FUGRO INGENIEURSBUREAU B.V.

FUGRO INGENIEURSBUREAU B.V.Adviesafdeling Geotechniek

AANVULLEND GEOTECHNISCH ONDERZOEKbetreffende

TUNNEL SWALMEN RIJKSWEG 73

Opdrachtnummer: M01 057-000

Opdrachtgever Ministerie van Verkeer en WaterstaatDirectoraat-Generaal RijkswaterstaatBouwdienst RijkswaterstaatPostbus 200003502 LA UTRECHT

Datum grondonderzoek 19 december 2002 Urn 21 januari 2003

Projectleider ir. F.J.M. HoefslootSenior Projectleider Geotechniek

VERSIE DATUM OMSCHRIJVING WIJZiGiNG PARAAFPROJECTLEIDER

1 6 maart 2003 Definitief À'/2 17 april 2003 T ekstuele wijzigingen <~

11

Veurse Achterweg 10, Postbus 63, 2260 AB Leidschendam, Tet.: 070-3111333, Fax: 070-3111470.E-mail: [email protected], Website: www.fugro-ingenieursbureau.nl

INHOUDSOPGAVE

1. INLEIDING 2

2. PROJECTOMSCHRIJVING 3

3. GRONDONDERZOEK

3.1 Algemeen

3.2 Sondeerlocaties

3.3 Beschrijving sondeertechniek en materieel, AMAP' sols

3.4 Sondeerresultaten, AMAP' sols

3.5 Toelichting grondonderzoek, Fugro

44

4

5

6

7

4. ANALYSE RESULTATEN SONDEERTECHNIEKEN 9

BIJLAGEN

Situatie

elektrische sonderingen met kleefmeting

mechanische sonderingen

elektrische sonderingen met kleefmeting

amap'Sols sonderingen

Sondering DS2, DZKM2A en DZ2B

Sondering DS4, DZKM4A en DZ4B

Sondering OS6, DZKM6A en DZ6B

M-01057-000-1

DZKM2A, DZKM4A en DZKM6A

DZ2B, DZ4B en DZ6B

S20.201 Urn S20.205

OS1 tlm OS10

M-01 057-000-2

M-01 057-000-3

M-01 057-000-4

APPENDIX 1

Documentatie AMAP'sols sondeersysteem

APPENOiX2

Sondeerresultaten AMAP'sois OS1 Urn DS10

APPENDIX 3

Rapport AMAP'sols Bordereau d'envoi de documents

APPENDIX 4

Additional results of the AMAP'sols, Static-dynamic penetrometer, G. Sanglerat, M. Petit-

Make, F. Bardot and P. Savasta, CPT'95, Linköping Sweden october 4-5,1995

APPENDIX 5

Mechanisch sonderen

1. INLEIDING

Op 19 november 2002 ontving Fugro Ingenieursbureau B.V. te leidschendam van de

Bouwdienst Rijkswaterstaat te Utrecht de opdracht voor het uitvoeren van aanvullend

geotechnlsch onderzoek ter plaatse van de tunnel Swalmen In Rijksweg 73. Het onderzoek

heeft bestaan uit 10 stuks statisch/dynamische sonderingen, 3 elektrische en 3

mechanische controlesonderingen en 5 elektrische sonderingen tot 15 m.

Voor de tunnel Swalmen is door Fugro Ingenieursbureau B.V. in een eerder stadium onder

opdrachtnummer M-0543 reeds een grondonderzoek uitgevoerd. Voor de resultaten

hiervanen de destijds uitgebrachte adviezen wordt verwezen naar rapporten:

Rapportage grondonderzoek betreffende kunstwerken Rijksweg A73, traject Tegelen-

Unne, M-0543 d.d. 27 juni 1997

- Oriënterend getechnisch advies betreffende kunstwerken Rijksweg A73, traject

Tegelen-Unne, M-0543 d.d. 14 oktober 1997.

Onlangs is door MOS Grondmechanica een uitgebreid grondonderzoek uitgevoerd langs

het tunneltracé; rapportnummer R545200-RH_2 d.d. 15 september 2000.

Dit rapport bevat een korte projectomschrijving (hoofdstuk 2), een beschrijving van het

uitgevoerde grondonderzoek (hoofdstuk 3) en een vergelijking tussen de verschillende

sondeertechnieken (hoofdstuk 4).

Opdr. M01057-000Blz. 2

2. PROJECTOMSCHRIJVING

In 1995]5 besloten om Rijksweg 73-Zuid tussen Venlo en Maasbracht op de oostelijke

Maasoever aan te leggen. Onderdeel van dit besluit vormt de aanleg van een tunnel aan

de westzijde van de dorpskern van Swalmen.

Opdr. M01057-000Blz. 3

3. GRONDONDERZOEK

3.1 AlgfJmeen

Uiteerder onderzoek is gebleken dat ter plaatse van het toekomstige tunneltracé en de

proeflöQáties dikke pakketten met grindlagen worden aangetroffen. Tevens is gebleken dat

met destandaaro statische sondeeftechnieken de maximaal haalbare diepte beperkt blijkt

tot ca. NAP + 5 à 10 m (maximaal ca. MV - 20 m).

Aangezièn een dergelijke onderzoeksdiepte voor het ontwerp van trekpalen en

combhNÇinden volstrekt onvoldoende is, is gekeken naar bijzondere sondeertechnieken

voor helverkrijgen van informatie over de dieper gelegen bodemlagen.

In ovedfeg met de Bouwdienst Rijkswaterstaat is gekozen om statisch/dynamisch te

sonderen, een techniek die in het buitenland, met name in Frankrijk, onder vergelijkbare

omstandigheden met succes wordt toegepast.

Deze bijzondere sondeertechniek is in opdracht van Fugrolngenieursbureau b.V.

uitgevoerd door de Franse firma AMAP'sols. Bij 3 stuks sonderingen wordt tevens een

mechanische sondering en een elektrische sondering met kleefmetIng uitgevoerd. Op

basis van deze controlesondering wordt gekeken in hoeverre de absolute waarde van de

conusweerstand van de 3 technieken met elkaar overeenkomen.

Tevenszijn een 5-talelektrische sonderingen uitgevoerd tot een diepte van 15 m ter

plaatse van MOS-sondering 20-42 teneinde de omvang van de ter plaatse aanwezige

afwijkende grondopbouw vast te stellen.

3.2 SondeerlocatiesHet aantal en de locaties van de sonderingen zijn door de opdrachtgever vastgesteld.

Wanneer de sonderingen gebruikt worden voor de toetsing van geotechnische

constructies, dienen de aard en omvang van het grondonderzoek te voldoen aan art. 8.4.2.

van NEl\! 6740, 1991,gecorrigeerd in september 1993.

De onderzoekslocanes zijn door Fugro-lnpark B.V. in RD-coördinaten uitgezet en

gewaterpast en zijn aangegeven op de situatietekening in bijlage M01 057-000-1.

De coördinaten en maaiveldhoogten zijn gegeven in tabel 1.

Opdr. M01057-000B~. 4

Tabel 1; Coördinaten en maaiveldhoogten sondeerlocaties

Sondering X Y Z(NAP)

DS1 199747,800 360537,800 23,325DS2 199830,916 360641,097 23,102OS3 199901,783 360711,730 22,967OS4 199962,076 360809,381 22,655

IJ 200000,003 360772,827 23,674200019,723 360864,938 22,732200030,148 360804,628 23,772

OS8 200089,232 360909,243 23,483OS9 200167,982 36t011,423 21,679OS10 200300,839 361085,811 21,166

820.201 199961,488 360732,377 23,657S20.202 199969,466 360742,130 23,613S20.203 199977,950 360752,502 23,566S20.204 199967,180 360728,754 23,430S20.205 199983,136 360748,260 23,581

OZKM2A 199834,167 360635,724 22,784DZ28 199835,637 360639,307 22,764

I

DZKM4A 199961,516 360811,695 22,806OZ4B 199959,287 360808,134 22,797

DZKM6A 200016,545 360869,647 22,7441DZ68 200013,767 360867,326 22,739Legenda

- OS Sondering AMAP Sols

- S20 Elektrische sondering met kleefmeting

OZKM Diepzware elektrische sondering met kleefmeting

- DZOiepzware mechanische sondering

3.3 Beschrijving sondeertechniek en materieel, AMAP' sols

De sonderingen zijn uitgevoerd door AMAP'sols, St-Heand, Frankrijk. Er is gebruik

gemaakt van een gecombineerde bandenlrupsvoetuig. De sondeerinrichting is gebouwd

door A.P. van den Berg en heeft een totale statische drukcapaciteit van 220 kNo

De sonderingen zijn uitgevoerd met een gecombineerde 12 crrf (diameter 39 mm) en

50 cm" (diameter 80 mrn) mechanische conus. Het sondeerwerk is gestart met de 50 cm2

conus met een 250 mm lange mantel voor het meten van de mantelwrijving. Bij het

bereiken van de maximale puntcapaciteit van 30 MPa wordt verder gesondeerd met de

Opdr. M01057-000Blz. 5

12 cm2conus welke door een extra binnenstang vanuit de 50 cm2 conus wordt gedrukt. in

feite wordt dus een deel van de 50 crrf cunus verder gedrukt. Deze conus beschikt niet

over een mantel voor het meten van de plaatselijke wrijving. De sonëeerconuswordt

telkens)0,50 min de grond gedrukt voor het meten van de totaalweerstand en weer 0,25 m

getrokken voor het bepalen van de totaalwrijving langs de-sondeerstrenq, Op deze wijze

wordt de puntweerstand ontleend. De maximale capaciteit van de 12 cm2 conus bedraagt

150 MPa puntweerstand of 200 kN totaaldruk. De penetratiesnelheid bij het statisch

sonderen bedraagt 2 cm/sec. Bij het bereiken van één van deze grenswaarden wordt

overgegaan op het dynamisch sonderen waarbij de bodemweerstand niet wordt gemeten.

Het dYnamisch sonderen heeft slechtsten doel om vaste lagen te penetreren·totdat minder

vaste lagen worden bereikt waarin weer overgegaan kan worden op statisch sonderen met

de 12cm2 conus. In appendix 1 is documentatie van het AMAP'sols sondeersysteem

bijgevoegd.

3.4 SQndeerresultaten, AMAP' solsDedoorAMAP'sols uitgewerkte sondeerresultaten zijn gegeven in appendix 2 Hiema volgt

een toelichting op deze resultaten.

Inde kopregel staat aangegeven op welke diepte onder maaiveld de sondering is gestopt

en over welk traject dynamisch is gesondeerd. Over dit laatste traject worden in de

grafieken geen data gegeven.

