone as the continued penetration of this cone in a cohesive soil almost produces a pressuremetric expansion. The relevance of this hypothesis has been the subject of this study. In axisymmetric conditions, parametric analyses were conducted in order to determine the influence of the adhesion on the expected results of the tests performed with the sharp cone number 1 (ISCT-1) and the sharp cone number 2 (ISCT-2). The undrained soil is assumed to behave as an elastic-perfectly plastic material. For a weighty and weightless soil, the contact pressures (CPRESS) versus depth of penetration (D) curves of the cones (1 and 2) are predicted. The quasi-pressurmetric curves (i.e. ln(radial pressure) versus volumetric strain) and the driving force versus D curves were determined for several values of adhesion.