Avec ses 144 000 habitants et son sous-sol marqué par les alluvions de la Sarthe et les argiles à silex du Cénomanien, Le Mans présente une mosaïque géotechnique qui conditionne chaque projet de construction. La nappe phréatique affleurante dans les quartiers bas, combinée aux marnes altérées des coteaux, rend indispensable une caractérisation fine de la résistance au cisaillement. L’essai triaxial permet d’aller bien au-delà du simple essai de cisaillement direct : on mesure ici le comportement du sol sous confinement, en conditions drainées ou non drainées, en simulant les contraintes réelles auxquelles sera soumis le terrain sous une fondation profonde ou un remblai autoroutier. Dans notre laboratoire manceau, nous réalisons ces essais sur des échantillons intacts prélevés par carottier à piston stationnaire ou par blocs, en respectant scrupuleusement la norme NF EN ISO 17892-9:2018. L’objectif est simple : fournir aux bureaux d’études les paramètres de Mohr-Coulomb qui dimensionneront en toute sécurité les ouvrages géotechniques, de la Zac des Sablons au secteur de l’Université.
L’essai triaxial ne se contente pas de mesurer une résistance : il reproduit l’histoire de chargement du sol et anticipe le comportement à long terme de l’ouvrage.
Comment nous travaillons
- Détermination précise de la cohésion effective c' et de l'angle de frottement interne φ'
- Essais consolidés drainés (CD) pour les talus et soutènements à long terme
- Essais consolidés non drainés avec mesure de pression interstitielle (CU+u) pour les fondations profondes
- Essais non consolidés non drainés (UU) pour les massifs en conditions de saturation totale
- Analyse du chemin de contrainte et du module de déformation élastoplastique E50
Considérations locales
La norme NF P 94-261 (fondations profondes) et l’Eurocode 7 imposent, pour les projets de catégorie géotechnique 2 et 3, une évaluation des paramètres de résistance au cisaillement qui dépasse les corrélations empiriques. À Le Mans, le risque principal ne vient pas d’un paramètre unique mais d’une combinaison défavorable : la présence de silex résiduels dans la matrice argileuse crée des hétérogénéités qui faussent les essais in situ classiques, tandis que les variations saisonnières de la nappe de la Sarthe modifient la pression interstitielle effective dans les sols fins. Un essai triaxial CU+u permet de mesurer directement cette pression interstitielle pendant le cisaillement et d’en déduire les contraintes effectives réelles. Dans le quartier des Glonnières, nous avons observé des chutes de cohésion de plus de 40 % entre l’état naturel et l’état saturé sur certaines argiles limoneuses. Sans cette mesure, une fondation superficielle dimensionnée sur la base d’un essai pressiométrique seul pourrait présenter un tassement différentiel excessif, voire une rupture par poinçonnement en période de crue.
Normes applicables
NF EN ISO 17892-9:2018 – Essais triaxiaux, NF P 94-261 – Fondations profondes (justification), Eurocode 7 (EN 1997-1:2004) – Calcul géotechnique, NF EN ISO/CEI 17025 – Accréditation laboratoire
Services techniques associés
Dimensionnement de fondations profondes
Utilisation directe des paramètres c' et φ' issus du triaxial pour le calcul de la capacité portante des pieux selon NF P 94-261, avec prise en compte du frottement négatif dans les argiles du Cénomanien lorsque la nappe fluctue.
Analyse de stabilité des talus
Modélisation par éléments finis ou équilibre limite intégrant la courbe intrinsèque déterminée au triaxial, pour les tranchées de la future ligne de tramway ou les terrassements de la rocade mancelle.
Paramètres typiques
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre un essai triaxial CD et un essai CU+u ?
L’essai consolidé drainé (CD) est réalisé à vitesse très lente pour permettre la dissipation des surpressions interstitielles pendant le cisaillement : il donne les paramètres effectifs c' et φ' à long terme, utiles pour les talus permanents ou les soutènements. L’essai consolidé non drainé avec mesure de pression interstitielle (CU+u) est plus rapide et mesure l’évolution de la pression de l’eau pendant le chargement. Il fournit à la fois les paramètres effectifs et les paramètres non drainés (cu), indispensables pour les calculs de fondations profondes en sols fins saturés comme on en rencontre dans la vallée de la Sarthe.
Quel est le coût d’un essai triaxial pour un projet au Mans ?
Le prix d’une campagne d’essais triaxiaux se situe généralement entre 1 690 € et 2 470 € hors taxes, selon le nombre d’éprouvettes, le type d’essai (UU, CIU ou CD) et les pressions de confinement requises. Ce tarif inclut la préparation des échantillons intacts, la saturation de l’éprouvette, le programme de chargement et le rapport d’interprétation avec les cercles de Mohr et le chemin de contrainte. Un devis détaillé est établi après examen des conditions de prélèvement et des objectifs géotechniques du projet.
Combien d’éprouvettes faut-il pour caractériser un horizon argileux ?
La norme NF EN ISO 17892-9 recommande un minimum de trois éprouvettes consolidées sous des pressions de confinement différentes pour définir correctement l’enveloppe de rupture de Mohr-Coulomb. Dans les argiles à silex du Mans, où l’hétérogénéité peut être marquée par la présence de petits éléments grossiers, nous conseillons souvent quatre éprouvettes pour améliorer la fiabilité statistique de la régression. Le nombre exact dépend de l’épaisseur de l’horizon à caractériser et du niveau de risque géotechnique accepté pour l’ouvrage.