In de linker grafiek is de conusweerstand in MPa uitgezet tegen de diepte in m. hier is:

qc conusweerstand 50 cm2 conus [MPa]

qc' conusweerstand 12 cm2 conus [MPa]

De 50 cm2 conus is gebruikt over het eerste traject waarvoor tevens in de grafieken van de

plaatselijke wrijving en het wrijvingsgetal een waarde is gegeven. Het resterende

gepresenteerde traject is gesondeerd met de 12 cm2 conus.

In de 2egrafiek van links is de plaatselijke wrijving gegeven in kPa. De plaatselijke wrijving

is alleen bij de 50 cm2 conus gemeten.

In de 3egrafiek is het wrijvingsgetalgegeven zijnde het quotiënt van de conusweerstand en

de plaatselijke wrijving bij de 50 cm2 conus.

In de rechter grafiek is totaalwrijvingskracht (QSla) op de sondeerstang gegeven. Deze

waarde is slechts gegeven over het traject waarbij gebruik gemaakt is van de 12 cm2

conus. Op basis van de totaalwrijving is de toename van de wrijving en het wrijvingsgetal

Opdr. M01057-000Blz. 6

bepaald per diepte. Deze berekende waarden zijn aan de kolommen "paatselijke wrfjving"

en ''wrijvingsgetal'' toegevoegd

Zoals uit de sondeerresultaten blijkt wordt over het algemeen op een diepte van ca. 15 à23 m onder maaiveld een zeer vaste laag aangetroffen waarin de totaalwrijvinglangs de

sondeerstang hoog oploopt. Vanafdeze diepte is overgegaan op dynamisch sonderen

waarbiJ slechts een 0,5 à 3,5 mgrotere diepte is bereikt. In alle gevallen is de gewenste

sondeerdiepte van 45 m niet mogelijk gebleken. De gerealiseerde sondeerdiepten zijn

gegeven. in tabel 2.

Tabef2; Gerealiseerde sondeerdiepfen

Sonderi Statisch 0 namischin m tON. MV iom t.o.V.

DS1DS2OS3DS4DS5OS6DS7DS8DS9DS10

30,30,2519.0020,7524,5025,7531,5023,5016,0016,50

30,7533,7520,0022,2527,5026,7531,7524,5016,2518,00

Naast meting van bovengenoemde parameters wordt tijdens uitvoering van de

sonderingen sondeerstaten bijgehouden waarin bijzonderheden en waarneming van het

sondeergeluid worden geregistreerd. Op basis van ruime ervaring wordt de

geiuidwaameminggekoppeld aan de grondsoort waarin de conus zich bevindt.

De registratie en toelichting zijn gegeven in appendix 3.

3.5 To~Uchtinggrondonderzoek, Fugro

De sonderingen zijn vanaf een trad<~truck sondeerwagen uitgevoerd gedeeltelijk met de

elektrische Fugr~(kleefmantel)conus conform norm NEN 5140 en beoordelingsrichtlijn

BRl 2364. Een beschrijving van de gevolgde meet- en registratiemethode is gegeven in de

bijlage "Continu Elektrisch Sonderen". Drie controlesonderingen zijn uitgevoerd met een

mechanische conus.

Opdr. M01057-oooB~. 7

Op de grafieken van de sonderingen waarbij ook de plaatselijke mantelwrijving is gemeten,

is het wrijvingsgetal weergegeven. Dit is de verhouding tussen de plaatselijke

wrijvingsweerstand en de conusweerstand . Empirisch is vastgesteld dat het wrijvingsgetal

een nauwe relatie heeft met de grondsoort, zodat een goede indicatie van-de laagopbouw

is verkregen.

Voor een toelIchting op het mechanisch sonderen wordt verwezen naar appendix 5.

De resultaten van de sonderingen zijn gegeven op de sondeergrafieken:

OZ~M2A, DZKM4A en DZKM6A; elektrische sonderingen met kleefmeting ter plaatse

varlAMAP'sols sonderingen 082, DS4 en OSB

- DZ2B, OZ4B en OZ6B; mechanische sonderingen met kleefmeting ter plaatse van

AMAP'sols sonderingen OS2, OS4 en nS6

- S20.201 tlm S20.205; elektrische sonderingen ter plaatse van het MOS-sondering 20-

42.

Opdr. M01 057-000Blz. 8

4. ANALYSE RESULTATEN SONDEERTECHNIEKEN

Op 10c$lie 2,4 en 6 zijn op korte afstand van elkaar 3 sonderingen uitgevoerd. Eén

statischidynamische sondering door AMAP' sols, 1mechanische sondering en 1 standaard

elektri$che sondering.

Op bijl~ge2, 3en 4 zijn de sonderingen op gelijke locatie in 1 grafiek weergegeven. In

zwan:AI\AAP'8ols sondering 082, in blauw de elektrische sondering met kleefmetingen en

in roodde mechanische sondering.

GeconÇludeerdkan worden dat over het gedeelte waarmeeAMAP'$ols met de 50 cm2

conus geeft gesondeerd· de overeenstemming in conuswerstand met zowel de

mechar'1Îscheals de elektrische sonderingen zeer goed .is. In het wrijvingsgetal worden

sterke~fwijkingengeconstateerd welkeeehter toegeschreven moeten worden aan variatie

in debt:><iemgesteldheidop relatief korte afstand.

Op gn)tere diepte is AMAP'8ols overgegaan op de 12 cm2conus. Hier lijken de

mecnanischeen de elektrische conus gemiddeld een :zelfde conusweerstand te geven

terwijlbU· AMAP'Sols de conusweerstand over het algemeen hoger ligt

Opdr. 1\1101057-000Blz. 9

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SONDERING MET PLAATSELIJKE KLEEFMETING

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SONDERING MET PLAATSELIJKE KLEEFMETINGOpdr.Sond.

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AANVULLEND GRONDONDERZOEK AAN DE STATIONSSTRAAT TE SWALMENOpdr. M01057000Sond. DZ2B

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A~Gat. : RBA d.d, 23ian-2003 MV=NAP +22.80 m Y = 360808.13 conuslype meChanisch

SONDERING

AANVULLEND GRONDONDERZOEK AAN DE STATIONSSTRAAT TE SWALMENOpdr. M01057000Sond. DZ4B

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SONDERING

AANVULLEND GRONDONDERZOEK AAN DE STATIONSSTRAAT TE SWALMENOpdr. M01057000Sood. DZ6B

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Get. : RBA d.d, 23-jan-2003 MV=NAP +22.74 m Y = 360867.33 conustyps meChanisch :\~"QlJ4t:/r-,'" ;.,fJ :'1",

SONDERINGOpdr.Sond.

M01057000DZ6BAANVULLEND GRONDONDERZOEK AAN DE STATIONSSTRAAT TE SWALMEN

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Opg. JVWfPJH d.d. 21-Jan-2003 conus F7.5CKEN X = 199981.50 Sondering volgens norm NEN 5140

Gel. : RBA d.d, 23-jan-2003 MV=NAP +23.66 m Y ca 360732.40 conustype cylindrisch elektrisch ~~~Cl. afwijklf1g van de vertikaal ~~ ;.!:f ...• --.

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SONDERING MET PLAATSEliJKE KLEEFMETING


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21

SONDERING MET PLAATSELIJKE KLEEFMETINGM01057000 .00DZKM S20.202 ';'0_'

1AANVULLEND GRONDONDERZOEK AAN DE STATIONSSTRAAT TE SWALMEN

Opdr.Sond.

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3

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SONDERiNG MET PLAATSELIJKE KLEEFMETING


M01057000DZKM S20.203

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AANVUllEND GRONDONDERZOEK AAN DE STATiONSSTRAAT TE SWALMENOpdr.Sond.

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SONDERiNG MET PLAATSELIJKE KLEEFMETINGMO1057000 ~OODZKM 520.205 /S""O<>'AANVULLEND GRONDONDERZOEK AAN DE STATIONSSTRAAT TE SWALMEN

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Opdr. : M01051-000

Bijlage: DS2

10

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Opdr. : 1\1I01057..000SONDERINGDS3Aanvullend grondonderzoek Swalmen Bijlage: OS3

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5\l).-0-\l)è5

Conusweerstand [MPaJo 20

2540 60 80 100

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Wrijvingsgetal [%]

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Opdr, : M01057-000SONDERINGDS4Aanvullend grondonderzoek Swalmen Bijlage: DS4

10

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Wrijvingsgetal [OIo]o

Opdr, : 1VI010S7-000SONDERINGOSSAanvullend grondonderzoek Swalmen Bijlage: OSS


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20 16 12 8 4

Wrijvingsgetal [%]

o

SONDERINGDSSAanvullend grondonderzoek Swatmen

opdr, : M01051-000

Bijlage: OSS


25 '40 60 80 100

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Wrijvingsgetal [%]

o

SONDERINGDS?Aanvullend grondonderzoek Swalmen

Opdr. : M01057..QOO

Bijlage: OS7

10

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20 16 12 8 4

Wrijvingsgetai [%]

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Opdr, : 1\1I01051-000SONDERINGOSSAanvullend grondonderzoek Swalmen Bijlage: osa


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20 16 12 8 4

Wrijvingsgetal [%]o

SONDERINGOS9Aanvullend grondonderzoek Swalmen

Opdr. : M01057-000

Bijlage: OSS


25 .40 60 80 100

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20 16 12 8 4

Wrijvingsgetal [%]

o

SONDERINGDS10Aanvullend grondonderzoek Swalmen

Opdr. : M01057-000

Bijlage: D510

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SONDERINGDS2, DZKM2A en DZ2BAanvullend grondonderzoek Swalmen

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Wrijvingsgetal [%]

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Opdr. M01057-o00

Bijlage: 2

15

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Wrijvingsgetal [OIo]o

SONDERING

DS4, DZKM4A en DZ4B

Aanvullena grondonderzoek Swalmen

Opdr. M01057-o00

Bijlage: 3

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o

Conusweerstand [MPa)o 20

2540 80 100

20

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SONDERINGDS6, DZKM6A en DZ6BAanvullend grondonderzoek Swalmen

Opdr. M01057-o00

Bijlage: 4

APPENDIX 1

Documentatie A.MA.P'sols sondeersysteem

SETSOLSOeIETE D'ETI~DES DE SOL

181;'\-lontéeDes Aires - 13880 "'"ELA L'XTêlèphone :)..1.4.274739I - Telécopie f·~3) 0442748833

e-maî1·. setsolqwanadoo.fr

SErSOL REALISE DES SONDAGES, DES ETUDES DE SOL, DESEXPERTISES POUR LES

PUBUCS, PARAPUBUCS, ENTREPRfSES, BUREAUX D'ETUDES,ARCHITECTES ET PARTICUUERS

Domaines d'applications :

15.3 25 T

avec enregistrement numérique des ·paramètres deforage

R

9, me Jacques Prévert -1.2570ST -HEA~D I FRA~CE'lr +33/~-77 -}O-92-88 Fax: +33/4-77-30--16-71

G. SANGLERATExpert honoraire agréé

par Ja Cour de CassationLyon

M. PETIT-MAIIEPDC d'AMAP'soJs

Seint-Héene (Loire)

f. BARDOT

Pénétration statiquedans les graviers sableuxdenses, la molasseet les marnes compactes

Une légende tenace voudralt faire croire que lapénétration statique ne peut être utilisèe ni dans lesgravlers, ni dans la molasse, nl dans les marnescompactes.Les auteurs décrlvent un nouveau pénétromètre statique.qul permet de traverser de tels sols. lls donneut desexernples oü la réststanee depénétratlon statlque qdêpasse 85 MPa dans des marnes et peut attelndre '148MPa dans les graviers cornpacts ou la molasse dense.

