Propriétés mécaniques des sols déterminées en place

Les paramètres utilisés pour décrire les propriétés physiques et mécaniques des sols sont de nature très variée :

• paramètres d’identification et d’état ;

• paramètres de déformabilité ;

• paramètres de résistance ;

• paramètres de perméabilité.

Les essais en place (ou « in situ ») de mécanique des sols les plus courants sont les essais réalisés au pénétromètre (statique ou dynamique y compris l’essai de pénétration au carottier dit SPT), et les essais au pressiomètre Ménard et au scissomètre de chantier.

Cet article présente ces essais classiques (appareillage, modalités de mise en œuvre, interprétation des mesures). L’exploitation des résultats pour la reconnaissance des sols et le dimensionnement des ouvrages ne sera abordé que sommairement, le sujet étant traité dans d’autres articles.

Il existe d’autres essais en place intéressants, mais ils sont d’une utilisation moins fréquente en raison de leur caractère plus complexe ou de leur domaine d’intervention plus limité. On peut citer, par exemple, le pressiomètre autoforeur, le pressio-pénétromètre et le phicomètre. Le paragraphe de cet article qui leur est consacré donne également un aperçu des compléments qui peuvent être apportés aux essais classiques (notamment piézocône et manchon de frottement pour le pénétromètre statique) et présente les essais de chargement à la plaque et les essais d’eau les plus courants.

On peut arbitrairement subdiviser les essais en place en deux grandes familles : les essais qui donnent une caractéristique de sol à la limite (ou, si l’on veut, à « la rupture ») et les essais qui donnent en plus une relation contraintes – déformations.

Les pénétromètres statiques et dynamiques appartiennent à la première famille. Ils sont enfoncés dans le terrain soit à vitesse imposée soit sous l’effet de chocs répétés. Le sol sous la pointe est constamment dans un état limite puisque la pointe de l’appareil le poinçonne.

Le pressiomètre et le scissomètre appartiennent à la deuxième famille, car ils sollicitent le terrain depuis son état au repos jusqu’à une valeur limite.

Les pénétromètres ne permettent donc pas, par définition, de déterminer les caractéristiques de déformation du sol, sauf à procéder par corrélations. Avec le pressiomètre et le scissomètre, on peut cependant songer à mesurer des paramètres de déformabilité, utiles pour déterminer les tassements ou les déformations des ouvrages. Suivant les conditions de mise en œuvre des appareils et les conditions d’essai, on examinera l’intérêt et les limites de cette...