ISO 17892-10:2018

NORME ISO
INTERNATIONALE 17892-10
Première édition
2018-11
Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais de laboratoire
des sols —
Partie 10:
Essai de cisaillement direct
Geotechnical investigation and testing — Laboratory testing of soil —
Part 10: Direct shear tests
Numéro de référence
©
ISO 2018
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 2
5 Appareillage . 3
5.1 Généralités . 3
5.2 Dispositifs de cisaillement . 4
5.2.1 Appareil d’essai de cisaillement à la boîte . 4
5.2.2 Appareil de cisaillement annulaire . 5
5.3 Dispositifs de chargement . 8
5.4 Dispositifs de mesure . 8
5.4.1 Dispositifs de mesure de la charge . 8
5.4.2 Dispositifs de mesure du couple . 8
5.4.3 Dispositifs de mesure des déplacements . 9
5.5 Appareillage accessoire . 9
6 Procédure d’essai .10
6.1 Dispositions générales .10
6.2 Préparation de l’éprouvette .10
6.2.1 Dispositions générales et choix de la méthode de préparation .10
6.2.2 Dispositions générales applicables à la préparation d’éprouvettes à partir
d’échantillons non remaniés.10
6.2.3 Taille à partir d’échantillons extrudés ou en bloc .11
6.2.4 Extrusion d’un carottier d’un diamètre supérieur à celui du moule et du
gabarit de coupe .11
6.2.5 Préparation des éprouvettes fabriquées en laboratoire .11
6.3 Mesures antérieures à l’essai .12
6.4 Préparation de l’équipement .12
6.5 Consolidation .13
6.6 Cisaillement .14
7 Résultats de l’essai .16
7.1 Teneur en eau .16
7.2 Masse volumique initiale du sol sec.16
7.3 Masse volumique apparente initiale .16
7.4 Indice des vides initial .16
7.5 Degré de saturation initial .16
7.6 Indice des vides pendant l’essai .17
7.7 Contraintes et déplacements .17
7.7.1 Cisaillement à la boîte .17
7.7.2 Cisaillement annulaire .17
7.8 Tracés .18
8 Rapport d’essai .18
8.1 Éléments devant figurer au rapport .18
8.2 Éléments pouvant figurer au rapport .19
Annexe A (normative) Étalonnage, maintenance et contrôles .20
Annexe B (informative) Calculs supplémentaires pour les paramètres de résistance effective .23
Bibliographie .24
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO, participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction définies dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/patents).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, de la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/foreword .html.
Ce document a été élaboré par le comité technique du Comité européen de normalisation CEN/TC
341, Reconnaissance et essais géotechniques, en collaboration avec le comité technique ISO/TC 182,
Géotechnique, conformément à l’accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (accord de
Vienne).
Cette première édition annule et remplace l’ISO/TS 17892-10:2004, qui a fait l’objet d’une révision
technique. Elle intègre également le rectificatif technique ISO/TS 17892-10:2004/Cor 1:2006.
Les principaux changements par rapport à l'édition précédente sont les suivants:
— révision générale du texte et des figures et addition des procédures de préparation des éprouvettes;
— ajout de deux types d'appareillages de cisaillement annulaire; Type A où la rupture dans l'éprouvette
se produit à la profondeur définie par le conteneur fractionné et Type B où l'emplacement de la
surface de rupture n'est pas défini par l'appareil;
— ajout de l'Annexe A sur l'étalonnage, la maintenance et les contrôles;
— ajout de l'Annexe B sur des calculs supplémentaires pour des paramètres de résistance effective.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 17892 est donnée sur le site Web de l’ISO.
Tout commentaire ou toute question à propos du présent document doit être adressée à l’organisme de
normalisation national de l’utilisateur. Une liste complète de ces organismes est disponible à l’adresse
www .iso .org/members .html.
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Introduction
Le présent document spécifie les méthodes d’essai de laboratoire destinées à déterminer la résistance au
cisaillement effective des sols par cisaillement direct dans le domaine international de la géotechnique.
Les essais n’ont pas fait l’objet d’une normalisation au niveau international jusqu’alors. L’objectif
du document est de présenter la pratique généralement appliquée et il n’indique pas les différences
significatives avec les documents nationaux. Il s’appuie sur la pratique internationale (voir la
Référence [1]).