Statie penetratien in dense gravel,sandstone and hard elaystone

There is a lonq-esrubtlshed beliclthat supposes stallepenetration canno; be used in qruvcls, sandstoncs, claysloncs orsoft roek.The authors describe a new statie penetrometer whieh doesponctrate these types of soils. They ,Jive cxamplcs whcrc [hestatie enne resistance. q , excecds 85 MPa in clavstonc ,lI1dcapable of reachinq 148'MPa in dcnsc !lravcls ,;1' in sandstunc.

43lRAt'IV"F.l- li( (,\ (int fltlK,Il!

~)!l!]'Nt)

-IntroductionDepuis des années, il était communement adrnis

quc la pénétrátion statique nètait pas possiole pourrcconnaitrc les couches de graviers, oj les couchesde rnarne. ni

Ccttcdesmûrnc à Iaiblcvoquaicnt,les cóncs

de ceque. avec la plupartces couches, rencontrées

bloquajent l'apparell et pro-des dètérioratlons graves dans

ce qui était rrès coûteux.oot lirnitè l'utili-

statique aux couches molles.acceptaicnt son utilisation dans les

lI3l:çf()rnam'l, . Schmertmann, 1967) mais, enpour graviers(Mit-

restrietion n'a plus de raison d'ètredepuis 1!J!J2 (Sanglerat, 1994; Sanglerat et el., 1995).

Les cxernples caractéristiques ei-dessous, obtenusavcc lc pènèrrornètre AMAP'sols ouvrent de nouvellespcrspectivcs à la pénètration statique.

I.c norn AMAP'sols est une contraction de Ateliersfl.loLJjlcs d'AuscultiJtion par Pénétration des Sols.-Ltpinêtromètre statique-dynamiqueAMAP~sols

2I1IIIIDPrincipe

44

I .'llistoirL' de la pcnótration statiquc-dynamique aétl' presentee par Sanqlerat en 19791G1.. l-n 1WJ2, des ÇJéotechniciens de l.yon et de Saint-Etienne décidèrenl de créer un nouveau pènétromètrestatiquc-dymirniquc, afin de perfectionnor ce type dereu innaissancc

Les amcliorutions trèsimportantcs apportéesvent être rcsumóes comrne suit .

Lil stuUf/uc :

Fonctionnomcnt entièrcment autornatique. Enfonre-ment il unc vitesse riqoureusernent constante de::cm/sco Inde, avee en rcqistrement numérique en continudes mcsures SUl' carte mcmoire. avecsortie stmaltanéedes diagrammes des efforts tracés en temps réelIx.rructtant Ie contr()!e instantanè des opèrations.

Les donn~;es cnreqistrèes sont transmises parmodem, CL' qui de tracer très pidement lescourbes rcprésentativcs des ossais dans bureau del'Inqènicur charqé du projet et d'extraire. si besom est[(JuIL';..;les valeurs numóriqucs necessaires aux calcutsdl' I'orce portante ou de tassernents IMitchell ct ul..1~1!IH.Sétnqlerat ct ul., 1DH4; Lunne cl ul., 1998].

I:'n d~'l1amiC/llL' :

l.c h,lltaqe par chute dun moutort a etè rernplacépar un 11'('spuissant murtcuu hycirauJiquc <.l truppes1'apiclcs cl 1'L'f1lablcs, par serie de coups rapprochés, per-mcttunt de traverser des couches cxtrèrnernent duresou de pónctrcrle substratum rocheux altèré.

Installation :L'appareil est monté SUl' un camion Mèreedes 6 x 6

de 250 kN (Fig. 1).

Les réglages de mise à niveau de l'appareil. pourentoneer verticalement les tig es, seffectuent tresdernentgràce à ciriq verins hydrauliquespar des étertrodistt'ibureurs contrólésQuatre de ces verins sont ceux appartenant autifdu train de chenilles auxiliaire dont est muni Iecule porteur (Fig. 2) ; ce dispositif lui confère desbilités d'accès et d'évolution sur des sols très mous outous les autres vehicules s'enlisent. ainsi que SUl' desterrains en forte pen te.

Le systèrne de pénètration statique-dyriamique a étéconçu et construit à Lyon (Fig. 3)etrnontéen Hollande.SUl' un camion Mercedes. par Van den Berg, grand spé-cialiste du pènétrornèrre statique depnis de longuesannées. qui a apporte sa technicitéetnotamment sonexpérience dans I'ensembterdes applications del'hydraulique et de l'acquisition numérique des don-nées.

• i....•i.".-...•.~•.••..•.,.:..•. ' -:1,

su r train de

i!: ::;i~~fVue dUl1:lär1:eauhydrauliquc etdesappareilsdemt?Sijreset· de contró1es depénêtratlonstatiqlle~clynamiqueAMAP'sols.Vlewofjhe hydraulic harnmcr and mcasurinqequipmtint for the static-dynamicpenetration ofAMAP's6ls.

de réaliser tous les sys-ainsi que des essais11 peut utiliser tousactuellemënt. de

rnécanique ou à acqui-piézocóneson utilise d'une manière80 mm de diamètre (cóne

de frottement latéralsoit une pointe de 75 mm

manC/lon de 200 mmo

Naturellement. on mesure en continu:Clc résistence de 30 MPa) ;f, frottement SUf menction ce qui per-

met de calculer Ie ratio FR ;- Q'l ettert tote! d'enïoncement (jusqu'à 220 kN malslirnité çJénéralement à 180 kNI.Les mesures sent enreqistrées tous les 2 cm.

Lorsque les cónes de 44 cm: ou 50 cm-. avec man-chon de frottement sant arrètés par une couchedl.lre,on poursuit la pénétration statique äveéünepointe plus petite, d'un diarnètre de 39 mm, ditedc12cm2 (sans manchon de frottement). qui permet d'obte-nir des valeurs de résistance de pointe très élevéespouvant atteindre jusqu'à 148 MPa (on appellé sou-vent cette résistance de pointe q, I: pour la différcncicrde ou de q,{4) ; au-delà. on passe en dynarnique.

Lors de la pénétranon dynarnique. à titre dinforrna-tion, on procède tous les 25 cm à une mesure decontrole en statique de I'effort total (pointe el frotte-ment latéral) que l'on limite volontairement êl 180 kNoCela correspond. dans les milieux putvèrulcnts, à uncrésistance statique de pointe q'12 nénéralement del'ordre de 130 à 140 MPa tee qui est considórahlc ctn'est atteint pr r aucun autre pénétromètrct.

Naturellement chaque fois quel'on.constare qucl'effort total statique Q" est inférieur à 1HO ou 170 kN,on reprend la pénétration en statiquc puisqu'alors Cl, L'est inferieur à 130 ou 140 MPa.

En cas de chute brutale de la n'sist;Jncc,le dispositifdebattage s'srrétc eutomstieuemen: ct inslantanémcntau toit de la couche tnoins resistente, Cottc dernière estalors reconnue en pénétration statique SUl' teute sonépaisseur, ce qui n'était pas toujours possiblc avec lesancrens pénétrornètres statiques-dynarniques qui sou-vent poinçonnaient bruta'ernent les premiers dócimètres de CeS couches de moindre résistance.

Un disposltif d'alerte sonore permet d'évitcr dedépasser les charges maximales prévues pour les dif'-f'érentes tIg es assurant la transmission des effortsjusqu'aux capteurs de mesures,_"UtHisations complémentaires

11 est possible d'utiliser SUl' Ie mêrne appareil d'autrescónes. en particulier Ie piézocóne et l'envirocóno Vanden Berg [8, H].Naturellement dans ces dcux cas, on uti-lise des logiclels spécifiques élaborés par Van den Bern.

Le piézocóne permet selon l'usaqe, de détorrnincrq. f, et la pression interstitielle u.

Avec l'envirocóne, on mesure. outro q,., les caractó-ristiques suivantes :- conductivité ;- teneurs en 0" et Hpotentiel Redox;

- ternpératures ;pH;pression înterstitielle.

L'ensernble de ces possibilités constitue une arné-lioration considérabte des tnoyens de reeonnaissanccet permet de traiter de nornbreux problèrnes denvironnement ou de waste management à la qualitéet à la fiabilité des renseiqnernents recueillis [3, 9, 101.

On peut par ailleurs utiliser un cóne stsrnique.On peut également, dans les sols coherents, préle-

ver des échantillons intacts sous gaine PVC de grosdiarnètre (0 70 rnm).

Ce nouveau pénétrornètre statique-dynarnique adéjà fait l'objet de deux commurucations lors de confé-rences internationales [4, 5].

Différents cas d'utilisation sant rapportés ei-dessous. 45

-Pénétration dans la molasse à LyonDes la miseéri service du nouveau pénétrornètre. ij

a été réalisé deséssais comparatifs dans les sols lyon-nais dont la gèóloqie est bien connue. Cénéralernent.dans ces sols, lapénétration statique avec un cóne élec-triquo ou rnécanique est bloquee entre 3 et 4 m de pro-Iondeur. De son cóté. Ja pénétration statique-dyna-mique leurde ancienne [Sanglerat 1979Jest arrêtée soitdans les ulluviöns cornpactes ou cimentées, soit, aurnieux. en tête de Ja molasse, vers 20 rn de protondeur.

Les premiers essais réalisès avec Ie nouveau péné-trornètre statiquecdynamique ont permis d'atteindre. àLyon, en 1\m:{urîe profondeur de 35 m dont 15 mdans ia molasse, ce qui constitue une améhorationrcrnarquable des performances.

En 1:1:)4, surun site lyonnais, Ie long de l'avenueFoch. les alluvions densescomposées de graviers plus oumoins sableux ont été traversées SUl' 21 m et ensuite Japónétration a été poursuivie sur 24 m depr()f()ndeurdans la motasse ; ce qui constitue un record jamaisatteint dans ce type de milieu par aucunsutre pénétro-mètrc. qutl soit dynarnique oustatique-dynarnique.

l.c dianramrnede la figure 5 représentë les résuttatsobtcnus tors de cette pénétration. 1I est bien evident(JUl' cc type de reconnaissance, qui donne de pré-cicusus indications SUl' les caractéristiques de lamolasse, estbeaucoup moins coûteux que lesmethodes usuelles par caroträqe avec prélèvernentd'óchantillons et essais de iaboratoire.

