Dans le domaine de la construction, la stabilité et la durabilité des ouvrages dépendent en grande partie des résultats des essais géotechniques menés en amont. Ces investigations permettent en réalité de dresser un portrait sur les caractéristiques physiques et mécaniques du terrain sur lequel seront érigées ces structures. Autrement dit, elles permettent d’étudier la résistance du sol, sa compressibilité, sa perméabilité ou encore sa composition granulométrique.
Mais si les essais géotechniques s’avèrent indispensables pour prévenir tout risque d’effondrement ou de déformation des fondations, quels en sont les différents types ? Suivez ce guide !
L’essai pressiométrique
L’essai pressiométrique est une méthode d’investigation géotechnique généralement utilisée pour caractériser les propriétés mécaniques des sols. Explicitement, il permet de :
- déterminer la pression limite que le sol peut supporter sans se rompre ;
- calculer les modules de déformation du sol ;
- caractériser le comportement du sol sous charge ;
- évaluer la portance des fondations et garantir la stabilité des structures.
S’agissant de son procédé, l’essai pressiométrique consiste à introduire une sonde cylindrique, équipée d’une membrane flexible dans un forage destructif réalisé au préalable dans le sol. Une fois en place, cette sonde est progressivement gonflée, appliquant ainsi une pression radiale sur les parois du forage. Cette pression permet de mesurer la résistance du sol sous différentes charges et de déterminer sa capacité de déformation. L’essai prend fin lorsque la valeur indiquée sur le tube gradué atteint 600 cm³ ou 50 bars de pression.
L’essai Porchet
L’essai Porchet est un test d’infiltration utilisé pour évaluer la capacité d’un sol à absorber et à évacuer l’eau souterraine. Cette investigation géotechnique consiste à creuser un trou de diamètre et de profondeur définis dans le sol à étudier. Ce trou est ensuite rempli d’eau jusqu’à une hauteur constante.
On mesure alors le débit d’eau nécessaire pour maintenir ce niveau constant pendant une durée déterminée. En analysant la quantité d’eau qui s’infiltre dans le sol, l’essai permet de calculer le coefficient de perméabilité, une caractéristique propre à chaque type de sol.
En termes d’objectifs, l’essai Porchet permet de :
- dimensionner correctement les systèmes de drainage nécessaires pour assécher un terrain ou protéger un ouvrage ;
- évaluer les risques d’infiltration dans les fondations, les ouvrages souterrains ou les remblais ;
- dimensionner les ouvrages hydrauliques comme les barrages, les digues et les canalisations ;
- prévenir les problèmes d’inondation, d’érosion et de stabilité des sols.
L’essai Porchet est particulièrement adapté aux sols à granulométrie grossière, comme les sables et les graviers, pour lesquels la perméabilité est élevée. Il est également utilisé pour les sols fins, comme les limons et les argiles.
L’essai Lefranc
L’essai Lefranc est un test géotechnique utilisée pour mesurer le coefficient de perméabilité des sols saturés, en particulier dans les sables et les graviers. Il s’agit techniquement d’une méthode qui permet d’évaluer la capacité du sol à favoriser le passage de l’eau.
Le processus consiste en lui-même à injecter de l’eau sous pression dans un puits préalablement creusé, puis à observer la vitesse à laquelle l’eau circule à travers le sol. La perméabilité ainsi mesurée permet de déterminer la capacité du sol à évacuer les eaux souterraines.
L’essai Lefranc est particulièrement adapté pour les projets nécessitant une bonne gestion des flux d’eau, tels que les barrages, les ouvrages souterrains et les systèmes de drainage. Comparativement à l’essai porchet, il offre une mesure plus précise de la perméabilité horizontale du sol. En parallèle, il permet d’évaluer les risques de contamination et de mettre en place des mesures de protection adaptées.
La pose piézomètre
Indispensable en géotechnique, le piézomètre est un instrument de mesure qui permet de surveiller de manière continue le niveau des nappes phréatiques et de mesurer la pression de l’eau interstitielle dans le sol. Particulièrement utile pour les projets de construction ou les études d’impact environnemental, la pose de piézomètre en matière d’essais géotechniques permet de :
- avoir un portrait complet des conditions hydrologiques du sol ;
- prévenir les risques liés à l’eau, tels que les inondations, les remontées capillaires, les glissements de terrain ou les tassements de terrain ;
- évaluer l’impact de travaux de construction ou d’aménagement sur les nappes phréatiques ;
- suivre avec précision les variations du niveau des nappes phréatiques dans le temps.
Notons par ailleurs que ce dispositif est largement utilisé dans les projets de grande envergure, notamment pour les fondations d’infrastructures lourdes, les tunnels, les digues et les ouvrages hydrauliques.
L’essai au Gamma Ray
L’essai au Gamma Ray est une méthode géophysique non destructive qui permet d’obtenir des informations sur la densité et la composition d’un sol. Cette technique repose sur l’utilisation de rayonnements gamma, des ondes électromagnétiques de très haute énergie qui traversent le sol et dont l’atténuation est mesurée pour déduire ses caractéristiques internes.
Les propriétés radiométriques du sol ainsi obtenues fournissent des informations précieuses sur sa structure et sa composition, telles que le pourcentage d’éléments comme l’argile, le sable ou les matériaux organiques. D’un point de vue avantages, l’essai au Gamma Ray s’avère utile pour plusieurs raisons :
- la méthode n’altère pas le sol et peut être réalisée dans des forages existants ;
- l’essai permet de prévenir les risques liés à l’hétérogénéité des sols ;
- les résultats obtenus sont généralement précis et fiables.
En plus de son efficacité, l’essai au Gamma Ray est reconnu pour son caractère sûr et non destructif. Elle n’implique aucune excavation lourde ni intervention intrusive sur le terrain.
L’essai de pompage
L’essai de pompage est une méthode utilisée pour évaluer la capacité du sol à évacuer l’eau par le biais d’un pompage contrôlé. Il consiste à pomper l’eau d’un puits de test, tout en mesurant le débit d’eau extrait et l’abaissement du niveau piézométrique dans le sol environnant. L’objectif principal est de déterminer la perméabilité des aquifères, c’est-à-dire la capacité du sol à permettre la circulation de l’eau souterraine à travers ses pores.
Les essais de pompage sont utilisés dans de nombreux domaines, notamment :
- L’hydraulique urbaine : pour dimensionner les réseaux d’assainissement et les stations de pompage.
- L’hydraulique industrielle : pour évaluer les ressources en eau disponibles pour les industries.
- L’environnement : pour étudier l’impact des pollutions sur les aquifères et pour mettre en place des mesures de remédiation.
- L’aménagement du territoire : pour évaluer l’impact des projets d’aménagement sur les ressources en eau souterraine.
En ce qui concerne leur utilité, ces essais géotechniques permettent de dimensionner correctement les systèmes de drainage et d’irrigation, en fonction des caractéristiques hydrauliques du sol étudié.
Conclusion
En conclusion, les essais géotechniques tels que l’essai pressiométrique, l’essai Porchet, l’essai Lefranc, la pose de piézomètre, l’essai au Gamma Ray et l’essai de pompage jouent un rôle fondamental dans l’analyse des propriétés mécaniques et hydrauliques des sols. En offrant une compréhension approfondie des caractéristiques des sols, ces essais aident à prévenir les risques associés aux projets de construction, garantissant ainsi la stabilité des fondations et la gestion efficace des ressources en eau. Toutefois, il est important de noter que chaque type d’essai est adapté à des contextes et des conditions spécifiques, permettant aux ingénieurs géotechniciens de choisir la méthode la plus appropriée en fonction des enjeux du projet.