NF P94-072-1995 Soils investigation and testing Laboratory vane test 《土壤 调查与试验 实验室十字板剪切试验》.pdf

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1、AFNL NF P 94-072 95 1012372 0583795 283 W ISSN 0335-3931 NF P 94-072 Septembre 1995 Indice de classement : P 94-072 ICs : 93.020 Sols : reconnaissance et essais Essai scissomtrique en laboratoire E : Soils : investigation and testing - Laboratory vane test D : Boden : Erkundung und Prfungen - Labor-

2、Flgelsondenversuch v) a Norme frangaise homologue $ v) par dcision du Directeur Gnral de lAFNOR le 5 aot 1995 pour prendre effet T t le 5 septembre 1995. v) .u .- U v) 3 O F COfreSpOndanCe la date de publication du prsent document, il nexiste pas de travaux euro- pens ou internationaux sur le mme su

3、jet. I ? Ln m nz O z 2 o Analyse Le prsent document traite de lessai scissomtrique ralis sur chantillon en laboratoire. II fournit la mthode de dtermination de la rsistance au cisaille- ment maximale et de la rsistance au cisaillement aprs une grande dforma- tion. II dfinit les termes employs et les

4、 paramtres mesurs, spcifie les caractristiques de lappareillage, fixe le mode opratoire de lessai et prcise les rsultats prsenter. Descripteurs Thsaurus International Technique : sol, fondation, essai, essai de laboratoire, rsistance au cisaillement, mode opratoire, appareillage. Modifica fions Corr

5、ections dite et diffuse par lAssociation Franaise de Normalisation (AFNOR), Tour Europe 92049 Paris La Dfense Cedex - Tl. : (1) 42 91 55 55 O AFNOR 1995 AFNOR 1995 ler tirage 95-09-F COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling Services AFNL NF P 94-072 95 3

6、032372 0.583796 11T Sols : reconnaissance et essais BNSR P94 Membres de la commission de normalisation Prsident : M PAREZ Secrtariat : M BIGOT - LABORATOIRE REGIONAL DES PONTS ET CHAUSSEES DE LEST PARISIEN - DREIF M M M M M M MME M M M M M M AMAR BARNOUD BLONDEAU CASSAN CHAILLOT DORE FERNANDEZ GONIN

7、 LEGENDRE MALATERRE PAREZ RINCENT ZERHOU N I A particip en tant quexpert : LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSEES UN ION SYNDICALE G EOTECH N IQUE COMITE PROFESSIONNEL DE LA PREVENTION ET DU CONTROLE TECHNIQUE FON DASOL SNCF -DIRECTION DE LEQUIPEMENT MECASOL AFNOR SIMECSOL SYNDICAT NATIONAL DES

8、ENTREPRENEURS SONDAGE, FORAGE ET FONDATIONS SPECIALES - EDF - TEGG - DGG SOL - ESSAIS RINCENT BTP SERVICES SOPENA M BLIVET LABORATOIRE REGIONAL DES PONTS ET CHAUSSEES DE ROUEN - CETE NORMANDIE CENTRE COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling Services-3- N

9、F P 94-072 Sommaire Page Avant-propos 4 1 2 3 4 4.1 4.2 5 5.1 5.2 5.3 5.4 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 7 8 9 Domaine dapplication . 4 Rfrences normatives . 4 Principe 4 Dfinitions . Notations . 5 Dfinition gnrale . 5 Symboles . 5 Appareillage 6 Lemoulinet 7 Le couplemtre . 8 Le systme de fonage . 8 Le disp

10、ositif de mesure 8 Mode opratoire . 8 Prparation de lprouvette 8 Enfoncement du moulinet dans lchantillon . 8 Ralisation de lessai scissomtrique et mesures 9 Mesures pour dterminer la masse volumique de lchantillon aprs lessai scissomtrique conformment la norme NF P 94-053 9 Prlvement de sol pour me