'0 10 20 30 40

10

12

14

16

18

DYNAM/OUE

62

70

66

100

46RG.5 Record de pénètratton dans la molasse

Iyonnaise (avenue Foch à Lyon).Penetrution record in densc sandstonc.

11NIZ2()1:

Pou!' faciliteria leerure defigmentlesmentions:

pour résistance statiquedepointe cm" ;qd2>pour larésistance statiquede PÇlÎnte cm".-Es$lis ..·cömparatifs au•••pirt ••·.tonome

dûHm-cL~Jonctionnement en statiqu~(ju cóne de12

nduveaupênétrometre est diffé.reflt·dëceh.lÎ dutrontêtre é[ectrÎqueholiandaiscjássique dè 10était dorre necessaire de prouver la vaJiditède la résis-tancede pointe calculée avee Ie cóne de 12 cm", en lacomparant à la reststance rnesurée ta nt par Ie cóneélectrique de 10 cm" que par Ie COOl' mécanique de50cm" du nouveau pènétrorriètre.

Des essais cornparatifs ont pu êtrernamère facile cal' ces trois types de cónes ontutilisés pour une étude réelle deautonome du Havre en 1993.

Ces essais comparatifs tres intéréssárits6ntobtenus dans les dépóts sédirnentaires du delta de JaSeine ou i'on trouvé des sables fins avecquelques inter-calations de tourbe et depetttes couchespravëteuses.

Ces essais (Sanglerat et sl., 19951 ont montré que :al SUl' Ie plan pratique. les résultats ebteaus sont aria-loques, quel que soit Je cóne utilisè. électrique de 1Ocm"ou mécanique de 12 cm" ou de 50 cm".bj.Ilest evident, cependant, que plus Ie cóneest large, plusil a tendance à adoucirles erètes des diagrammes duessoit à la présence de graviers,·soit aux chutes de résistancerésultantde couches minces.très-eampressibles.cl Les résultats obtenus la validité de

de

essais30,50 m

d',lPf)u:i1er les fondations deeet ouvrage d'art important SUf pieux rnétalliquesbatrus de 25 m de lonqueur. travaillant essentiellernentau frottement latéral.

Le terrain est constituó par des couches sablo-qra-veleuses plus ou moins compactes. avec des intercala-tions de limans et surrnontées de rernblais super-ficiels. SUl' 10 m d'épaisseur. existent des Ientilles desols orqaniques et tombe.

Un artésianisrne important avait été détecté entre20 rn et 28 m de profendeur. dans des couches sablo-qraveleuses moyennement compactes.

En cours de chantier. il est apparu que les pieuxsenfonçaient pratiquernent sous leur propre poids. lesessais de chargement ont montré que la force portanteprevue n'était pas atteinte. 11a donc été décidé d'allon-gel' les pieux de 1:3 rn, ce qui n'a pas été suffisant.

II a donc fallu allonqer à nouveau les pieux de 13 mpour atteindre ainsi une longueur totale de 51 m.

Si les renforcements ainsi apportés aux pieux ontdonné satisfaction pour les deux piles en rivière et pourla culée rive droite. par contre. dès la mise en servicede l'ouvraqe. la culée rive gauche a subi très, rapide~ment des déformarions importantes, ce qui a dedencheune expertise judicialre pour déterrnincr la cause desdésordres et les travaux confortatifs à réaliser,

Pour déterrniner les caractéristiques géotechniquesdes couches traversées par les pieux et des couchessous-jacentes, il a été alors exécuté quatre essais depénétration statiqueAmap'sols qui ont atteint aisérnentles profondeurs 70, 75 ct 75 m et mèrne 82 m [Sanqleratet sl., 1995l

/\ la suite de cescu lat ion pendantrel' la sécurité desuivants :- enlèvement des remblais SUl' une hauteur de 6 m pourles remplacer par des rernbiais alléqés en polystyrèneexpansé :- mise en place de8 drains de decharge à débitcontrólè dans la nappe artésienne.

Naturellement, ccsJravaux confortatifs ont été exé-cutés sous la direclÎond'un maître d'oeuvre assisté parun qéotechnicien.

Ie pont a été fermé à la cir-rnois, pour perrnettre d'arnélio-

rive qauche par les travaux

-Pinétration dynamiqueOn sait deputs lbngtemps quil faut absolumerit

proscrire la pènétration dynamique en milieu cohérentsaturé [Sanqlerat. 1~)79; Sanqlerat ct el., 19841.

Dans les cas ou cetypc de pénérration est adrnis-si bie, l'un des problèrnes majeur et delicat est la trans-position des rnesures faites en valeur de résistancedynarnique conventionneüe en utilisant. par exernple. laformule des HoHandais. Par ailleurs, I'interprétation deces résistanccs dynamiques conventlormelles constitueun qui peut prêterà discusslons et à controverses.

Tout problèrne a ce propos est evltè avec Ie nouveaupènétrornètre statiqué~dynamique.

En effet. qráceàsa puissance, la pénétration sta,-tique avec Ie cóncde 12 cm! peut atte indre 140 a146 MPa et rnêrne 148MPa (cf. § De ce fait, lapénétration dynamlque n'est jamais utillsêe quepour traverser descouchesextrêmement résls-tantes. LescontrólesstaHq:ues effectuésment 'aiIJet)rs reprendre lastarique au-dessous de 1140 MPa.

En conséquencc.jcrsque l'on réalise de la pénétra-tion dynarnique. on sait que Ia résistance statique estroujours très élevèe et supérieure en qénéral à 130 ou140 MPa; il n'y a donc lieu de se préoccuper de la

dynamiqueconventionneHe, ni de sa trans-position en contraintes admissibles. Ceci constitue unavantaqc important du nouveau pénétromètrc statique-dynamique.

-Pinétration statique en milieuxpulvérulentstrès denscs

L'un des reproehes qui est coururnment fait à lapénétration. surtout ü la pènétration statiquc et qucl-quefois mèrnc à la pénétration dynarniquc. est quo cesessais in situ sont bloqués SUl' des couches très cumpactes et que l'on ne peut savoir ce qui se passe au-des-sous de ces horizons résisrants.

Effectivernent. ce reproche est souvent justitie, maiseet inconvénient nexiste avec Ie nouvcau pcnctru-mètre statique-dynamique.

Nous avons montré. dans les paqes qui prccèdcnt.que eet appareil permet de pènetrcr. SUl' de wandesproforrdeurs. la molasse lyonnaisc. pourtant tres com-pacte etprésentant souvent une cohésion non nèqll-qeable. Pour prouver l'efficacité de la pènótrationtique dans lesmilieux pulvérulents très dcnscs. nousne pouvons rnieux faireque presenter. ü titred'exernples. six chantiers de la reqion Hhónc-Alpcs.- Sassenage (Isèrél (Fig.6)- lyon-la Guillotière (FiÇj. 71_Golfde Villette d' Anthon (lsère) (FiÇj. HJ- Pont autoroutierà Jarrie (tsère) !Fin·!ll- Échirol1es (lsère) (Fig.10)-lyon-Porte Dauphine (FiÇJ. 111

Les valeurs très élevées de mises en évidcnccpar ces différents diagram mes, peevent coururnmentêtre rencontrées dans les sols sablo-qravclcux. trèscompacts.

13

14

1'lG;6. Pé nét r-a t lon stattque dans un graviersableux très denseà Sassenaqe (lsère).Statie penetranon in vcry dcrisc sandv qravl'1 inSassenaqe Ilscrcl. 47

RlVttl H~Nj«N~,; 1)\ (.!tlll(Ht!.ll,iUJ.

"'). lr<j'w',lj{' 1'1'1('1

flG," Pérrétr-atton stattque dans un graviersableux très dense, ZAC de la Porte-de-Ia-Guillotière à Lyon (Rhönel.Penetrution in very dense sandy gravel withcobbles in Lyon (Rhónel,

0102030 50 60 70 60 90 100 110 120 130 140150

11

'L1.LQl; ! I ! ! 4.4;

.. : 33 ~

I I, I

i Il ) I I

I 90A! ~ë:j i 66,2i I b.. 66,6

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65- ,III136,6

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ARRE TE A 15.00 M EN DVNAMfOUE

12

13

14

15

F1lI'''''' 11, P"o"".,",,, d,IOSUilQ""vlersabileu,tres oénse

48FIG. 8 Pénétratton dans un qravier sableux très

dense à Vlllette-d' Anthon (Isère).Pc nctr at io n in very de nse sa ndy qr ave l inVillcttc-d' Anthon (Isère I,

R}Vur m,A.N"AI~,[ UF C<!'Olh.HNIC.KJfW81

:3 6ex:,l;;lö 7iliex:::>~f8:z

~'f9

10

11 II

!12 ,1

13

ARR.ÉTt A 13.26Mf?NSTAnQUE

Fïg.ure 9 - Pénëtraäoe dans ungmvter sa!:IIeux tres dense

,"',' ~9 Pénétratlon dans un gravier sableux trèsdense, pont autoroutier à larrie Osèrel.Penetratien in wry dcnse sandy gravel withcobbles in Jarrie Ilsèrel.

'.5 1 "4 5 6 7a 91020,04GSQMl108tl901OO

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11) !SAaLEijX

10

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I . I1I1

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Pénétration statique en. milieu pulvérulenttrès dense à Échir'olles (lsère).Penetratien in vcry dense sandy gravel withcobbles in Echirolles (Isère).

-Cas desmilieux cohérents cöt1'lpaCtsLa pénétration statiquel1'ajamaisposéaucun pro-

blème pour reconnaître les sols cohèrents compres-si bles (argile molle, vase. tourbe, lîmonisilt). C'éstrnêrne Ie meilleuressai in situ pour ces types de sol, enparticulier 10rsqu'Bs sont sous la nappe phrèatique.

Par contre. lëgrand reproche que l'on pouvait fairejusqu'en 1992 aux pénétromètres statiques, c'étaitdêtre bloqués SUf des couches résistantes, mêrneminces. qui pouváierrt surmonter des zones beaucoupplus faibles, Celaconstituait un handicap indéniab!e.

Par ailleurs. jusqu'à present. tous les pénétromètresstatiques rencontratent Ie refussur Ie toit des sols cohé-rents compactssoit en raison dune résistance depointe élevée, solt, Ie plus souventen raison du frotte-ment latéral totalcumulé très important.

