Essai CD :

La figure 9.15 présente les résultats d’un essai de cisaillement triaxial de type C.D.dans le cas d’une argile normalement consolidée (courbe 1) et dans le cas d’une argile surconsolidée (courbe 2).

Pour assurer la saturation de l’éprouvette d’essai ; on applique en général une contrepression durant la phase de consolidation (CP = 200 kPa en moyenne). Cette phase est en général réalisée par paliers successifs et est accompagnée de la mesure du coefficient B de Skempton défini au paragraphe 6.9.3. ; la valeur de B dépend du degré de saturation du sol.

On suit la phase de consolidation dans un diagramme tassement en fonction du temps. Ceci permet de déterminer le t₁₀₀ (voir paragraphe 8.6.5) et la vitesse de déformation imposée sera calculée en fonction du t100 et des conditions de drainage.

Deux types de courbe sont tracés durant la phase de cisaillement :

- une courbe contrainte déformation (il est commode de représenter le déviateur de contrainte sous une forme normée, c’est à dire exprimée en : (σ₁-σ₃)/(σ₃-CP) ;
- une courbe de variation de volume en fonction de la déformation : le sol étant a priori saturé, cela correspond au volume d’eau expulsé pendant le cisaillement.

Le cas normalement consolidé (N.C.) est celui où la pression de consolidation de consolidation (σ3-CP) appliquée pendant la première phase de l’essai est supérieure ou égale à la valeur de pression de consolidation du sol en place. A l’inverse, le sol surconsolidé (S.C.) correspond au cas où (σ₃-CP) reste inférieure à la pression de consolidation du sol en place.

Dans le cas normalement consolidé (courbes 1), la courbe contrainte-déformation (fig. 9.15.a) croît régulièrement et présente un léger pic au moment de la rupture. Si l’on suit dans la figure 9.15.b la variation de volume ou la variation de l’indice des vides, on constate qu’au cours du cisaillement, ce volume (l’indice des vides) diminue au fur et à mesure pour tendre vers une valeur constante lorsque la résistance a dépassé la valeur au pic.

Dans le cas surconsolidé (courbes 2), la courbe contrainte déformation montre un pic marqué, suivi d’une décroissance et tend vers une valeur semblable à celle de l’essai (N.C.). Dans le même temps, on constate que le volume du sol (l’indice des vides) augmente pendant la première phase de l’essai pour se stabiliser ensuite.

On peut dire que le sol (N.C.) a un comportement contractant, alors que le sol (S.C.) a essentiellement un comportement dilatant. Par analogie avec les résultats observés dans le cas du sable, les valeurs obtenues lors de la stabilisation des déformations correspondent à un état critique.

Si l’on prend le même sol dans l’état remanié, la courbe contrainte-déformation (3) croît constamment pour tendre vers la valeur limite observée par les deux autres états.

Ayant réalisé plusieurs essais à différentes valeurs de pression σ₃ = σ_r, on peut tracer dans le plan de Mohr les cercles correspondants qui donnent l’enveloppe de rupture.

Si on utilise la représentation de Lambe (paragraphe A, fig. A.6), on peut tracer les chemins de contrainte pour chacun des essais (fig. 9.16), on constate alors que la forme des courbes (s, t) est identique dans le cas où on maintient σr, la contrainte radiale constante et que l’on augmente σa la contrainte axiale, il s’agit de droites de pente 45° vers la droite.

Essai (C.U . + u)

Les premières phases de l’essai (consolidation) sont conduites de manière identique à celles de l’essai précédent. Durant le cisaillement, le drainage est empêché et on mesure la pression interstitielle générée.

La figure 9.17 présente les cas relatifs à d’une part une argile (N.C.) (courbes 1) et d’autre part une argile (S.C.) (courbes 2). Les deux types de courbes construites sont :

• la courbe contrainte-déformation dessinée d’une manière normée comme sur la figure 9.15 ;
• la courbe pression interstitielle-déformation que l’on peut également représenter d’une manière normée : u/ (σ₃-CP).

Dans le cas (N.C.), on observe sur la courbe contrainte-déformation une croissance continue du déviateur qui atteint un pic peu marqué (forme identique à celle de l’essai C.D.). Dans le même temps, on note que la pression interstitielle croît constamment et reste constante quand le pic de la première courbe est atteint. On peut aussi observer au delà du pic une chute de la pression interstitielle.

Dans le cas (S.C.), la courbe contrainte-déformation montre un pic marqué suivi d’une chute puis d’une stabilisation. Pour la pression interstitielle, on note tout d’abord une faible valeur positive puis u devient négatif et tend vers une valeur stabilisée.

Les comportements contractant et dilatant décrits précédemment se retrouvent ici, et l’état critique stabilisé est également présent.

De la même manière que précédemment, on peut porter les résultats dans un plan de Mohr pour obtenir les caractéristiques c’ et φ’.

En dessinant les résultats de l’essai en chemin de contraintes (fig. 9.18), on peut tracer d’une part les chemins en contraintes totales qui pour l’essai de chargement (σr : constante, σa : croissante) sont des segments de droite inclinés à 45° vers la droite. Par contre, en contraintes effectives, on a suivant les cas (N.C.) (courbe 1) et (S.C.) (courbe 2) des formes de courbe différentes. Pour le cas (N.C.), la contrainte effective se décale vers la gauche et a une concavité tournée vers la gauche et le cas (S.C.) se décale vers la droite avec une concavité tournée vers la droite, ceci correspond simplement au développement différent de la pression interstitielle.