Le présent document spécifie deux méthodes de détermination de la résistance au cisaillement effective
des sols dans des conditions consolidées drainées en utilisant soit une boîte de cisaillement, soit un
dispositif de cisaillement annulaire.
L’essai de cisaillement à la boîte est généralement réalisé pour déterminer les paramètres de résistance
au cisaillement effective de pic des sols. L’essai de cisaillement annulaire est généralement réalisé
pour déterminer les paramètres de résistance au cisaillement effective résiduelle des sols fins. Les
paramètres de résistance au cisaillement effective résiduelle peuvent également être obtenus au moyen
d’essais de cisaillement à la boîte et les paramètres de résistance au cisaillement effective de pic peuvent
également être obtenus au moyen des essais de cisaillement annulaire.
La méthode d’essai consiste à placer l’éprouvette dans le dispositif de cisaillement direct, à appliquer
une contrainte verticale prédéterminée, à assurer un drainage (et une humidification si nécessaire)
de l’éprouvette, à consolider l’éprouvette sous une contrainte verticale puis à cisailler l’éprouvette. Ce
cisaillement est imposé par le déplacement horizontal d’une partie par rapport à l’autre de l’éprouvette
à un taux constant de déformation de cisaillement. La force de cisaillement et les déplacements
horizontal et vertical sont mesurés pendant le cisaillement de l’éprouvette. Le cisaillement est produit
suffisamment lentement pour que la surpression interstitielle se dissipe par drainage de sorte que les
contraintes effectives soient égales aux contraintes totales.
NORME INTERNATIONALE ISO 17892-10:2018(F)
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais de
laboratoire des sols —
Partie 10:
Essai de cisaillement direct
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie deux méthodes de détermination de la résistance au cisaillement effective
des sols dans des conditions consolidées drainées par essais de laboratoire en utilisant soit une boîte de
cisaillement, soit un dispositif de cisaillement annulaire.
Ce document s’applique à la détermination en laboratoire des paramètres de résistance au cisaillement
effective des sols en conditions de cisaillement direct dans le cadre d’investigations géotechniques.
Les essais présentés dans ce document s’appliquent aux sols non remaniés, remoulés, recompactés
ou reconstitués. La procédure décrit les exigences applicables à la détermination de la résistance au
cisaillement d’une éprouvette soumise à une contrainte verticale (normale) unique. En général, au moins
trois éprouvettes similaires d’un même sol sont préparées en vue de les soumettre au cisaillement sous
au moins trois pressions verticales différentes afin de pouvoir déterminer les paramètres de résistance
au cisaillement conformément à l’Annexe B.
Les procédures spéciales de préparation et d’essai des éprouvettes, telles que le chargement par étapes
et le pré-cisaillement, ou destinées aux essais d’interface entre les sols et les autres matériaux, ne sont
pas couvertes par la procédure du présent document.
NOTE Le présent document répond aux exigences applicables à la détermination de la résistance au
cisaillement drainé des sols soumis à un cisaillement direct pour la reconnaissance et les essais géotechniques
conformément aux normes EN 1997-1 et EN 1997-2.
2 Références normatives
Les documents suivants sont mentionnés dans le texte d’une manière telle que tout ou partie de leur
contenu constitue les exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 17892-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais de laboratoire sur les sols — Partie 1:
Détermination de la teneur en eau
ISO 14688-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Identification et classification des sols — Partie 1:
Identification et description
ISO 386, Thermomètres de laboratoire à dilatation de liquide dans une gaine de verre — Principes de
conception, de construction et d'utilisation
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
3.1
essai de cisaillement direct
essai effectué sur une éprouvette de sol confinée latéralement et cisaillée selon un plan maintenu
mécaniquement horizontal, tout en étant soumise à une contrainte verticale normale à ce plan
3.2
essai de cisaillement à la boîte
essai de cisaillement direct (3.1) sur une éprouvette placée dans un conteneur rigide de forme carrée
ou circulaire (boîte de cisaillement) et au cours duquel un cisaillement est appliqué par déplacement
linéaire d’une moitié de la boîte par rapport à l’autre
Note 1 à l'article: Voir la Figure 1.