Si dans cas des mîHeuxpulvérulents, la pénétra-tion dynamique peut être nécessaire pour traverser descouches indurées ou comportant de gros éléments, parcontre il faut recormaitreque dans les rnilieux cohé-rents très cornpaets Itype marne sueconsoüdée), parti-culierement nappe phréatique, la pénétrationdynarnique ne pas de proqresser ë'une manièresiqnificative rapport à la pénétration statiqueusuelle. Donc, seule la puissance du pénétromètre ensratique permet de reconnaitre ces types de sol. Or,force est de eonstater que. jusqu'à present, toestespénétrornètres étaient bloqués sur Ie toit des marnescompactes. .Parc?ntre, lenouveau pênétromètre sta-tique,compte tenude sa puissance et de sa conception.fonctionnant toutd'abord avec une pointe de grand dia-mètre, puis ensutt» avec une pointe de petit dismètre,permet de s'affranchir en très grandepartie de t'etîetnétsste du frottement /atéra/ cumu/é et permet de POUf-

suivre Japénétretion SUf de plus grandes profondeurs.Citons un exernple recent survenu dans la région

méditerranéenne. On se trouvé dans un port ou lesGrecs et les Homeins ont exercé une activité comrner-ciale intense et ou subsistent des vestiqes archéolo-giques interessants.

Le sol est constitué de la façon suivante .o à 2 m : remb/ais divers;

- de 2 à 8 m : elluvions tnodornes de très mauvaise qua-lité. pouvant comporter des vases et des tourbes ;- au-dessous, marnes au Stsmpien compactes dont lapartie superieure est altérée ou très altérée.

Pour réaliser, dans un tissu urbain fort dense, unparking de 48 m x 77 m. profond de 17 m environ, il aété prévu une paroi moulée de 60 cm d'épaisseur, avectrois Hts dancraqe précontraints en partie courante(Fig, 12) et des braeens horizontaux à 45 degrés dansles anqles.

~ Coupe de laparoi avec-trots Uts d'ancragesprécootraints.Cross-sectien of concrete slurry walt showinq3Ievels of pre-stressed anchors.

Deux immeubles importants. en maçonnerie depierre du XVI" siècle, se trouvaient à proximitéde lafeuille, cöté est et cóté nord,

L'étude géotechfliqueinitiale comportaittrèspeu desondaqes profonds mats il était spécifiê dansles piècesécrites du marche des entreprises. que Ie siteétaifbienconnu grace à de nombreuses reconnaissancesdal1s Iecadre du creusement de plusieurs tunnelsàproxlmité.De ce fait, les caractéristiques géotechniques desdiffé-rentes couches existant sur Ie site étàient définies dansIe CCTP par un tableau, tel que Ie tableau [ reproduitei-après.

Lorsque la fouilIe a été excavée. la paroi mouléesest déformée beaucoup plus que prévu, elle sestmêrne fissurée à certains endroits, et des tassementsimportants, de 30 mmàêürnm sant survenusàproxi-mité de l'anqie nerd-est du parking, entrainant desdêsordres graves dans I'un des bátirnents anclens enmaçonnerie de pierres três preehes.

Après Ie sinistre, des essais in situ ont été réalisés.notamment avec Ie pressiornètre Ménard et avec deuxtypes de pénétromètres statiques : un pénétrornètreméeanique et un pénétrornètre électrique.

Lepressiornètre n'a pas permis de déterrniner avecpreelsion ni Ie exact du Stampten altéré, ni celui duStampten sain. les deux pénétrornètres n'ont pas puatteindre Ie Starnpien sain car ils ont été bloqués entre$ m et 12 m de profondeur dans les premiers déci-mètres du Stampiert altéré. 49

Or, il fallait reconnaître exactement dans la zonedes tassernents les plus importants ct des déforrnationsanormales de la quelles étaient les épaisseursexactes des couches de terrain qui exerçaient des pous-sées sur la paroi litigieuse.

On a donc demandé la réalisation de quatre essaisavec Ie nouveau pénétromètre statique qui ont atteintsans difficulté Ies.profondeurs de 15,7501,20,02 m.20.1B met 21,14 m, en traversant sur plusieurs mètresnon seulernent leStampien altéré. mais également IeStampiert sain.

la figure 13 est fort expiicite. II10 rn de profendeur. on est dans

les alluvions mocernes de rrès mediocre qualité, fortcornpressibles. donc que Ie toit du stampren altéré estbeaucoup plus que prévu puisqu'il était annonce à7,50 m de

Par ailleurs.la résistanceaugmententOn se trouveStampien sain,sc trouve en

10 rn et 13,5001, on constate queet Ie frottement latéral f,ma is sans être très élevés.

Ie Starnpien altéré Enfin, Ieennoncéè 10m de protondeur.

13,50m de profondeur.

o 11)0Q 10

1,73

Maml;altér6\ts

19,2115

34.2

25,9

s t attque dans les marnescompactes (Marseille).

in hard claystone.

Le tableau 1I ei-dessous donne lespènétrornétriques de ces couches.

La fiqure 12 don ne une coupe nord-sud du chantieravec les toits prévus et reels du stampten altérè, ainsique les toits prévus et réels du stampien sain.

Naturetlernent. lorsqu'il y a des de niveauaussi importantes. les poussées sont beaucoupgrandes que prévu. II n'est donc pasparcis aient été forternentdéforrnées etentrainé des tassements importants dansadjacentes très compressibles, d'ou des ssernentsfereritiels importants ayant provoqué desgraves dans des maconrreries de pierre fort vétustes(XVI' siècle).

~lr: Caractérlstlques pénétrornétrtques.

-Contrêle des remblaissablo-graveleux

La pénétration statique est un excellent moyen pourcontróler la cornpacité. donc la qualité. d'un rernblaisablo-qraveleux, que ce soit à terre ou. a fortiori, sousl'eau.

Rappelons les critères de contróle que l'expérienceno us a permis d'êtablir il y a de longues années [San-qlerat, 1979].

Retatton entre compactaqe et qc'

(jrávier sablcux 8 à 12

Gravier sableux Très bien compacte > 20

~'î::: Caractéristiques géoteclmiques des différentes couches selonte CCTP.

Stilmpicn altéré

1.8 O.S 'i 000 25 15 :JO 0

2.1 1.1 2'iOOO 20 80 2r. 40.l

2.1 U 'iOOOO ')r. 200 :JO 130,-,)

Formationx

50Stampicn sain

('VUf: (R-i\.N(AIS!Hl

r- :ff.J> I1 FR (%) 0 2 4 6 IL... ••,.•..~

, 6,46r-ii ,.i,." II 10,77

~I FR

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II 12,00r-- ,~- ••••I

J II 12,10__J II

-_.,;;,~,.'-~",~.:",-", .. ,,- . '- _.- - ...•. I---- 17,27ARRÊTÉ À 8,50 M

qc

Naturellernent.Iorsque les remblais sablo-qraveleuxsont très denses.Je pénétrornètre électrique ne peutêtre utilisé. car sa pointe risquerait d'ètre endornma-gée. Par contre.ile nouveau pénétrornètre statique-mécanique est très efficace.

Nous avoris eu I'occasion de l'utiliser à plusieursreprises, comme plusieurs de nos confrères, lorsd'expertises judiclaires. pour déterminer notarnmentl'épaisseur et la qualité de remblais sablo-graveleux sousdallage de bétonjentrepóts, usines, etc.). Il s'aqissait engénéral de rechercher à qui pouvaient être imputés lestassernents différentiels survenus dans les dalIages.

Les mesures (Iç enregistrées tous les 2 cm permet-tent de tracer desdiagrammes tets que ceux reproduitssur la figure 14. Cette figure montre immédiatementque si dans la coàche superieure du remblai la compa-cité est très bonne (qç > 20 MPa), parcontre ce n'estplus Ie cas en partie inferieure. On constate éqalementque l'épaisseur dIJ gravier est fort irréqulière selon lesernplacernents.

IJ est bien éviaent qu'sucun autre type ä'esssi«n'estcapable de fournir une telle précision, ni pour les épeis-seurs, ni pour lesvariations de compecité à ditférentesptotondeurs.-ContrOle des colonnes ballasties

La réglementation française (DTU 13.2 Fondationsprof on des) stipule que les colonnes ballastees peuventêtre réceptionnées gräce au pénétrornètre statique, dèslors que :

s.> 10 MPa.

oo

505

25025

30030

10010

15015

20020

1

2

8

9

Terrain non traité.Untreated soil.

0.2

MPa40

0.4..w~O,6:IEz:; 0,8::>I!!5! 1,0Cl

f1,2

1,4

Controle de la compacité d'un remblaisablo-gr-aveleux sous dallage béton(Verduu-'sur-Ie-l)oubs) ..FiU density check under concrete floer.

Mais trap souvent. les cónes de petite sectien (10 à15 crrr'l des pénétromètres usuels sant déviés, par eer-tains graviers, hors de la colonne elle-rnême. Ainsi q.

, , tchute car la pointe penètre alors dans Ie sol natureladjacent non densifié.

Les mesures obtenues sant donc sans siqniflcation ;el/es penvent même conduire à des conclusions erro-nées (colonne juqée mal densiflée).

35035

fs (Wa)qc (MPa)

40040

50050

51

oo

505

30030

10010

15015

20020

1

2

9

35035

Is (kPa)qc(MPa)-_

40040

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«IcPêrtétratton statique dans colonne ballastée (région·p.u'isienne).

in densified stom; column.

Mais Ie nouveäü pénétromètre avec sa grandepointe de 50 cm',;gráce à sa grande rigidité et à sawande puissance, est capable de traverse I' la totalitédes colonnes ballastees sans être dévié, ni bloqué parun gravier de grandes dimensions. On peut citer parexemple un récemrnent en région pari-sienne colonne testée est continue et

<qe < 47 MPa

Le nouveau pénétromètre statique permet de dis-tinquer idement sûrernent les colonnes mal den-sifiées reprises, et les colonnes bien

ipiewterJt être reception nées.-(oûtdesessaÎsL'expérierice pratique de ces dermères années en

France a rnontré que les reconnaissances faites avec Iepénétrornètre statique-dynamique étaient dunernanière générale beaucoup moins coûteuses que lesautres méthodessouvent utilisées. tout en tournissantbeaucoup plus de renseignements, puisque lesrnesures sont continu et enregistrées tous lesdeux avons constatè que Ie prix parmètre de d'une reconnaissance est en

élevé que celui d'une reconnaissanceprèssiométriques exécutés selon les

52

moitiéavec desrèqles dede 30 à 33 'X. du coût dun sondage carotte avec prise

déchantillons et enreqistrernent de pararnètres.

1999

-Pênêtration dansles graviershollandais

A l'occasion du 12e Congrês européen de Méca-nique des Sols à Amsterdam, du 7 au 10 juin 1999, Iepénétromètre AMAP'sols a étê présentê aux partiel-pants. De très nombreux géotechniciens ont été intè-ressés par ses possibilités.

