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TagsFoundation (Engineering) Pressure Physique et mathématiques Physics
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CATED - 01 30 85 24 56 – LE PENETROMETRE STATIQUE - Copyright 05/13










LE PENETROMETRE
STATIQUE

Essais CPT & CPTU
Mesures – Interprétations - Applications











Document rédigé par des ingénieurs géotechniciens de GINGER CEBTP
sous la direction de :

Michel KHATIB

Comité de relecture :

Claude-Jacques ANGLADA - Christophe KOPIBIDA - Dominique STOLTZ

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SOMMAIRE

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SOMMAIRE





CHAPITRE I : INTRODUCTION 7

I.1. Principe 7

I.2. Historique 7

I.3. Normalisation 8

I.4. Avantages/inconvénients CPT/CPTU 9

I.5. Domaines d’application 10


CHAPITRE II : PRESENTATION DU CPT / CPTU 11

II.1. Généralités 11

II.2. Les différents cônes CPT 12
II.2.1. Les cônes CPTU (Ø 35.7 mm) 13
II.2.2. Autres cônes 13

II.3. Les porteurs 14

II.4. Mode opératoire 14


CHAPITRE III : INTERPRETATION DES DONNEES 17

III.1. Données du CPT et CPTU 17

III.2. Comprendre les mesures 17

III.3. Interprétation pour la stratigraphie 21
III.3.1. Méthode simplifiée 21
III.3.2. Méthode de Robertson 21
III.3.3. Exemple de résultats CPT interprétés avec la méthode de Robertson 23



CHAPITRE IV : FONDATIONS : GÉNÉRALITÉS 27

IV.1. Résistance de pointe équivalente au pénétromètre statique qce 27

IV.2. Hauteur d’encastrement équivalente 29

IV.3. Profondeur critique 29

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SOMMAIRE

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CHAPITRE V : FONDATIONS SUPERFICIELLES 29

V.1. Introduction 31

V.2. Calcul de la capacité portante selon le DTU 13.12 31

V.3. Calcul de la capacité portante selon le Fascicule 62 32

V.4. Estimation des tassements 34
V.4.1. Méthode Anglo-Saxonne 34

V.5. Exemples 37
V.5.1. Fondation superficielle dans bicouche 37
V.5.2. Fondation superficielle avec couche molle 39



CHAPITRE VI : FONDATIONS PROFONDES 43

VI.1. Introduction 43

VI.2. Calcul de la capacité portante selon le DTU 13.2 44
VI.2.1. Relation entre charge limite de pointe Qpu et résistance de pointe qc 44
VI.2.2. Relation entre charge limite en frottement latéral Qsu et résistance de pointe qc 46
VI.2.3. Charges limites en compression Qu et en traction Qtu 47
VI.2.4. États ultimes de mobilisation globale du sol 47
VI.2.4.1.L’effet de groupe 47
VI.2.4.2.Coefficient d’efficacité Ce 47

VI.3. Calcul de la capacité portante selon le Fascicule 62 49
VI.3.1. Relation entre charge limite de pointe Qpu et résistance de pointe équivalente qce 49
VI.3.2. Relation entre charge limite en frottement latéral Qsu et résistance de pointe qce 50
VI.3.3. Charges de fluage en compression Qc et en traction Qtc 52
VI.3.4. Etats limites de mobilisation locale du sol 52



CHAPITRE VII :ESSAIS DE DISSIPATION DE PRESSION INTERSTITIELLE 54

VII.1. Introduction 54
VII.2. Caractérisation de la nappe 54
VII.3 Type et caractère dilatant ou contractant du sol à partir de U2 et de t50 54
VII.4 Détermination du type de sol et de la perméabilité de t50 55
VII.5 Exemples 56


CHAPITRE VIII : LIQUÉFACTION 61

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SOMMAIRE

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CHAPITRE IX : PARAMÈTRES GÉOTECHNIQUES - CORRÉLATIONS 63

IX.1. Sol cohérent (Argile) : 63
IX.1.1. Cohésion non drainée Cu : 63
IX.1.2. Déformabilité (sol cohérent): 64
IX.1.3. Détermination du rapport OCR 65
IX.1.3.1. Pour les sols surconsolidés 65
IX.1.3.2. Pour des sols cimentés 66

IX.1.4. Détermination du coefficient Ko 66

IX.2. Sol pulvérulent (sables, graves) : 67
IX.2.1. Eurocode 7 : Définition de φ‘ et E’ à partir de qc 67
IX.2.2. Densité relative Dr à partir de l'abaque de Baldi et al 68
IX.2.3. Détermination de l’angle de frottement à partir de v’ (kPa), Dr (%)
et de qc (MPa) 69
IX.2.3.1. Abaque de Robertson et Campanella 69
IX.2.3.2. Abaque de schmertmann (1978) 69

IX.3. Corrélations 71
IX.3.1. Relation entre essai de pénétration statique et pressiomètre 71
IX.3.1.1. Milieux purement cohérents 71
IX.3.1.2. Dans les sols pulvérulents 71

IX.3.2. Autres types de corrélations 72
IX.3.3. Relation entre qc et compressibilité (d’après Sanglerat) 71



CHAPITRE X : FICHES PRATIQUES CPT / CTPU 75


BIBLIOGRAPHIE 81


ANNEXE : NORME NF P 94-119, ANNEXE E : DÉTERMINATION
DU FACTEUR DE FORME (1-a) 83


Table des illustrations 85

Table des abaques 85

Table des tableaux 86

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PRESENTATION DU CPT & CPTU

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Chapitre II :
PRESENTATION DU CPT & CPTU





II.1. Généralités


L’essai au pénétromètre statique consiste à foncer verticalement dans le terrain, à vitesse

lente et constante de 2cm/s, un train de tiges/tubes terminé à sa base par une pointe

conique généralement de même diamètre que les tubes, permettant de mesurer la

résistance des sols traversés.