3.3
essai de cisaillement annulaire
essai de cisaillement direct (3.1) sur une éprouvette annulaire soumise à un cisaillement induit par
la rotation d’une moitié de l’éprouvette par rapport à l’autre tout en étant soumise à une contrainte
verticale normale au plan de rupture (3.4)
Note 1 à l'article: Voir les Figures 2 et 3.
3.4
rupture
condition de contrainte ou de déformation à laquelle est atteint(e) soit la contrainte de cisaillement
horizontale de pic, soit un critère de déformation spécifié, si une contrainte de cisaillement horizontale
de pic n’est pas observée
3.5
pression interstitielle
pression de l’eau dans les espaces vides contenus dans l’éprouvette de sol
3.6
consolidation primaire
processus selon lequel l’indice des vides d’une éprouvette diminue suite à une augmentation de la
contrainte effective due à une diminution de la pression interstitielle (3.5) sous une charge totale
constante appliquée
Note 1 à l'article: La variation du volume en fonction du temps lors de la consolidation primaire est principalement
contrôlée par les conditions de drainage.
4 Symboles
D diamètre extérieur des anneaux du conteneur de l’éprouvette
a
D diamètre intérieur des anneaux du conteneur de l’éprouvette
i
D diamètre moyen des anneaux du conteneur de l’éprouvette
m
R rayon intérieur des anneaux du conteneur
i
R rayon extérieur des anneaux du conteneur
a
hauteur de l’espace annulaire dans les anneaux du conteneur de l’éprouvette ou de la boîte de
H
cisaillement
valeur de temps à partir du déplacement vertical par rapport au diagramme de la racine car-
t
c
rée du temps
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t temps minimum avant la rupture calculé durant l’étape de cisaillement
f
v vitesse de cisaillement maximale admissible
max
s déformation de cisaillement horizontale durant le cisaillement annulaire
rs
s estimation de la déformation de cisaillement horizontale à la rupture
f
r rayon moyen de l’éprouvette durant l’essai de cisaillement annulaire
θ déplacement angulaire durant l’essai de cisaillement annulaire
θ vitesse de déplacement angulaire maximale lors de l’essai de cisaillement annulaire
max
ρ masse volumique apparente initiale de l’éprouvette
ρ masse volumique initiale de l’éprouvette sèche
d
ρ densité des particules solides
s
H hauteur initiale de l’éprouvette
w teneur en eau initiale
m masse initiale de l’éprouvette
m masse finale de l’éprouvette sèche
d
e indice des vides
e indice des vides initial
S degré de saturation initial
r
ρ masse volumique de l’eau
w
ΔH variation de hauteur de l’éprouvette depuis la mise à zéro
τ contrainte de cisaillement à la surface du cisaillement
τ résistance au cisaillement résiduelle
R
σ contrainte verticale à la surface du cisaillement
v
P force de cisaillement horizontale
N force verticale
φ′ angle de la résistance au cisaillement effective
φ′ angle résiduel de la résistance au cisaillement effective
R
c′ cohésion effective
A aire plane initiale de l’éprouvette
M moment (couple) appliqué à l’éprouvette lors du cisaillement annulaire
t
5 Appareillage
5.1 Généralités
L’équipement doit régulièrement faire l’objet d’un étalonnage, d’une maintenance et de contrôles comme
il est indiqué à l’Annexe A.
5.2 Dispositifs de cisaillement
5.2.1 Appareil d’essai de cisaillement à la boîte
5.2.1.1 Un appareil de cisaillement à la boîte classique est représenté schématiquement à la Figure 1.
Légende
1 (dispositif appliquant une) force verticale, N
2 plaque de chargement permettant d’appliquer la force verticale
3 disques drainants ou plaques de frottement de cisaillement
4 parties supérieure et inférieure de la boîte de cisaillement
5 éprouvette de sol
6 conteneur extérieur (chariot)
7 dispositif appliquant un déplacement horizontal (de taux constant)
8 dispositif de mesure du déplacement horizontal
9 dispositif de mesure de la force horizontale
10 dispositif de mesure du déplacement vertical
11 écart entre les parties supérieure et inférieure de la boîte de cisaillement permettant d’éviter les frottements
Figure 1 — Schéma d’une boîte de cisaillement typique
5.2.1.2 La structure, le conteneur extérieur (chariot), la boîte de cisaillement et les éléments internes
doivent être composés de matériaux résistants à la corrosion présentant une rigidité suffisante pour
résister au gauchissement et à la déformation durant l’essai.
