L'essai au dilatomètre rigide est un essai d'expansion en forage au cours duquel le chargement du sol est effectué à l'aide de deux coquilles rigides semi-cylindriques et diamétralement opposées. La norme ISO 22476-7 décrit les exigences relatives à l'appareillage, à l'exécution et à l'interprétation de cet essai dans les sols rocheux. Cet essai a été récemment adapté aux sols non rocheux avec le dilatomètre rigide développé par Fondasol. Une révision complète du concept a été nécessaire pour l'adapter à la mécanique des sols avec en particulier l'adéquation avec des forages de diamètres 64 mm et la possibilité d'atteindre des grandes déformations. Cet article définit l'appareillage, le mode opératoire et les méthodes d'interprétation de l'essai au dilatomètre rigide Fondasol.

L'appareillage comprend une sonde dilatométrique, un Contrôleur Pression-Volume (CPV), une tubulure hydraulique et des tiges de manœuvres. Les deux coquilles rigides de la sonde sont écartées à vitesse constante à l'aide de plusieurs pistons hydrauliques régulièrement répartis de part et d'autre du corps de sonde. L'ensemble est recouvert d'une gaine protégeant la sonde de l'intrusion d'éléments étrangers. Le diamètre de la sonde au repos avec la gaine est d'environ 58 mm et la hauteur des coquilles est de 385 mm garantissant un champ de contrainte bidimensionnel. Le CPV consiste en un réservoir hydraulique pressurisé à l'aide d'une vis sans fin mise en rotation par un moteur électrique. La mesure de la rotation du moteur permet d'accéder après étalonnage à l'écartement de la sonde. Un capteur de pression situé en sortie du CPV mesure la pression d'huile injectée dans la sonde circuit fermé. La tubulure connecte le CPV à la sonde. L'acquisition automatique des mesures est réalisée en continu à raison de 3 mesures par seconde.

L'assemblage du dispositif commence par le montage de la gaine de protection puis la connexion de la tubulure à la sonde et au CPV. Le circuit hydraulique est complètement purgé afin de supprimer les bulles d'air. La sonde est dilatée jusqu'à son écartement maximal trois fois afin d'assouplir la gaine. L'appareillage est étalonné à l'aide d'un bâti conçu à cet effet. Une attention particulière doit être portée à la réalisation de la cavité d'essai qui détermine en grande partie la qualité des essais. Lors d'un essai en forage, la dilatation de la sonde est réalisée à une vitesse diamétrale maintenue constante tout au long de l'essai jusqu'à atteindre un des critères d'arrêt : une pression hydraulique maximale, ou un déplacement total donné des coquilles.

Les mesures doivent être corrigées. La calibration du diamètre de la sonde est obtenu en mesurant l'écartement nécessaire au placage des coquilles dans un tube creux de diamètre intérieur connu. La mise en pression de l'appareillage dans ce tube permet de mesurer la dilatation propre de cet appareillage qui est retranchée aux mesures brutes. La résistance propre de la sonde mesurée en la dilatant à l'air libre permet d'accéder à la pression réellement appliquée aux parois du forage pendant l'essai. Ces essais de calibrage et de correction doivent être réalisés régulièrement et de manière systématique après tout changement de matériel.

Les mesures corrigées sont représentées sur un graphe avec la contrainte appliquée en fonction de l'écartement relatif de la sonde. La courbe obtenue fait apparaitre trois phases : une première phase de mise en contact des coquilles contre la paroi du forage puis une phase pseudo-élastique caractérisée par une relation quasi linéaire entre la contrainte et le déplacement relatif des coquilles, et enfin une phase de rupture progressive du sol caractérisée par une rupture de pente.

Un module de déformation issu de la théorie de l'élasticité est calculé sur la deuxième phase de la courbe délimitée de manière semi-automatique. L'analyse conjointe des 2ème et 3ème phases permet d'accéder à un paramètre de rupture, la contrainte limite, dont plusieurs méthodes de détermination sont proposées.

Cet article ouvre la voie à l'évolution de la norme encadrant les essais au dilatomètre rigide pour étendre son domaine d'application aux terrains non rocheux. Cette évolution mènerait à une utilisation plus répandue du dilatomètre en mécanique des sols. Les paramètres de déformabilité et de rupture obtenus à partir de l'essai au dilatomètre rigide Fondasol peuvent d'ores et déjà être utilisés pour estimer le tassement et la contrainte limite des sols sous les fondations.