Fondations superficielles
Capacité portante à partir de la pression limite nette et estimation des tassements à partir du module pressiométrique.
Méthode
L’essai pressiométrique Ménard
Mis au point par l’ingénieur français Louis Ménard à la fin des années 1950, l’essai pressiométrique est le seul essai en place courant qui fournisse à la fois un paramètre de déformabilité et un paramètre de rupture, mesurés sur le terrain en place, à la profondeur qui intéresse l’ouvrage.
Principe
Dilater une cavité, mesurer la réaction
On descend dans un forage une sonde cylindrique à trois cellules. On la dilate par paliers de pression croissante et l’on relève, à chaque palier, le volume d’eau qu’il a fallu injecter dans la cellule centrale pour maintenir la consigne. Le terrain répond : peu de volume pour un sol raide, beaucoup pour un sol lâche.
Ce couple pression-volume, répété une dizaine de fois, décrit une courbe. C’est la courbe pressiométrique, et toute l’exploitation de l’essai consiste à en extraire trois grandeurs.
Les trois grandeurs de l’essai
- Le module pressiométrique EM — calculé à partir de la pente de la phase pseudo-élastique. Il caractérise la déformabilité du sol et alimente les calculs de tassement.
- La pression de fluage pf — pression au-delà de laquelle le terrain cesse de se comporter de façon quasi réversible. Elle marque la fin du domaine pseudo-élastique.
- La pression limite pLM — pression conventionnelle de rupture, associée au doublement du volume initial de la cavité. C’est le paramètre de capacité portante.
On en dérive la pression limite nette p*LM, obtenue en retranchant la pression totale horizontale des terres au repos, et le rapport EM/pLM, qui sert de contrôle de cohérence sur la nature et l’état du terrain.
Mode opératoire
Du forage au dépouillement
La séquence est courte et toujours la même. Sa rigueur — en particulier la qualité de l’avant-trou et le respect des temps de palier — pèse davantage sur le résultat que le matériel lui-même.
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Forage préalable
Avant-trou calibré, exécuté juste avant l’essai. Le diamètre doit permettre la descente sans jeu excessif : trop large, la sonde perd des paliers à combler le vide ; trop étroit, elle ne descend pas.
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Étalonnages
Perte de volume, qui corrige la dilatation propre de l’appareillage sous pression, et perte de pression, qui corrige la raideur de la membrane et de la gaine.
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Chargement par paliers
Une dizaine de paliers d’amplitude égale, maintenus 60 secondes chacun, avec lecture du volume à 15, 30 et 60 secondes. L’écart entre 30 et 60 s construit la courbe de fluage.
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Dépouillement
Application des corrections, tracé de la courbe pressiométrique et de la courbe de fluage, puis lecture de EM, pf et pLM.
Lecture
Les trois phases de la courbe
Une courbe pressiométrique correcte se reconnaît à ses trois phases nettes. Une phase I qui s’étire trahit un forage trop large ou une paroi remaniée ; une phase II courte ou absente signale un terrain déjà plastifié par l’exécution du trou.
- I
- Mise en contact. La gaine reprend sa place contre la paroi. Cette phase ne renseigne pas sur le terrain, elle renseigne sur le forage.
- II
- Pseudo-élastique. Segment quasi rectiligne. Sa pente conduit au module pressiométrique EM.
- III
- Fluage. Au-delà de pf, le volume s’emballe à pression presque constante jusqu’à pLM.
Applications
Ce que l’on calcule avec
Les paramètres pressiométriques alimentent directement les méthodes de dimensionnement des fondations en usage dans l’ingénierie francophone.
Fondations profondes
Pieux et barrettes : résistance de pointe et frottement latéral déduits du profil de p*LM sur toute la hauteur.
Soutènements
Parois et rideaux de palplanches : coefficients de réaction du sol calés sur EM.
Ouvrages linéaires
Routes, voies ferrées, ouvrages d’art : caractérisation continue du profil sur des tracés étendus.
Tunnels et talus
Déformabilité des massifs et des roches altérées, là où le prélèvement d’échantillons intacts est illusoire.
Contrôle et réception
Vérification de compactage de remblais et contrôle d’amélioration de sol après traitement.
Référentiel
Normes applicables
L’essai pressiométrique Ménard est normalisé de longue date. C’est ce qui permet à un bureau d’études d’exploiter des résultats produits par une autre équipe, avec un autre appareil.
| Norme | Objet |
|---|---|
| NF EN ISO 22476-4 | Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place — Essai au pressiomètre Ménard. Référence actuelle en France et dans les pays qui suivent le référentiel européen. |
| NF P94-110-1 | Norme française historique de l’essai pressiométrique Ménard, encore citée dans de nombreux cahiers des charges. |
| ASTM D4719 | Standard Test Methods for Prebored Pressuremeter Testing in Soils — référentiel américain. |
| EN 837-1 | Manomètres à tube de Bourdon — s’applique à l’instrumentation du contrôleur. |
Matériel ESTKON
Conformité déclarée
Le contrôleur pression-volume ESTKON porte le marquage de conformité EN ISO 22476-4 et ASTM D4719. Ses manomètres répondent à la norme EN 837-1.
Questions fréquentes
L’essai pressiométrique en questions
Qu’est-ce que l’essai pressiométrique Ménard ?
C’est un essai de chargement en place réalisé dans un forage. Une sonde cylindrique est dilatée par paliers de pression contre la paroi ; on mesure à chaque palier le volume injecté. La courbe pression-volume obtenue donne deux paramètres de dimensionnement : le module pressiométrique Eₘ, qui caractérise la déformabilité, et la pression limite pₗₘ, qui caractérise la résistance à la rupture.
Quelle est la différence entre le module pressiométrique et le module d’Young ?
Le module pressiométrique Eₘ n’est pas un module d’élasticité au sens strict. C’est un module conventionnel, défini par la pente de la phase pseudo-élastique de la courbe et une formule normalisée. Il s’emploie dans les méthodes de calcul pressiométriques, avec leurs propres coefficients rhéologiques — et non comme substitut direct d’un module œdométrique ou triaxial.
Quelle norme s’applique en France et au Maghreb ?
La norme de référence est la NF EN ISO 22476-4, version française de la norme européenne consacrée à l’essai au pressiomètre Ménard. Elle a succédé à la NF P94-110-1, encore largement citée dans les cahiers des charges. Aux États-Unis et dans les projets à référentiel américain, l’équivalent est l’ASTM D4719.
Combien de paliers comporte un essai ?
Le mode opératoire courant retient une dizaine de paliers de pression au minimum, d’amplitude sensiblement égale, chacun maintenu 60 secondes avec des lectures de volume à 15, 30 et 60 secondes. L’essai est poursuivi jusqu’à atteindre la pression limite ou la capacité de l’appareil.
Pourquoi la qualité du forage est-elle décisive ?
L’essai mesure la réaction d’une paroi. Si le forage a remanié, décomprimé ou éboulé le terrain, la première phase de la courbe s’allonge et les paramètres calculés sont sous-estimés. Un avant-trou propre, au bon diamètre et exécuté juste avant l’essai, vaut mieux que n’importe quel raffinement de l’appareillage.
Que dit le rapport Eₘ/pₗₘ ?
Le rapport entre le module et la pression limite est un indicateur de la nature et de l’état du terrain. Des valeurs élevées orientent vers des sols surconsolidés ou des roches altérées, des valeurs faibles vers des sols remaniés ou des matériaux lâches. C’est un contrôle de cohérence utile avant d’exploiter les valeurs dans une note de calcul.