En cette même période. la Société Van den Berg deHeerenveen était confrontée à un problème difficile.dans l'Est de la Hollande. à Nijmegen. Cette ville, queles Francais appeltent Nirnèque, est près de lafrontière allemande, à proximité du

Pour éviter tous les désaqréments laneige, au9ivre et aux conséquences du dégel, Iegrand dub de foorbalt NEC a d'installer destubes de chauffaqe encastrés horizontalement à 25cmsous sa pelouse. les apports calorifiques provenaritd'échanqeurs de ebaleur foncés verticaîementà grandeprotendeur. et d'une pornpe à chaleur. Naturellement.en Ie même systèrne pourrait être utilisé pour « cll-rnatiser » les bátirnents ou sirnplement penr restituerdes calories dans Ie sol afin de ne pas perturber sonéquilibre therrnique global à long terrne (héliogéother-mie).

avantaqes de ce systèrne non polluant sont :- dirninution d'utilisation de combustible fossile ;.~moinsde COz dans l'atrnosphère :au moins 50 % d'éconornie SUl' les frais de chauffaqe :rnoins d'entretien.

Les couches terrain étant qénéralement mollesaux Pays-Bas, on utilise Ie pénétromètre pour mettre enplace les échanqeurs jusqu'à la profondeur désirée.Pour ce falre,Onenfonce tout d'abord des tubes tour-reaux métalliques0 56/40 rnrn. avec une pointe perdue064 mmo Dans tubes, on introduit les échangeursen polyéthylène 30 mmo Puis on arrache les tubesfourreaux en laissant les échangeurs en place. ainsi quela pointe perdue.

Mals, à Nimègue, Ie terrain est constitué de sable detrès grande épaisseur, comportant localement. à diversesprofondeurs, soitdes couches peu résistantes de loess,argiJe et tourbe, soit des couches de graviers denses,avec des zones tndurées. L'épaisseur de ces couchesintercalées peutvarier de 1 à 3 ou 4m. Il s'agit des allu-vions du Rhin. Lanappe phréanque, située vers 9 mètresde protondeur. peut fluctuer de plusieurs rnètres.

11 avait décidé d'utillser deux pénétromètres sta-tiques hollandal$pour foneer ces tubes fourreaux verti-calement maisceux"ci ont été bloqués, en certaineszones, à 16 mètres de profendeur environ sur unecouche de graviers compacts du Rhin. Or. 11fallait' des-cendre impératlvement à au moins 28 rnètres pouravoir un écart detempérature suffisant pour l'eau despompes à chaleur.

Van den Berg, qui a construit en grande partie Ienouveau pénétromètre, en 1992, sachant que ce dernierétait plus puissant que tous les autres pênétrornètresstatiques existants, a propose dessayer Ie pénétro-mètre francars peur résoudre son problème.

Non seulement Ie nouveau pénétrornètre a permisd'atteindre la profondeur presente de 28 mètres. mais ila pu. en outre. enroncer sans difficulté, alternativementen statique et endynamique quand cela était néces-saire. les tubes tourreeux 056/40 mmjusqu'à 40 mètresde protondeur. Cela a constitué un grand succès qui,en outre. est plus favorable pour la température del'eau recherchéef11° à 28 met 12° à 40 m), La pointeperdue de 064 mm est peurvue d'un clips qui retient Iepolyéthylène 0 30 mm lors de la rernontée du tubeel 56/40 mm.

eest sinsi qu'en juin 1999, Ie nouveau pénétro-mètre a pu entoneer. dans des délais très courts,44 tubes de 40 mètres dans Jes graviers compacts auRhin oui evuient sou vent bloqué, vers 16 tnètres, Jesautres epoereils.

Le succès de ce pénétromètre, dans Ie pays qui a Vula naissance de la pénétration et son large développe-ment, rnéritait d'être siqnalé aux lecteurs de la RFG, caril confirme les résultats exceptionnels obtenus par cetappareil dans les graviers du Rh6ne et autres rivièresdes Alpes,

Precisons qu'un essai de pénétration statique méca-nique a été réalisé pour déterminer les caractéristiauesdes différentes couches alluvionnaires du Hhin, IÎ estrcprésenté sur la 16. Il met en évidence les faitssuivants :

1. Ia pointe mécanique el 80 mm, donriant a étébloquée à 15,50 m sur Ie tolt des graviers denses duRhin qui avaitarrêté initialement les tubes fourreauxsensiblernent à cette profendeur ;

2. la pointe mécanique 039 mrn, donnarit q ?' aatteint sans difficulté, en statique, 40 m de profon(l~ur.

Les graviers du Hhin. entre 15,50 m et 18,50 rn. ontpour caraetéristiques pénétrornétriques :

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Pérrétr-ation stattque dans les gravierssableux denses du Rh!n à Nimègue.Statfc penetratien in very dense sandy gravel inNijmegen.

Il n'est done pas étonnant que Ie fonçage initia! desfourreaux provisoir es des échangeurs de chaleur, équi-pés d'une pointe perdue el 64 rnm. n'ait pu, cornptetenu de l'effort de pointe et du frottement latéral total.être poursuivi jusqu'à 40 m de profondeur par les pénè-tromêtres locaux.

Cette expérience de Nimègue montre que ces der-niers n'ont pas été utilisés dans leur dorname d'appli-cation classique ou ils conservent toutes leurs qualités.

Remarque:Dans Ie cas d'un terrain pollué en surface. si I'on

doit recourir au forage d'un avant-trou pour la mise enplace d'échanqeurs de ebaleur. il faut. afin d'éviter latransmission de la pollution aux couches prorondes.utiliser des techniques spéciales qui sont bien connuesaujourd'hui mais onéreuses.

Naturellement. foneer alors des tubes îourresuxéquipés d'une pointe perdue, à I'aide dun pénétro-mètre. constitue une méthode sûre et beaucoup pluséconornique,-Condusion

Les résultats présentés ei-dessus mentrent que troisimportantes conclusions penvent être tirées,1) Le nouveau pétiétromètre ststique-dvnemiqi»: permetd'atteindre des pénétrstions record dans les sols densesou compects, qu'il« soietit putvérulents ou coherents.2) Toutes les vsrietioas de résisumce sont très bicn misesen évitience, eussi biet: dans les sols äenses ou moyen-nement äenses que dans les sols très compressiblcs.3) Une recotmsisssnce à l'eide du nouveau pénétromètrastatique-dynamique correspond au meilleur rapportqualité/prix.

11 est évident que ce nouveau pénétrornètre sta-tique-dyriamique permet. par la large gamme des 53

REVUE fRANÇNSE

pointes pouvant utilisées, de reconnaitre des sols,mêrne très résistarïts. d'une rnamère efficace et rapide.Ses déplacements.et sa mise en place sont grandementfacilités par Ie cheaiilard et ses vérins (Fig. 2).

Par ailleurs, iI met à la disposition de l'utilisateur Iepiézocóne et l'envtrocóne qui permettent de recueillirdes données cornpjèrnentaires extrèrnement utiles danscertains cas particuliers et riotarnment dans la lutte

antipollution, ainsi que dans la dèterrnination des ter-rains liquéfiables sous l'action des séismos1995; Robertsen et eï.. 1998].

Nul doute que eet appareil ne soit appelé à undéveloppernent, non seulernent en Francement dans de nombreux autres pays. cal' iI constitue. ànotre avis, un grand progrès de la technique detratien en 1999.

ter u. Symposium on Development inGeoteehnieal Enqinccrinq. Bangkok.1994. p. 101-105

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1I

IEXPERTISE

CONTROLE CHAN· RGLISSE NT DE TERRAIN

G ~OGIE - GTECHNIQMAITRISE D'(EUVRE GENIE CIVIL

HOGE OGIE --ASSA SEMENTEN ON ENT - ETUDE D'IMPACT - EAU

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FDNDACONSEIL29. rue Roger Bréchan69 oOS LYON

tG.Sol 5UDOoortier de cumsse13 780 CUGES les PINSTeL 04 42 73 97 65FaK0442 73 96 24

E.G. Sol139,.avo Ambroise Croizat38 400 Saint Martin dlHèresTel. 047642 63 69Fax 047642 6370HUil: IG.SOL.ST.IARTIN.DHER!5ha,udoo.ir

APPENDIX 2

80ndeerresultaten AMAP'sols DS1 tlm D810

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APPENDIX 3

Rapport AMAP'sotsBordereau d'envoi de docaments

Capaeité d'eff'ort tatal d'enfoncement Qt;;;;:; 220kNBREVET EUROPEEN N° 92420438

CONTRA'!' D'INNOVATION ANVAR N° A9212445 VRECORD ACTUEL DE PROFONDEUR

EN STATIQUE A 82,16mAppUcation spécifigue: PIEZOCONE et ENVIROCONEConfonnité de construction saivant directives 89/392/CEE

( FïCHE TECH!:!QUE )Utitisaëon de foute sectlon de dyne entre 16cni et 100 cm2

., NIESURES ET ENREGISTRElyfENT NUlvIER1QUEdes données tous les 2 cm Wc. fs. Qt, ast .Qsta)sur carte mémoire avec diagrammes directs lors de l' essaien visualisation des efforts en temps réel.

• NIESURE SL4TIQUE se/on recommandationsinternationales et Normes Françaises (NFP 94 113)

Sol à structure fine. granulaire, sableux,sableux-graveleus à peu caillouteux

Cêne électronique et mécanique normalisé de iO cm2

qc (résistance à la pénétration du cêne) de 50 MPa à 100 MPaMesure de frottement unitaire et effort total (fs, 01)

• lYlESURE SL4TIQUE notamment SUl' RégionRHaNE-ALPES et toutes régions en TERRAIN DUR

Tous types de sols à structure fine, granulaire ou grosstère.bleux-graveleux; caillouteux ti bloes ou de remblais hétérogènes

Cêne mécanique de 44 à 50 cm2 et cêne centra! télescopé de 12 cm2

-+ Cone de 50 cro2; qc maxi: 30 MPa

01: effort total de pénétration en kNfs: frottement latéral unitaire local en kPaRf: rapport en %

-+ Cone de 12 cm2: qc' maxi: 150 MPa

01': effort tata! de pénétration en kNQsta; effort total de frottement latéral à l'arrachement en

kN (>200kN)

• JlfESURE DYNAJ,YllQUEnotamment SUl' régionRHONE-ALPES, avee controle statique à 150 lvlPa

u+ Cone de 12 cm2:

qd: résistance dynamique de pointe> 1000 MPaQsda; effort total de frottement latéral à 1'arrachement (kN)

• PIEZaCONE selon recommandations internationaleset Normes Françaises (NFP 94 119)+ Coue de 10 cm2

:

Mesure de u (pression interstitielle ) et qc, Qt, fs, RfMesure dedissipatioa (T50 - TiOO)