5.2.1.3 Il convient que le conteneur extérieur (chariot) permette de réaliser des essais lorsque
l’éprouvette et les disques drainants ou plaques de frottement de cisaillement sont immergés dans l’eau.
5.2.1.4 Le conteneur extérieur (chariot) doit être soutenu sur la structure par un palier à faible
frottement qui permet le mouvement dans la seule direction horizontale.
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5.2.1.5 La boîte de cisaillement doit être de forme carrée ou circulaire dans le plan et divisée
horizontalement en deux moitiés rigides. La conception de la boîte de cisaillement doit répondre aux
exigences suivantes:
— La conception doit permettre de fixer fermement les deux moitiés de la boîte de cisaillement l’une à
l’autre. Une fois fixées l’une à l’autre, ces deux moitiés doivent former un prisme de forme carrée ou
circulaire avec une surface interne lisse.
— La conception doit permettre de soulever la moitié supérieure par rapport à la moitié inférieure
avant le cisaillement selon un petit déplacement vertical contrôlé sans basculement.
— Le dispositif doit être tel qu’une fois soulevée, une moitié de la boîte de cisaillement doit être en
mesure de se déplacer sans à-coups et parallèlement à l’autre.
— Il convient que la boîte de cisaillement carrée soit conçue pour une éprouvette de forme carrée
d’une largeur minimale de 50 mm. Il est recommandé que la boîte de cisaillement circulaire soit
conçue pour une éprouvette d’un diamètre minimal de 50 mm.
— Dans les deux cas, il convient que la boîte de cisaillement soit conçue pour une éprouvette d’une
hauteur initiale minimale de 20 mm ou d’une hauteur non inférieure à 6 fois le diamètre maximal
des particules, la valeur la plus élevée étant retenue.
— Il convient que le rapport entre la largeur ou le diamètre de l’éprouvette et sa hauteur ne soit pas
inférieur à 2,5.
5.2.1.6 Les disques drainants ou plaques de frottement de cisaillement doivent recouvrir les surfaces
supérieure et inférieure de l’éprouvette:
— Ils doivent permettre le drainage de l’eau sans entrave tout en évitant toute intrusion de particules
de sol dans leurs pores. Leurs surfaces supérieure et inférieure doivent être planes, propres
et intactes. Ils doivent être composés de matériaux résistants à la corrosion, de compressibilité
négligeable sous la contrainte maximale susceptible d’être appliquée durant l’essai, et doivent être
suffisamment solides pour éviter de céder sous la charge.
— Il convient qu’ils soient suffisamment rugueux pour prévenir tout glissement de l’échantillon sans
toutefois provoquer de concentrations de contraintes localisées.
— Ils doivent être de dimensions inférieures en plan aux dimensions internes de la boîte de cisaillement
pour éviter toute adhérence aux parois, mais toutefois suffisamment grandes pour éviter l’extrusion
de l’éprouvette.
5.2.1.7 La plaque de chargement doit être de dimensions inférieures en plan aux dimensions internes
de la boîte de cisaillement de sorte que cette plaque puisse basculer sans se bloquer et être rigide et
de dimensions suffisamment grandes pour transmettre la charge verticale à l’éprouvette de manière
uniforme.
5.2.1.8 La plaque de chargement et la base doivent être dotées de rainures ou de perforations pour
permettre un drainage sans entrave de l’eau provenant des disques drainants.
5.2.2 Appareil de cisaillement annulaire
5.2.2.1 L’appareil doit être construit de façon que la force de cisaillement soit une rotation pure. Les
Figures 2 et 3 présentent des mises en œuvre typiques pour les appareils de cisaillement annulaire. La
Figure 2 présente une mise en œuvre typique pour un essai de cisaillement annulaire avec un conteneur
à éprouvette fractionné de sorte que la rupture intervienne à la profondeur définie par le conteneur
fractionné (Type A). La Figure 3 présente une mise en œuvre typique pour un essai de cisaillement
annulaire avec un conteneur à éprouvette entier dans lequel l’emplacement de la surface de rupture n’est
pas défini par l’appareil (Type B).