11、sure de la teneur en eau pondrale . 9 Expression des rsultats 10 Procs-verbal dessai 10 Etalonnage et vrifications 11 Annexe A (normative) Caractristiques du scissomtre de laboratoire 12 COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling ServicesNF P 94-072 AFNL N

12、F P 94-072 95 I LOL2372 0583798 T72 -4- Avant-propos Deux normes diffrentes se rapportent lessai scissomtrique. Le prsent document est relatif a lessai ralis sur chantillon en laboratoire. Lautre norme NF P 94- 112 traite de lessai effectu sur le sol en place. 1 Domaine dapplication Le prsent docume

13、nt sapplique aux prlvements de sols fins naturels de faible rsistance au cisaillement et aux prouvettes confectionnes en laboratoire partir de matriaux fins. Cet essai prsente un intrt tout particulier pour les sols trs mous (cohsion c, I20 kPa), pour lesquels il est trs difficile de raliser une pro

14、uvette non remanie pour un essai de cisaillement lappareil triaxial ; lessai au scissomtre de laboratoire est alors effectu directement sur le sol se trouvant dans ltui contenant le prlvement, afin de limiter les remaniements. 2 Rfrences normatives Ce document comporte par rfrence date ou non date d

15、es dispositions dautres publications. Ces rfrences normatives sont cites aux endroits appropris dans le texte et les publications sont numres ci-aprs. Pour les rfrences dates, les amendements ou rvisions ultrieurs de lune quelconque de ces publications ne sappliquent ce document que sils y ont t inc

16、orpors par amendement ou rvision. Pour les rfrences non dates, la dernire dition de la publication laquelle il est fait rfrence sapplique. NF P 94-050 NF P 94-053 Sols : reconnaissance et essais - Dtermination de la teneur en eau pondrale des sols - Mthode par tuvage. Sols : reconnaissance et essais

17、 - Dtermination de la masse volumique des sols fins en laboratoire - Mthodes de la trousse coupante, du moule et de limmersion dans leau. 3 Principe Lessai scissomtrique ralis au sein dun chantillon de sol consiste introduire dans lchantillon un moulinet, lui transmettre un mouvement de rotation, et

18、 dduire du moment de torsion mesur, la rsis- tance au cisaillement du matriau. COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling Services AFNL NF P 94-072 95 1012372 0583779 929 = -5- 4 Dfinitions - Notations NF P 94-072 4.1 Dfinition gnrale Pour les besoins du p

19、rsent document, les dfinitions suivantes sappliquent : 4.1 .I scissomtre de laboratoire Lexpression scissomtre de laboratoire dsigne lensemble du matriel ncessaire la ralisation de lessai. 4.1.2 essai scissomtrique Lessai consiste enfoncer verticalement un moulinet dans un chantillon de matriau puis

20、 entraner en rotation, par rapport un axe vertical, les pales du moulinet, et mesurer le moment de torsion en fonction de langle de rotation impos. Lessai fournit deux caractristiques du sol : - une rsistance au cisaillement maximale ; - une rsistance au cisaillement aprs une grande dformation. 4.2

21、Symboles hs su I Sri StI z =f K D T Tm, Tres H est la longueur de la tige du moulinet enfonce dans lchantillon. est la cohsion scissomtrique, rsistance au cisaillement conventionnelle maximale obtenue au cours de lessai scissomtrique en laboratoire. est la cohsion scissomtrique remanie cest-dire la

22、rsistance au cisaillement convention- nelle obtenue au cours de lessai scissomtrique en laboratoire aprs une grande dformation scissomtrique. est la sensibilit dun matriau cohrent. est la contrainte de cisaillement. est la rsistance au cisaillement maximale. est la caractristique gomtrique du moulin

23、et. est le diamtre du cercle circonscrit la section transversale du moulinet. est le moment de torsion. est le moment de torsion maximal. est le moment de torsion rsiduel. est la hauteur des pales du moulinet. COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling Ser