TERMINOLOGIE ET SYMBOLES

1· PENETRATION STATIQUE (sondes mé~aniques ou électroniques)

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Qt: Effort total de pénétrationen kN(force totale peur enfoncer dans Ie sol Ie trainde tige avec cêne à la base)

Qc : Effort total sur Ie cöne en kN

~ : Résistance à la pénétration du cêne (obtenue à la base du cêne)qc (MPa) == _ ~ (effort total SUf Ie cêne)

Ac (surface de la base du cêne)

O5t : Effort total de frottement latéralForce obtenue par différence entre l'effort total de pénétration Qt et l'efforttotal Qc SUf Ie cêne Qst (kN) = Qt - Qc

Qs : Effort de frottement latérallocal

fs : Frottement latéral unitaire localfs (kPa ou MPa) = - ~ (force Qs nécessaire à l'enfoneement du manchon de frottement)

As (surface latërale du manehon)

Rf : Rapport de frottementRf (%) == fL (Frottement lat'eral unitaire local)

~ (Résistance de pénétration du cöne)

If: Indice de frottement If == qÇ.ts

* Cane en applicat/.on RHQNE-ALP E~ (sonde centrale de 12 cm2)

Qt': Effort total de pénétration en kNqc': Résistance à la pénétration du cöne en MPaQsta: Effort total de frottement latéral à l'arrachement en kN en pénétration statiqueRft : Rapport de frottement total en %

2· PENETRATION DYNAMIQUE (Sondes mëcaniques de 10 et 12 cm2)

Qd : Résistance dynamique de pointe en MPaO5da: Effort total de frottement latéral à l'arrachement en kN en pénétration dynarnique

9, rue Jacques Prévert4257fJST-HEANDTél. 33-4-77-30-92-88Fax: 33-4-77-30-46-71E. Mail: [email protected]: www.sageret.Ir/amepsels

Atelier Mobile ä'Ausctdtationspar Pénétration des Sols

FICHE EXPUCATIVE : INFORMATION ET SIGNES INSCRITS DANS LACOI..ONNEOBSERVATIONSDESBORD~EAUXDE SONDAGE

Caillouteux PetitsQuelques Petits CaillouxCaillouteux MoyensQuelques eailloux MoyensCaillouteux Petlts avec quelques Cailloux MoyensCaillouteux Moyens avec quelques Gros Cailloux Galets ou BloesQuelques Gros Cailloux Galets ou BloesGraviersGraviers avee GaletsAucun Cailloux ou élément rencontré pendant la pénétration dans les Sables,Limons, Argiles, etc ...Craquements reneontrés pendant la traversée de Galets ou de BloesCrissements rencontrés pendant la pénétration dans les zones Caillouteuses oude Graviers

Cru : +1- Cru Pas de Matériau ou plus ou moins dans les zones Caillouteuses et de GraviersSecousses : Fortes Secousses : Pendant la traversée de Graviers de BloesCoinc- : Coincements se prodeisant pendant la pénétration ou I' arrachement dans la

traversée de zones Caillouteuses de Graviers avec des Galets ou des Bloes

..P:.P:

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..oP+M:ooOM+G:OG:I/ ://0 :Rien :

Craq:Criss :

Vides: Pendant la traversée de Graviers avec Galets Bloes étant tenu par aucunmatériau

Nota: Ces observations pouvant se reneontrer également dans la traversée de Remblais diversNe signifiant pas la présence de Cailloux, Galets, Bloes, maïs d'éléments inconnus.

SA au capita I de 99 091.86 € - RCS ST-ETIENNE 99 B 188 - SIREN 384 843 124 - APE 451DCode TV A : FR 763 384 843 124

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APPENDIX 4

CPT'95Linköping, SwedenOctober 4 - 5, 1995

ADDITIONAL RESlJLTS QF THE.AMAP'sois

STATIC-DYNAMIC PENEIROMETE8 AMApvsolPénélr~j~on Sla!lquc lourue 122~kN'

S zoconc EnvlrOcongaau capIlal de 650 OOOcFrue Jacque' P éby : ' 42570 S ,r venAIN:r-HEANDTél 04 77 30 9288

Télécome 04 7730 4G. SANGLERAT(l), M. PETIT-MAlRE(2), F. BARDOT(3) and P. SAVASTA(4) 671

ABSTRACT: Thenew high performance AMAP'sois statlc-dynarnic penetrometer has been performingweU in Franee for the [ast three years, It was designed in Lyon in cooperation with Van Den Berg in,Holland. It allows the use of various types of cone tips for statie penetration,such as standard electromc10 cm" cone equipped with the friction sleeve as weU as the piesocone, tbe Van 'Den Berg environmenta1cone and the.cone .with mechanica}, teleseopie transmission wUh surfaces from 12 to 50 erna. Tmspenetrometer is capable of penetrations over 100 metersand can withstandcone tip resistance up to140 MPa. Whenever the statie cone meets refusal, further penetratien may he achieved hy dynamiepenetratien generatedon the rods by the action of a very powertul hydraulic hammer . This has providedpenetrations throughlayers which had never been completely traversed with the heaviest of other types ofstatie-dynamic penelrometers. This papers presents results obtalaed with the AMAP' solspenetrometeradapted with different types of cones in various soU types commonly encountered in areas in and aroundLyon and Le Havre,France.

I. INTRODUCTION

A summary of the development of the pene-trometer was presented in 1994 (ref.I). Emphasislias placed on the static-dynamic penetrometer.'invented in France ..in 1950. Eventaal develop-ments in 1967, in Lyon, permitted ever deeperpenetrations of dense orgravelly soils (ref. 2).Both the purelystatic aad purely dynamic

penetrometer types have advantages and drawbacks(ref. 3). The Prench developed the static-dynamicpenetrometer in order to combine the adventagesand eUminate the short comings.In 1992, the AMAP'sols, truck mounted, statie-

dynamic penetrometer was developed which wentinto field trials, thereby providing its greatadvantage, in termsof deeper penetration, for usein many different soU types and eonditions.PreHminary test results obtained in the city of

Lyon were then presented and showed apenetration of 15 m into dense sandstonesubstratum (ref.I) . This penetration by penetro-

m Expert sgrêé par la Cour de Cassation, LyonFONDACONSEIL. Lyon

meter of any ether kind had never befere beenaehieved,Smce then, at another site in Lyon, penetratienwas achieved tbrough 21 m of dease, sandy grave!'alluvium foUowed by 24 rn into dense grey-tansandstone, This stands as a penetrometer record inthis kind of soil, This type of soîl investigation isless expensive than the usual method of sampledbere hole.

2 - THE AMAP'sols STATIC-DYNAMICPENETROMETER

2.1 Principle of eperation

In 1992, geotechnical engineers in Lyon and Saiat-Etienne eonceived ft new static-dynamic penetro-meter equipped with mechanica! cone tip toimprove this type of soil exploration.The important improvements brought about

eonsisred of :

(2) P.-D.G. d'AMAP'sols. Saint-Hêand., Lolre(4) SETSOL, Velaux, Booches-du-Rhöne 1

,:::t{atic mode: totally automatic operations, penetra-~~?nat 2 cm/sec with continuous numeric recording

i~!k.,:p'2 cm on memory board with simultaneousm:h dWing of the coneresistance diagrams inreali~:i:~:!:)ne.This allows forinstantaneous control of theienetration.:=jI!tTherecords and evahJations are transmltted byh!odem to the office which permits rapidmgineering interpretatigo of the test resutts to'=::':::~raluatethe soit parameters needed for theiili~ètermination of soU< hearing capactties and:ettlements (ref. 4, 5 and6).

la.mc 11WtU : the <\!~fashion way of driving ad~he by a free fallinghammer was replaeed by a;:~...::~~rypowerful, fast-acdon hydraulic bammer jsee·~rg.l),wUh adjustableenergy, capable of going=cip-oughextremely dense. tayers and penetrate intomilired bedroclc.

:::·::::(tstallatlo/1. : the penetr9meter is moanted on 6x6irÎercedestruck,of260kN.The •ie-veiing of the trUck, to insure true vertical

······:::rnetralion,is done aut9matically by five hydraulicI~cks controUed by elebtronicsensors. Four of the;::=\fcksbear on retractabl~track of tbe truck whicn is:~auxiHary propulsionrnechanism (see fig. 2).

;:"",::Thecat-like tracksittsure tast and easy mobHityr:}P soft soli. terrains"here conventional truckstould oog down. They are a patented device of

'XV an Den Berg of tbeN'etheriands who has a great:::%'(periencewith tbestatic penetrometer over manyl..lears. His high degree. of technicalexpertise in11Vdraulic systems andithe recordi.ng of data basAltly contributed t0the suecess of tie device.The name AMAP'sols means IIAteliers Mobiles

1'Auscultation par Pénétra!ion des Sols" (MobileTesting Unit by Penetration).

Characteristics

This penetrometer offers toe possibiHty of aU,;~panners of penetration into soUs for specifict~urposes. It cm push aU the known measurlng tips,yarying trom lij to ·50 cm2, he they of the"'~echanica1 or theelectronic types sueh as;'pieweones and ethers.

Usually, static penetration is done either with acm:! mechanical tipequipped with a skin friction

s. eve of Z50 mm in length, or with a 44 cm" tipa ZOO mm sleeve.

Fig. 1- View of the hydraulic hammer andmeasuring equ.ipment for thestatic-dynamic penetratien ofAMAP'soIs

Fig.Z - General view of the AMAP'solstruck

In the statie mode. the following measurementsmade:

tic: cone reststance (up to 30 MPa)fs: skin friction, which permits calculation

of the friction ratio• FRQst : total resîstancelo penetratien

(up to 220 kN)

When refusal is met at 30 MPa with the 44 orcm:! tip in a hardsoHlayer. statie penetratien

!",.,.,~ayhe continued witha 12 em;! tip not equipped,!!!!!!!~itha friction sleve.'l'he statie cone resistance ofEThe 12 cm2 tip cm reaêb 140 MPa. When refusal is"":,,.,met,dynamicpenetrntion is used.i i:! u isobvious thatà\t this level of stress. the;@evaluationof th.eultintite shear strength.ofsoils no!;:::::;i1ongertranstates intosiignlfieant physical meanings.;.IJ ·'So. dynamic penetfation is used only to get";·wthrough densesoil lay~.mmm: For additional inf0rfl1ation, every 25 cm, a statieI:1test is performed up)~ 140 MPa (which is veryhigh.and weUabove. tIl!.capacity of any other statie

i:::?:penetro-meter).Eachtime that qc < 140 MPa, the@I~taticpenetration mode is employed. A sound.......,alarm is triggered every time mnyof the laad Umits"':::arereachedfor eaeho~the tubingconfigurations.;~;;:;:;In theevent of a silicidendrop of tip reslstance,;:::::;:thedynamic driving rn~chanismautomatically stops.:::instantaneously at theupper boundary of the less~,:;;::resistant layer. This .•prevents the penetretion to\:::;occurwithout any measurements made of the softer;;.i;jtayer.