Légende
1 (dispositif appliquant une) force verticale, transmise à l’éprouvette par le biais des éléments (10) et (7)
2 éprouvette
3 disques drainants ou plaques de frottement de cisaillement
4 structure circulaire inférieure (anneau inférieur contenant le sol)
5 structure circulaire supérieure (anneau supérieur contenant le sol)
6 anneau de base
7 anneau de chargement (avec ouverture de drainage)
8 plateau de base mis en rotation avec la structure circulaire inférieure (4) et l’anneau de base (6) par un pignon
d’entraînement
9 plateau supérieur appliquant la charge verticale N à l’anneau de chargement par les blocs striés (10) répartis
de façon radiale
10 blocs rigides transmettant la charge à l’anneau de chargement
11 écart entre les structures circulaires supérieure et inférieure permettant la rotation de l’une par rapport à l’autre
12 dispositif de mesure du couple M
t
13 conteneur extérieur (bain d’eau)
14 ouvertures de drainage
15 dispositif de mesure du déplacement vertical
Figure 2 — Exemple d’appareil de cisaillement annulaire de type A
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Légende
1 (dispositif appliquant une) force verticale, transmise à l’éprouvette par le biais de l’élément (2)
2 plaque de chargement centrée sur la cellule inférieure (4) par le biais d’un pion de centrage avec une barre de
torsion permettant de mesurer le couple M
t
3 disques drainants ou plaques de frottement de cisaillement
4 partie inférieure de la cellule mise en rotation par un pignon d’entraînement
5 éprouvette
6 conteneur extérieur (bain d’eau)
7 chemin de roulement à billes
8 dispositif de mesure du déplacement vertical relatif
9 dispositif de mesure du couple M
t
Figure 3 — Exemple d’appareil de cisaillement annulaire de type B
5.2.2.2 Les anneaux contenant le sol, le conteneur extérieur et les composants internes doivent être
composés de matériaux résistants à la corrosion présentant une rigidité suffisante pour résister au
gauchissement durant l’essai.
5.2.2.3 Il convient que le conteneur extérieur (bain d’eau) dans lequel les anneaux contenant le sol
sont intégrés permette d’immerger l’éprouvette et les disques drainants ou les plaques de frottement de
cisaillement durant l’essai.
5.2.2.4 La conception du conteneur de sol (ou anneaux du conteneur de sol) doit répondre aux
exigences suivantes:
— il convient que le diamètre extérieur minimal du conteneur de sol (D ) soit de 70 mm;
a
— il convient que le rapport minimal entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur du conteneur
(D /D ) soit de 0,6;
i a
— la hauteur minimale de l’espace annulaire de l’éprouvette doit être de 5 mm;
— le rapport entre la hauteur et la largeur de l’espace annulaire H / [(D – D ) / 2] doit être inférieur ou
a i
égal à 1;
— les anneaux supérieur et inférieur doivent être dotés de disques drainants ou de plaques de
frottement de cisaillement.
5.2.2.5 Les disques drainants ou plaques de frottement de cisaillement doivent être conformes au
paragraphe 5.2.1.6.
5.3 Dispositifs de chargement
5.3.1 Le système de chargement vertical doit maintenir la charge verticale requise constante durant
la consolidation et le cisaillement. Le système de chargement vertical peut être constitué de poids
physiques et d’un système de levier, ou d’un dispositif mécanique, hydraulique, pneumatique ou
électromécanique. Si un système de suspension est utilisé pour appliquer la charge verticale, le poids du
système de suspension doit être connu et pris en compte. La contrainte verticale appliquée à l’éprouvette
doit être d’une précision égale à la plus grande de ces deux valeurs: au moins 1 % de la contrainte prévue
ou 1 kPa.
5.3.2 L’appareil de cisaillement à la boîte et le dispositif de chargement doivent permettre un
déplacement linéaire et horizontal minimal égal à 15 % de la longueur ou du diamètre de l’éprouvette.