24、vices- NF P 94-072 AFNIi NF P 74-07? 95 RI II012372 0583800 470 -6- 5 Appareillage Le matriel comprend (voir figure 1) : - un moulinet ; - un couplemtre ; - un dispositif de mesure ; - un systme de foncage. o Echan t i I I on tui ou moule . . Bti Couplemtre Moulinet Guidage pour fonage des pales Fig

25、ure 1 : Schma du scissomtre de laboratoire COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling ServicesAFNL NF P 94-072 95 E 1012372 0583801 307 E -7- NF P 94-072 5.1 Le moulinet Le moulinet est constitu de quatre pales planes rectangulaires identiques en acier fai

26、sant entre elles un angle de 90“ et solidarises par un noyau support. Une tige assure la liaison entre le support des pales et le couplemtre et permet de transmettre aux pales le mouvement de rotation (voir figure 2). Les caractristiques dimensionnelles du moulinet sont donnes dans le tableau A.1. O

27、 A- A Manc racco sur CO on de demen DI em 7 t tre Mou inet 4.k Figure 2 : Schma du moulinet COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling ServicesNF P 94-072 AFNL NF P 94-072 75 E LOL2372 0583802 243 W -8- 5.2 Le couplemetre Le couplemtre sert produire la rot

28、ation de la tige solidaire du moulinet et mesurer le moment de tor- sion et langle de rotation des pales. 5.3 Le systme de fongage Le bti de fonage a pour fonction : - de bloquer lchantillon et son contenant par des mchoires ou un procd quivalent afin dempcher tout mouvement ; - denfoncer le mouline

29、t verticalement dans lprouvette. 5.4 Le dispositif de mesure Le moment de torsion est mesur au moyen dune barre de torsion ou dun ressort talonn. Lincertitude sur la mesure doit tre infrieure 5 %. Le moment maximal T, atteint doit tre visualis. Le moyen de mesure du temps doit permettre dapprcier la

30、 seconde. La tige du moulinet porte un repre pour son enfoncement dans lchantillon. 6 Mode opratoire 6.1 Prparation de lprouvette Lprouvette provient : - soit dun prlvement du sol en place ; - soit dun chantillon prpar dans un moule en laboratoire. Dans tous les cas, lessai est effectu sur le matria

31、u (sol) contenu dans ltui de prlvement ou dans le moule utilis pour sa reconstitution. La partie suprieure de ltui ou du moule est, aprs enlvement ventuel de la partie remanie, arase afin dobtenir une surface plane et horizontale. Lchantillon et son contenant sont ensuite pess. Ltui ou le moule est

32、maintenu verticalement sur le bti de lappareil et bloqu pour viter toute rotation par rapport laxe vertical. 6.2 Enfoncement du moulinet dans lchantillon Avant dintroduire le moulinet dans lchantillon, il faut sassurer que les pales sont propres et ne sont pas dformes. Le type de pales est choisi en

33、 fonction de la valeur de la cohsion scissomtrique prsume : petites pales pour sul comprise entre 20 kPa et 70 kPa, grandes pales pour sul infrieure 20 kPa. La mise en place du moulinet seffectue par fonage vertical sans choc, ni vibration, ni rotation une vitesse infrieure ou gale environ 2 cm/s. L

34、enfoncement des pales est denviron 4 D. Lessai est ralis immdiatement aprs lintroduction du moulinet. La profondeur de lessai prise en compte correspond la mi-hauteur des pales du moulinet. COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling Services AFNL NF P 94-0

35、72 95 LOL2372 0583803 LBT -9- NF P 94-072 6.3 Ralisation de lessai scissomtrique et mesures Le cisaillement du matriau au moyen du moulinet est obtenu en entrainant la tige du moulinet grce au couplemtre, avec une vitesse angulaire de lordre de 18“ par minute. Lessai est arrt si le moment atteint la