Figure 3 : Schéma du CPT et de sa pointe mécanique statique GOUDA






Certains CPT sont en outre équipés d’un manchon de frottement.



Le piézocône (CPTU) est un CPT dont la pointe est équipée d’un filtre permettant la mesure

de la pression interstitielle dans le sol.

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PRESENTATION DU CPT & CPTU

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Figure 4 : Schéma de principe et photographie d'un piézocône (Doc. GEOMIL)


II.2. Les différents cônes CPT

La photo ci-dessous montre quelques modèles de pointes. Plusieurs sections sont possibles
comportant une partie conique surmontée d’une partie cylindrique. Il y a plusieurs diamètres
de cône : 15 mm, 35,7 mm, 55 mm, … mais seul le cône de Ø 35.7 mm (section droite de
10 cm²) est normalisé (cône Gouda).




Figure 5 : Photographie de cônes CPT (Doc. GEOMIL)




Il existe 3 types de pointes en fonction de leur géométrie :

 Les pointes à cône simple (type M4 selon la norme NF EN ISO 22476-12) ;

 Les pointes à cône à manchon (type M1) à ne pas confondre avec le manchon de
frottement ;

 Les pointes à cône à manchon et manchon de frottement (type M2).

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PRESENTATION DU CPT & CPTU

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En ce qui concerne la pointe Andina, le diamètre est de 80 mm (section droite de 50 cm²)

avec un angle au sommet de 90° (60° pour la pointe normalisée). Elle permet de mesurer le

terme de pointe usuel mais aussi l’effort total et le frottement latéral sur un manchon situé au

dessus de la pointe.

Lors de la rencontre de terrains compacts, une goupille se rompt libérant une pointe

intérieure de diamètre 39 mm (section droite de 12 cm²) qui, ainsi télescopée, permet de

poursuivre l’essai. Le terme de pointe est alors obtenu par différence entre l’effort

d’enfoncement et d’arrachement puisque le frottement latéral ne peut plus être mesuré.



II.2.1. Les cônes CPTU (Ø 35.7 mm)

Il existe deux types de pointes piézocône qui dépendent de la position du filtre. Si le filtre est

sur la pointe du cône la position est dite u1. Si le filtre se trouve juste derrière la pointe du

cône la position est dite u2 (la plus commune).
























Figure 6 : Schéma des deux types de cônes CPTU et principe de l'extrémité d'une pointe


II.2.2. Autres cônes

 Le cône de conductivité : mesure de la conductivité (résistivité) électrique des sols,
c’est une donnée utile en reconnaissance environnementale.

 Le cône thermique : mesure de la température dans le sol.

 Le cône sismique (SCPT) : mesure de la vitesse des ondes de cisaillement Vs, il
donne accès au module dynamique Gmax, il existe en version triaxial permettant de
mesurer les ondes de compression Vp.

 Le pressiocône : combinaison des avantages du CPT et d’un pressiomètre (différent
de la norme française).

 Le cône fluorescent : détermination de la présence et de la concentration
d’hydrocarbures dans les sols.

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INTERPRETATION DES DONNEES

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Chapitre III :
INTERPRETATION DES DONNEES





III.1. Données du CPT et CPTU

Les paramètres mesurés par les CPT sont :

 La profondeur z en m,

 L’effort total de pénétration noté Qt en kN,

 L’effort s’exerçant sur la pointe ou sur le cône Qc en kN,

 L’effort du frottement latéral sur le manchon Fs (noté également Qs dans la norme
NF P94-113) en kN,

 La pression interstitielle u en kPa (paramètre spécifique au CPTU). Ce paramètre u
est mesuré en cours de fonçage ou lors d’un essai de dissipation (u en fonction du
temps),

 L’inclinaison de la pointe (< 15%).




III.2. Comprendre les mesures

Les paramètres déduits des mesures par les CPT sont :

- l’effort de frottement latéral total Qst en kN qui est égal à la différence entre l’effort

total de pénétration Qt et l’effort de pointe Qc, soit :


ctst QQQ 


- la résistance de pointe statique qc en kPa qui est égale au rapport entre l’effort de

pointe Qc et la section droite Ac de la base du cône, soit :


c

c
c

A

Q
q 


- le frottement latéral unitaire fs en kPa qui est égal au rapport entre l’effort du

frottement latéral sur le manchon Fs et la surface latérale du manchon As, soit :

s

s
s

A

F
f 

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INTERPRETATION DES DONNEES

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- le rapport de frottement Rf en % qui est égal au rapport entre le frottement latéral

unitaire fs et la résistance de pointe statique qc, soit :


c

s
f

q

f
R 


Figure 9 : Exemple de pénétrogramme




Les paramètres déduits des mesures spécifiques au CPTU sont :

- l’effort Qu en kN exercé sur la partie supérieure du cône par la pression interstitielle

générée par le fonçage qui est égal au produit de la pression interstitielle u et de la

différence entre la section du cône Ac et la section de la zone de mesure de la

pression interstitielle Au, soit :


 ucu AAuQ 


- l’effort total sur le cône QT en kN (à ne pas confondre avec l’effort total de

pénétration Qt défini ci-avant) qui est égal à la somme de l’effort de pointe Qc et de

l’effort exercé par la pression interstitielle Qu, soit :


ucT QQQ 


qc (MPa)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0 2 4 6 8 10 12 14

(m
è

tr
e

s
)

fs(MPa)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0.0 0.2 0.4 0.6

Rf %

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0 2 4 6 8 10

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