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Wikigeotech:Essai de cisaillement selon une discontinuité

De Wikigeotech

Cet essai est réalisé selon la norme expérimentale XP P94-424[1] qui permet d'évaluer la résistance au cisaillement direct d'un échantillon de roche selon une discontinuité. L'essai est réalisé sous un effort constant, normal à la surface de discontinuité. Il peut être réalisé sur tout type de discontinuité : Schistosité, foliation, fracture, contact béton/rocher…

Sommaire

Applications

graphique illustrant l'évolution de la résistance au cisaillement en fonction du déplacement imposé dans la boîte
L’essai s’effectue sur les deux épontes d’une éprouvette de roche placées dans une boîte de cisaillement rectiligne. Sauf disposition particulière l’essai n’est réalisé que sous un seul effort normal à la surface de la discontinuité (60 cm² minimum).

Le cisaillement d’une discontinuité sous contrainte normale constante, tel que pratiqué dans une boîte de cisaillement, permet de définir les caractéristiques de résistance au pic, à savoir, cohésion et frottement.

Un angle de frottement résiduel, après un grand déplacement (15 mm) peut aussi être défini ; il est le plus souvent compris entre 25 et 35° (sans remplissage). Par ailleurs, le cisaillement s’accompagne d’une ouverture de la discontinuité, appelée dilatance (courbe verte) du fait des aspérités des épontes.

figure 2
Sous effort de compression, une discontinuité a tendance à se refermer ; on observe alors que sa raideur (donnée par la pente de la courbe ci-contre) augmente avec la contrainte.

Un déchargement laisse apparaitre en général un déplacement résiduel. Préalablement au cisaillement, 3 cycles de chargement/déchargement à 80% de la contrainte normale de l’essai peuvent être réalisés. Cette pratique permet la bonne fermeture de la discontinuité avant essai.

Description

L'essai s'effectue le plus souvent sur une éprouvette cylindrique à section transversale circulaire. Les morceaux à sceller doivent avoir une longueur comprise entre 100 mm et 150 mm afin d’entrer dans les demi-boîtes.

  • Le diamètre (généralement 92 mm) des éprouvettes doit permettre d’obtenir une aire de la discontinuité sur laquelle est imposé le cisaillement d’au moins 60 cm².
  • La surface de discontinuité doit se situer sensiblement au milieu de l’intervalle entre les demi-boîtes et parallèle à la direction de cisaillement imposée. Le scellement est réalisé avec un mortier à prise rapide.
  • Le plateau supérieur peut être équipé d’une rotule, ce qui implique un centrage de l’éprouvette rigoureux. Les déplacements sont alors mesurés aux quatre coins de la demi-boîte supérieure.
  • L’essai est conduit par cisaillement monotone croissant en déplacement jusqu’à 15 mm de déplacement. Il peut être réalisé à charge constante ou à rigidité constante. La valeur de la rigidité à appliquer devra alors être indiquée.
  • Le procès verbal comporte un schéma ou une photographie de la surface de l'éprouvette après essai (broyage, strie de glissement, décollement, délitage).

Références

  1. AFNOR (2003). XP P94-424. Roches. Cisaillement direct selon une discontinuité de roche. Essai sous un effort constant, normal à la surface de discontinuité.

Pour en savoir plus

MAZZOLENI G. (1997). L'essai de cisaillement de discontinuité rocheuse : Procédure et interprétation. BULLETIN DES LABORATOIRES DES PONTS ET CHAUSSÉES - 211 - SEPTEMBRE-OCTOBRE 1997 - RÉF. 4153 - pp . 89-99. voir l'article sur geotech.org

ASROUN A., DIRUY M., MASSIEU E. (1994). Essais de cisaillement en vraie grandeur d'une discontinuité renforcée par une barre passive. Bull, liaison Labo. P. et Ch. - 192 - juil.-août 1994 - Réf. 3830. pp.19-25 voir l'article sur geotech.org

ULUSAY, R. (2015). ISRM - Methods for rock characterization. 2015, XIII, 293 p. Springer ed.

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