L’appareil doit permettre de maintenir la vitesse de déplacement dans la plage de 10 % autour de la
vitesse prévue et cette vitesse doit être suffisamment réduite pour permettre la dissipation des pressions
de l’eau interstitielles durant le cisaillement.
NOTE Des vitesses de déplacement comprises entre 0,005 mm/min et environ 1 mm/min ont été jugées
suffisantes pour la plupart des essais.
5.3.3 L’appareil de cisaillement annulaire et le dispositif de chargement doivent permettre une course
horizontale illimitée par rotation. L’appareil doit permettre de maintenir la vitesse de déplacement
constante et suffisamment réduite pour permettre la dissipation des pressions de l’eau interstitielles
durant le cisaillement.
NOTE Des vitesses de rotation de 0,05°/min ou supérieures ont été jugées suffisantes pour une grande
variété de sols.
5.4 Dispositifs de mesure
5.4.1 Dispositifs de mesure de la charge
Le dispositif de mesure de la charge verticale doit présenter une exactitude de 1 % par rapport à la
valeur réelle ou dans une plage de 5 N autour de cette valeur, la valeur la plus élevée étant retenue.
Le dispositif de mesure de la charge horizontale dans l’essai de cisaillement à la boîte doit présenter une
exactitude de 1 % par rapport à la force de cisaillement à la rupture ou dans une plage de 2,5 N autour
de cette valeur, la valeur la plus élevée étant retenue.
NOTE Les dispositifs de mesure de la charge situés au-dessus et en dessous de l’éprouvette peuvent
permettre d’évaluer le frottement latéral.
5.4.2 Dispositifs de mesure du couple
Les dispositifs de mesure du couple doivent présenter une exactitude de 1 % par rapport à la valeur
réelle ou dans une plage de 0,1 Nm autour de cette valeur, la valeur la plus élevée étant retenue.
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5.4.3 Dispositifs de mesure des déplacements
Concernant le dispositif de mesure des déplacements linéaires verticaux:
— La plage de mesure du dispositif doit être adaptée à la mesure et à l’affichage de déplacements
jusqu’à 20 % de la hauteur initiale de l’éprouvette.
— Le dispositif doit présenter une résolution d’au moins 0,02 % de la hauteur initiale de l’éprouvette et
une exactitude égale à la plus grande de ces deux valeurs: 0,2 % de la hauteur initiale de l’éprouvette
ou 0,02 mm.
Concernant le dispositif de mesure des déplacements linéaires horizontaux:
— Dans l’appareil de cisaillement à la boîte, les déplacements linéaires horizontaux doivent être
mesurés avec une exactitude égale à la plus grande de ces deux valeurs: 0,1 % de la longueur de
l’éprouvette dans le sens de cisaillement ou 0,02 mm.
— Dans l’appareil de cisaillement annulaire, le déplacement angulaire doit être mesuré avec une
exactitude de 1° ou une exactitude meilleure.
5.5 Appareillage accessoire
L’appareillage accessoire comprend:
— une balance présentant une exactitude égale à la plus grande de ces deux valeurs: 0,01 g ou 0,1 % de
la masse pesée,
— un chronomètre présentant une résolution d’1 s;
— un thermomètre maximum/minimum présentant une résolution d’1 ° C;
— un appareil permettant de déterminer la teneur en eau;
L’appareillage permettant de préparer l’éprouvette comprend les éléments suivants:
— outils de découpe et de taille (par ex. un couteau aiguisé, une scie à fil tendu, une spatule, un anneau
de taille, un tour vertical);
— une règle en acier, présentant un écart maximal de rectitude de 0,1 % de sa longueur;
— une équerre ou un gabarit (par ex. une boîte à onglets), ou un moule fendu permettant d’assurer
une planéité avec une exactitude inférieure à 0,5 % de chaque dimension et avec une exactitude des
angles droits inférieure à 0,5° par rapport à l’angle droit réel;
— un pied à coulisse, analogique ou numérique, présentant une résolution égale à la plus grande de ces
deux valeurs: 0,1 mm ou 0,1 % de la longueur mesurée.
— outils et équipements de mélange et de compactage ou de pré-consolidation de l’éprouvette, le cas
échéant.