Other uses

;::)Thepenetrometer accepts different cone tips, sucb.i: as the piezocone andthe envîroeone of Van Den'W'Berg (ref.7).7': In eaeh of thesetwo cases, the computer~dprograms used are tnase defined by Van Den Berg.

Depending on its ·manner of use, the piesocoaeean measure~. fs as wen as pare water pressures,Witb the envirocone. the following meesure-

ments, bestdes qc' are made possible :

SoH eondactivityH: and 0 + + conceatrationRedox potentlalTemperaturespH aad pèrewater preesure

This range of utilization brings about aconsiderable improvement of the resourcesavailable to study envlronmental and wastemanagement problems, thanks to the quality of thedata obtained, '.

3 - LE HAVRE HARBOR

The eperation of the AMAP'sols penetrometer12cm2cone tip. in its static mode, is different thanthat of the classieal electrio cone of 10 cm2•

Therefore it was necessary to prove the reliabiiityof thecone tip calculated values by comparingthem with the 10em2 electrical and 50 ern2mechanical eene tips.The comparativetests were madeeasy due 10 the

factthat any oneotthe threecone types cou1d heused for a soil foundation stwiy in Le Havre<France).These interesting. results were· obtained in the

sedimentary depositsatthe deltBofthe Seine river,in.the Le Havreautonomousharbar.Finesandyand silty' .sóils withsome peat and

gravellylayetS are present.Initially. two sotmdÎngB with the AMAP' sols

weremade 10 37and 31 m, Downto a .depth trom1210 15 m, the large 50 ern2cone tip was us~foUowed thereafter by the 12 ern2 when denserseils had 10 bepenetrated. .Subsequently and for comparative testing

purpose, AMAP 1 was repeatedin AMAP 4 usingthe traditional electrical 10 em2 cone. The results .are superimposed on the diagram presented infig.3. Correlations are very good hetween theelectrio soundillg method and bath !he large andsmall AMAP'sols eoae tips. Therefore. thefoilowing conclusionscan he drawn :

For all pratical purposes. the same ~ults areobtained whetberthe 10. 12 or 50 cm' cone isused, ft is obvious that. the larger cone has thetendency to smooth out th.e crests of the diagramdue to the presence ofgravels er the dipssbowing thin layers of soft soils.

These results prove the vaJidity of the method.using the sman AMI\P'sols eone (12 cmll).

3

• Fig. 1 - View of the hydraulic

hammer and measuring equipmentfor the static-dynarnicpenetratien of Amap f Sols

,

.2 Genera! view' of the Amap'Sols truck

3

· 38

El. tTRIeM. f:rJNE tqcm!- •• ----- AHAPisols HEfHANltAL CONE! 50and '2cmt

2 10 90 (MPa)

10

30

Fig.3 _ Comparison of penetraûon diagrams in iA liavre haroor

M BRIDGE NEAR CHAMONIX

three-span bridge Was constructed in 1993 over::::::::::UleArve river, in Cluses Marnaz, near Chamonix.::.:.::!llThehyperstatic spanswere 19, 32 and 19 meters.Following a soH itlvestigation made with two

:::m:!:!pressuremetersoundings of 30,50 and 33 meters, it~:~!.Jwasdecided te resortto metal piles deriving theirsupport in lateral fric~i()n. Their length were calcu-

::;::iil1atedat 25 m intol()Ose sandy soils interspersediMwith sUt lenses, at times very organie. An impor-tant arteslan condition'hadbeen deteeted between

and 26 m deep iu!medium deàse graveUysandflyer. During the pi1e dnving eperation. it wasfound neeessary to ïnçrease the pile Iength by 13 mand subsequenUy, byanadditional 20 mafter twoadditional prp-ssureOl~ter· soundings of 55,50 and65 m. Thisgave atólat pile ,Iength of 58 m•..The'litiai soU,exploratio~had onlypenetrated to 33 m.Whereas the.addedi'qe length. proved satisfaetoryfor the support ofth~irightabutment as weU as torthe two middle suppqrts, it tumed out inadequatefór the lelt bankwhich underwent importantdeformations. A sU~sequent investigationinitiatedby a lawsuit was ma~e to determine what remedialmeasures had tobellrtdertaken.Consequenäy, four statie-dynamic penetrometer

tests were made widlthe AMAP'solspenetrometerin order to deterrnÎlle the geotechnieal eharacte-ristics of the soils tbtöugh which the plles had beendriven as well as thtie existing below the pile tips.These new tests reached the foHowing, depths

on the lelt bank :AMAP 1 = 70 m,AMAP 2:= 82 mon the right bank :AM.AP 3 and AMAP 4 = 75 m.

None met refusal."!'hey were made with the largecone tip (50 em2)

with lateral friction measurements on a specialfriction sleeve down to the depths listed below ;

20 minAMAP 142 minAMAP 238 minAMAP 339 m in AMAP4

Figure .4 presents the diagram of the AMAP 2penetratlon,Based on the information thas colleeted, the

bridge was closed for a pertod of 4 months while

improvements were made to the left embankmeat,These consisted of removlng 6 m of soU fill andreplacing it with a light weight expandedpolystyrene fill material and the instaUation of8 vertical drains extending into the artesien aqwfer.

5. DYNAMIC PENBTRATION

It has been known for a long time that dynamicpenetratien into saturated cohesi ve soils should beavoided (eef.8). Inother soilconditioD8 however,thistype of penettarion is admissible even thoughthe major and delieate problem then is to translatethe penetration dataintopenetration resistancevalues of the conveutional dynamie type, soch asobtainedby th.e Duten fonnula,for example, whichmay he open 10 ·furth,er discussion. Thisinter:pre-tation is, made .unr'ecessary with.the data trom thestatie-dynamie ,AMAP'sols penetrometer . Thanksto itsgreat capacity aud when used with the 12 cm2

eene tip, soiis with statieresistancesof up 10140 MPa maybe penetrated. The dynamic modetherefore is omy used toget through extremerydense soUs which,once traversed, eaa beabandoned to return to the statie mode ofpenettation, as soon as ttae resistance drops backdown below 140 MPa. Consequemly whenever thestatie penetration is over 140 MPa it is na loagerof eoneem to evaluate the dynamic resistanceor te>translate the data into allowable bearing stresses,This is an important feature of the AMAP'solspenetrometer .

6. cosr Of AMAP'sols TFSI'S

Pratical experienèe over the last: two years ofoperation of the AMAP'sols penelrometet showsthat soU mvestigations made with this menner areless expensive than any other methods.

In France,the unit rate per meter of penetrationof the typical AMAP'sols lnvestigation is half uexpensiveasthatof a good quality ,pressuremetersoundingand itsoost is on1y aoout30 to 33 % $atof a soil boring with sampling or drillingparameters.

5

--- <'JetllrAUC cONE IN HPa--------fSdIKINFFllcrtON IN hP(J

FR: F!IIeTlON FlATIO IN "

GO 120 ISQ kPa2 10MPo

TQ(t2cm2)

FRlUlP 2 4 6 8

aORENaLE LoriwImPRESSfJRNE TERrEsrsFII.LANO SILTY [lAYINrERSPlR5l0WlrHORtMNIC UN$ES4"<11 (013 HPa

l.OOSE ro HeG/UHFINE BIIEY SANOWlTH SHALLGRAVELS~3'( p" < t'HPa

FINE 6REY 51l.1

CO!fPACTSILTY (LAY

Fig.4 - Penetration diagram of toe AMAP'solsstatic-dynamic penetrometerfor toe Cluses Mamar. bridge Reaf Chamomx

-7. CONCLUSIONS

~I~spaper presents data which lead to the,::::::,rAlowingthree important conclusions, observed ini:::.:jfrance.

Record penetrations in dense or hard soils areachieved.

The important details of stratigraphy in denseand medium dense<and soft and medium stiffsoils remain in evidence.

The statie -dynamictPethod of soil investigationwith the AMAP' sols device is considerably moreeest effective tban <énYother traditional metbodof investigation soUs.

~CES

I'IIIII'/l-Sangierat,G. 1994.,:,:,:.:;It t(J()K2000 years of/penetration testing to arrive

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7

APPENDIX 5

Mechanisch sonderen

Het mechanisch sonderen wordt in Nederland nog toegepast voor het sonderen in zeervaste bodemlagen waarbij het risico voor beschadiging van elektrische conussen relatiefgroot is. Onder andere in .limburg vindt toepassing van de mechanische conus in degrindige. bodem regelmatig plaats.

Bij een mechanische sondering wordt de druk die door de grond op de conus wordtuitgeoefend door de binnenstangen overgebracht naar het bovengrondse meetelement.Het me$telement zet de druk om in een elektrisch signaal dat wordt geregistreerd. Bij eenelektrische sondering wordt de druk die door de grond op de conus wordt uitgeoefendgemeten door het direct boven de conus geplaatste meetelement. De meetwaarde wordtdoor een kabel geleid naar het bovengrondse registratiesysteem.

Door Fugro wordt de mechanische conus volgens figuur 1 toegepast. Het puntoppervlakvan de conus is 10 cm2 (gemeten over een vlakke doorsnede aan de punt). De slaglengteis bij dein Maastricht toegepaste conus teruggebracht van 72 mm naar ca 20 mmo

Het sondeerproces zelf wordt continue uitgevoerd waarbij de mantelbuizen en debinnen~tang tegelijk wordt weggedrukt. De meetkop is dan zo uitgevoerd dat demantelbuizen door het huis worden weggedrukt en de binnenstangen door hetmeetlichaam (figuur 2). Oe lengte van de binnen stangen is dan zodanig gekozen dat deconus ongeveer de helft van de slag lengte is uitgeschoven. Tijdens het wegdrukkenbeweg~n stangen en buizen niet ten opzichte van elkaar. Althans niet meer dan debeweging die wordt veroorzaakt door de ongelijke samendrukking van mantelbuizen enbinnenstangen. Er wordt gebruik gemaakt van een elektrisch meetinstrument bovenop debinnenstang die wordt aangesloten op een recorder waarmee een continue registratie vande conusweerstand kan worden waargenomen. De meetdata worden bij elke 25 mmvoortgang opgeslagen.

Het is niet gebruikelijk om correcties toe te passen op de gemeten conusweerstand voorvergelijking met de volgens de NEN gemeten conusweerstand met de elektrische conus.

literatuurSondeersymposium 1977, Fugro

23

35,9

50

95

23,9

26,6

100

i34,9

3,5 35,8

28,4

1Figuur 1 (uit sondeersymposium 1977)

4

Figuur 2 (uit sondeersymposium 1977)

Figuur 3

FUGRO INGENIEURSBUREAU B.V. - COB

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