36、 valeur maximale admissible pour le couplemtre. Si des grandes pales ont t utilises, lessai doit tre recommenc avec des petites pales sur un nouvel chantillon. Une fois le moment maximal obtenu, en noter la valeur T, et sans arrter la rotation du moulinet, faire faire la tige deux tours sur elle-mme

37、 la mme vitesse angulaire que ci-dessus. Noter alors la valeur du moment rsiduel T,. Une fois le cisaillement effectu, extraire le moulinet de lchantillon. Rpter lessai selon le schma dimplantation donn la figure 3 de telle sorte que : - la distance entre les axes verticaux des positions successives

38、 du moulinet soit suprieure 3 D ; - laxe vertical du moulinet soit plus de 2,5 D du bord de ltui ou du moule. 2.5 D _I I I- - a) I b) Figure 3 : Positionnement en plan des essais - Exemples 6.4 conformment la norme NF P 94-053 Mesures pour dterminer la masse volumique de lchantillon aprs lessai scis

39、somtrique Elles comprennent : - le pesage de lchantillon et de son contenant ; - le pesage du contenant (tui ou moule) seul ; - la dtermination des caractristiques gomtriques intrieures du contenant. 6.5 Dans la zone de cisaillement du sol par les pales, prlever du matriau afin den dterminer la tene

40、ur en eau conformment la norme NF P 94-050. Prlvement de sol pour mesure de la teneur en eau pondrale COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling ServicesNF P 94-072 AFNL NF P 94-072 95 LO12372 0583804 OLb = - 10- 7 Expression des rsultats La contrainte de

41、cisaillement du sol est calcule conventionnellement partir de lexpression : ou : T K La cohsion scissomtrique en laboratoire sul correspond la rsistance au cisaillement obtenue pour la valeur maximale du moment de torsion. est le moment de torsion mesur au couplemtre ; est le coefficient de forme co

42、nventionnel du moulinet (voir annexe A). T rnax K Sul = Zf = - La cohsion scissomtrique remanie en laboratoire srl correspond la rsistance au cisaillement obtenue pour la valeur maximale du moment de torsion aprs avoir effectu deux tours de moulinet. Tres Srl = - K Les valeurs de Tf, sul et srl sexp

43、riment en kilopascals et sont arrondies la valeur entire la plus proche. Calculer pour les essais effectus sur une prouvette une profondeur donne : - la valeur arithmtique moyenne des cohsions sul et srl de tous les essais ; - la sensibilit scissomtrique du matriau Sti qui est le rapport de la cohsi

44、on par la cohsion remanie : StI = - ri Dterminer la teneur en eau au niveau dessai conformment la norme NF P 94-050. Dterminer la masse volumique du matriau conformment la norme NF P 94-053. 8 Procs-verbal dessai Le procs-verbal dessai doit comporter les informations minimales suivantes : - la rfren

45、ce au prsent document NF P 94-072 ; - le nom de lorganisme qui a ralis lessai ; - la provenance de lchantillon (site, sondage, profondeur) et son mode de prlvement ou son mode de confection pour une prouvette fabrique en laboratoire ; - un croquis cote indiquant la position des essais dans lchantill

46、on (avec reprage par rapport aux extrmits du prlvement) ; - les valeurs de la cohsion scissomtrique sul, de la cohsion scissomtrique remanie en laboratoire srI et de la sensibilit scissomtrique StI du matriau ; - la teneur en eau pondrale de lchantillon ; - la masse volumique de lchantillon. COPYRIG

47、HT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling Services- 11 - NF P 94-072 9 talonnage et vrifications Les instruments et moyens de mesure sont grs conformment aux prescriptions tablies par le Bureau National de Mtrologie (B.N.M.). Le couplemtre est soumis un talonnage lors de sa mise en service, puis tous les deux ans au plus. Ltalonnage du couplemtre se prsente sous la forme dun tableau de correspondance entre la lecture de lindicateur du couplemtre et le moment de torsion du systme de rfrence. En particulier, la limite demploi