L’eau du robinet peut être utilisée pour remplir le conteneur extérieur, mais il convient de spécifier une
eau présentant une chimie similaire à celle de l’eau interstitielle de l’éprouvette pour l’essai dans les cas
où les résultats peuvent être affectés.
6 Procédure d’essai
6.1 Dispositions générales
6.1.1 Les éprouvettes peuvent être préparées à partir d’échantillons non remaniés, remoulés,
recompactés ou reconstitués. Toutefois, pour déterminer la résistance résiduelle lors de l’essai de
cisaillement annulaire, des éprouvettes remoulées ou reconstituées sont généralement utilisées.
6.1.2 Il convient que la granulométrie maximale de l’éprouvette ne soit pas supérieure à 1/6 de la
hauteur de l’éprouvette et toute présence de particules de dimensions supérieures à 1/10 de la hauteur
de l’éprouvette doit être consignée.
6.2 Préparation de l’éprouvette
6.2.1 Dispositions générales et choix de la méthode de préparation
6.2.1.1 En fonction du type d’échantillon, l’éprouvette doit être fabriquée, découpée ou taillée comme
décrit ci-après, afin qu’elle puisse être mise en place dans l’appareil en minimisant son remaniement.
6.2.1.2 Les éprouvettes doivent présenter une hauteur initiale minimale de 20 mm pour l’essai de
cisaillement à la boîte et de 5 mm pour l’essai de cisaillement annulaire.
6.2.1.3 Les surfaces de l’éprouvette doivent être planes et perpendiculaires.
6.2.1.4 Des précautions doivent être prises afin de maintenir la teneur en eau de l’éprouvette durant
sa préparation. Si la préparation est interrompue pendant une durée supérieure à quelques minutes,
l’éprouvette doit être protégée, par ex. en l’enveloppant minutieusement dans un film en plastique.
6.2.2 Dispositions générales applicables à la préparation d’éprouvettes à partir d’échantillons
non remaniés
6.2.2.1 Les éprouvettes peuvent être préparées par taille à partir d’un des blocs d’échantillon ou d’une
des carottes, ou par extrusion des carottes dans un moule avec un taillant. Il convient que le moule et
le gabarit de coupe soient carrés ou circulaires afin de correspondre à la forme de l’éprouvette et aux
dimensions requises pour l’essai.
6.2.2.2 Examiner les échantillons non remaniés avant l’essai et sélectionner le matériau le moins
remanié pour l’essai. Il convient de consigner dans le rapport d’essai tout remaniement significatif visible
dans l’éprouvette.
6.2.2.3 Un soin particulier doit être apporté pour éviter la déformation de l’éprouvette durant sa
découpe et sa taille.
6.2.2.4 Après le retrait du gabarit de coupe ou après extrusion, les extrémités doivent être taillées en
retirant une petite quantité de sol une par une. Les extrémités doivent être contrôlées: elles doivent être
plates et affleurer chaque extrémité de l’anneau ou du moule.
6.2.2.5 Il convient d’éliminer les rainures et les trous à la surface de l’éprouvette en taillant à nouveau
ou une nouvelle éprouvette doit être sélectionnée si elle est disponible. Dans le cas contraire, combler les
rainures ou les trous n’excédant pas 1/6 de la hauteur de l’éprouvette avec du matériau de l’éprouvette
remaniée et consigner la mesure prise. Il convient de ne pas utiliser les éprouvettes présentant des vides
ou des trous excédant cette dimension.
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6.2.3 Taille à partir d’échantillons extrudés ou en bloc
6.2.3.1 Une surface plane horizontale de dimensions supérieures au diamètre du gabarit de coupe et
du moule doit être préparée sur l’échantillon.
6.2.3.2 L’échantillon doit être placé sur l’appareil de taille, le gabarit de coupe doit être mis en place
dans le moule et le taillant doit être abaissé sur la surface préparée. Il convient de centrer le gabarit de
coupe sur l’échantillon sauf si des discontinuités ou des remaniements visibles suggèrent une découpe
excentrée pour obtenir une éprouvette de meilleure qualité.
