En géotechnique, l’essai pressiométrique s’impose comme une méthode incontournable pour évaluer les caractéristiques mécaniques d’un sol devant accueillir une construction. Il s’agit en effet d’un processus qui permet d’obtenir des précisions sur la capacité du sol à supporter des charges et à résister à des menaces structurelles, dont les tassements différentiels, fissures, effondrements, etc.
Dans le domaine de la construction, l’essai pressiométrique s’avère davantage indispensable pour garantir la stabilité des ouvrages, qu’il s’agisse de dimensionner les fondations ou d’indiquer les solutions techniques adaptées.
Mais si cet essai offre autant d’avantages, quels sont ses principes de fonctionnement ? Quand faut-il réellement le réaliser ? Suivez le guide !
Qu’est-ce qu’un essai pressiométrique ?
L’essai pressiométrique est une méthode d’investigation géotechnique in situ qui permet d’évaluer les caractéristiques mécaniques d’un sol susceptible d’accueillir un ouvrage. Plus précisément, il sert à déterminer la résistance et la déformabilité d’un terrain, des paramètres indispensables pour dimensionner les fondations du bien à ériger.
Par ailleurs, ce type d’essai géotechnique, réalisé dans le cadre d’une étude de sol, permet trois caractéristiques mécaniques du sol :
- La pression limite : indique la charge maximale que le sol peut supporter sans se rompre.
- Le module pressiométrique : caractérise la déformabilité du sol sous l’effet d’une contrainte.
- La pression de fluage : marque la transition où le sol cesse de réagir de manière élastique et commence à subir des déformations permanentes.
Il faut noter que l’essai pressiométrique permet de simuler en quelque sorte les conditions que le sol subirait sous les fondations d’une structure.
Le principe de fonctionnement de l’essai pressiométrique
L’essai pressiométrique, souvent réalisé selon la méthode de Ménard, se déroule en plusieurs étapes. Pour ce faire, une sonde cylindrique équipée d’une membrane flexible expansible est insérée dans le sol à une certaine profondeur par le biais d’un forage. La sonde est ensuite gonflée lentement à l’aide d’un fluide (généralement de l’azote) afin d’exercer une pression radiale sur les parois du forage.
Au fur et à mesure que la pression augmente, la sonde se dilate et provoque une déformation du sol environnant. Les déplacements de la paroi du forage sont ensuite mesurés avec précision à l’aide de capteurs. Ces mesures permettent de tracer une courbe caractéristique de l’essai, qui relie la pression exercée par la sonde aux déformations du sol.
Pourquoi réaliser un essai pressiométrique ?
Comme mentionné précédemment, l’essai pressiométrique fournit des informations précieuses sur les caractéristiques mécaniques d’un sol. Mais pourquoi est-il si important de disposer de ces données ?
Garantir la sécurité des fondations
La sécurité des fondations d’un bâtiment repose en grande partie sur la capacité du sol à supporter les charges qui lui sont appliquées. L’essai pressiométrique permet d’évaluer précisément cette capacité portante. En connaissant la résistance du sol, les ingénieurs peuvent dès lors dimensionner les fondations de manière adéquate, en évitant ainsi tout risque de rupture ou d’affaissement.
Pour les bâtiments de grande envergure, comme les immeubles de grande hauteur ou les ouvrages d’art, le dimensionnement des fondations demeure un enjeu de taille. À l’évidence, un sous-dimensionnement pourrait entraîner des tassements différentiels, pouvant engendrer des fissures et des déformations. À l’inverse, un surdimensionnement conduirait à un surcoût inutile.
Évaluer et anticiper les risques
Les problèmes de tassement différentiel ne sont pas les seuls risques liés à une mauvaise connaissance des caractéristiques du sol. Dans certaines zones, comme les terrains argileux ou les zones de remblais, les sols peuvent être particulièrement sensibles aux variations de teneur en eau. Ces variations peuvent entraîner des gonflements ou des retraits du sol, provoquant des fissurations des bâtiments et, dans les cas les plus graves, des effondrements.
L’essai pressiométrique permet d’évaluer la sensibilité du sol aux variations de teneur en eau et d’anticiper les risques de tassement ou de gonflement. En disposant de ces informations, il est possible pour les ingénieurs de mettre en œuvre des mesures correctives, telles que la réalisation de drains ou l’injection de coulis, afin de stabiliser le sol et de prévenir les sinistres.
Mieux choisir les techniques de construction
Le choix des techniques de construction est également influencé par les résultats de l’essai pressiométrique. En effet, certaines techniques sont plus adaptées à certains types de sols. Par exemple, sur un sol très meuble, il sera préférable d’utiliser des fondations profondes (pieux, puits) plutôt que des fondations superficielles (semelles).
En connaissance des caractéristiques mécaniques du sol, les ingénieurs peuvent sélectionner les techniques de construction les plus adaptées et les plus économiques. Cela permet d’éviter des reprises en sous-œuvre coûteuses et de garantir la pérennité de l’ouvrage.
Quand faut-il réaliser un essai pressiométrique ?
Régi par les normes NF P94-261 et NF P94-262 (EUROCODE 7), l’essai pressiométrique est généralement utilisé dans le cadre des études de sol, que ce soit lors du démarrage d’un projet de construction ou en complément d’autres analyses géotechniques.
Au début d’un projet de construction
L’essai pressiométrique est souvent réalisé au stade de l’étude géotechnique préalable à la construction. Cette étude, généralement de niveau G2 AVP (Avant-Projet), vise à caractériser le sol et à évaluer sa capacité à supporter les fondations d’un ouvrage.
Les résultats de l’essai pressiométrique permettent à ce niveau de dimensionner les fondations de manière optimale et d’éviter les surprises lors de la réalisation des travaux.
Pour des projets spécifiques
Certains types de projets nécessitent une connaissance particulièrement précise des caractéristiques du sol. C’est le cas notamment des projets de grande envergure, tels que les immeubles de grande hauteur, les ponts, les tunnels ou les ouvrages d’art. Pour ces projets, l’essai pressiométrique est souvent complété par d’autres essais géotechniques afin de disposer d’une caractérisation très fine du sol.
De même, les projets situés sur des terrains complexes, comme les sols argileux, les remblais ou les terrains de remblaiement, nécessitent une attention particulière. Ces sols sont souvent sujets à des tassements différentiels ou à des mouvements de terrain. L’essai pressiométrique permet d’évaluer la sensibilité de ces sols et de mettre en œuvre les mesures de consolidation ou de stabilisation nécessaires.
En complément d’autres essais géotechniques
L’essai pressiométrique est rarement réalisé de manière isolée. Autrement dit, il est souvent complété par d’autres essais géotechniques, tels que :
- L’essai porchet : permet d’évaluer avec précision la capacité du sol à drainer, stocker et évacuer l’eau souterraine.
- L’essai Lefranc : permet de déterminer avec exactitude le coefficient de perméabilité des différentes catégories de sols.
- L’essai triaxial : permet d’analyser la résistance au cisaillement d’un échantillon de sol prélevé en laboratoire.
La combinaison des résultats de ces différents essais permet d’établir modèle numérique du sol et de simuler le comportement de celui-ci sous les charges appliquées par l’ouvrage.
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Conclusion
Réalisé au stade de l’étude de sol, l’essai pressiométrique offre une vision précise et détaillée des caractéristiques mécaniques du sol. Il s’agit entre autres d’une méthode géotechnique qui permet aux ingénieurs de prendre des décisions éclairées lors de la conception et de la réalisation d’un ouvrage, que ce soit pour dimensionner les fondations ou pour anticiper des risques géotechniques.