6.2.3.3 Le gabarit de coupe et le moule doivent être poussés selon une progression régulière dans
l’échantillon jusqu’à ce qu’il soit rempli de sol avec un excédent en sa partie supérieure. Les découpes de
sol doivent être retirées afin de ne pas entraver la progression du gabarit de coupe et du moule.
6.2.3.4 Les échantillons de sols fermes doivent être taillés avant la découpe au gabarit de coupe à des
dimensions d’1 mm ou 2 mm supérieures par rapport aux dimensions internes du gabarit de coupe afin
que le taillant retire la couche fine restante.
6.2.3.5 L’échantillon doit être découpé sous le gabarit de coupe pour retirer le moule et le sol contenu
afin de permettre de tailler les extrémités de l’éprouvette.
6.2.4 Extrusion d’un carottier d’un diamètre supérieur à celui du moule et du gabarit de coupe
6.2.4.1 Le carottier doit être monté dans le dispositif d’extrusion et fixé en place.
6.2.4.2 Tout sol remanié doit être extrudé depuis l’extrémité du carottier et la surface du sol restant
dans le carottier doit être arasée.
6.2.4.3 L’échantillon doit être extrudé à travers le gabarit de coupe et le moule tout en veillant à ce que
les excédents de sol puissent être retirés aisément et n’entravent pas le processus d’extrusion.
6.2.4.4 L’échantillon doit être découpé sous le gabarit de coupe pour retirer le moule et le sol contenu
afin de permettre de tailler les extrémités de l’éprouvette.
6.2.5 Préparation des éprouvettes fabriquées en laboratoire
6.2.5.1 Pour les échantillons de sols fins, il convient de laisser l’eau mélangée au matériau s’égaliser
pendant au moins 16 h avant le compactage.
6.2.5.2 Si l’éprouvette doit être fabriquée dans le conteneur, peser la boîte de cisaillement, l’anneau
de cisaillement ou le conteneur vide et doté(e) des éventuels disques drainants à 0,01 g ou 0,1 % près
de la masse totale, la plus grande valeur étant retenue, afin de pouvoir déterminer la masse initiale de
l’éprouvette.
6.2.5.3 Les éprouvettes peuvent être préparées en laboratoire en compactant le sol sous forme de
couches dans la boîte de cisaillement. Il convient de préparer les éprouvettes compactées en ajoutant
des couches de sol et en compactant le sol selon une teneur en eau et une masse volumique du sol sec
spécifiées, ou en compactant sous l’application d’un effort de compactage spécifié. La partie supérieure
de chaque couche doit être scarifiée avant d’ajouter du matériau pour la couche suivante. Les éprouvettes
reconstituées de sable peuvent être préparées par pluviation dans l’air ou dans l’eau. Les éprouvettes
reconstituées de sols fins peuvent être préparées par consolidation d’un matériau lui-même préparé à
une teneur en eau appropriée, à une contrainte de consolidation spécifiée avant l’essai.
6.2.5.4 Les éprouvettes remoulées peuvent être préparées en vue de l’essai dans l’appareil de
cisaillement annulaire en pétrissant l’échantillon dans l’espace annulaire entre les anneaux contenant
l’éprouvette au moyen d’une petite spatule et en nivelant la surface supérieure. Il convient de retirer,
si nécessaire, toute particule de dimensions trop grandes avant le remoulage. Les éprouvettes de sol
fin reconstituées peuvent également être préparées dans l’appareil de cisaillement annulaire par
consolidation d’un matériau lui-même préparé à une teneur en eau appropriée, à une contrainte de
consolidation spécifiée avant l’essai.
6.2.5.5 Les éprouvettes peuvent également être préparées dans un moule adapté autre que la boîte
de cisaillement ou le conteneur de sol de l’appareil de cisaillement annulaire (par ex. un moule de
compactage). Le compactage peut être réalisé soit à la teneur en eau requise sous l’application de l’effort
de compactage approprié, soit de sorte à atteindre la masse volumique du sol sec spécifiée. Les éprouvettes
de sol fin reconstituées peuvent être consolidées avant l’essai à une contrainte de consolidation spécifiée.
L’échantillon peut ensuite être extrudé du moule et l’éprouvette doit être préparée conformément au
paragraphe 6.2.2.
6.2.5.6 Il convient de prendre garde à ce que les interfaces
...