Identifier les types de sol à partir d'un essai CPT : la classification de Robertson

Un essai de pénétration statique ne mesure pas des types de sol — il mesure des résistances. Pourtant, chaque ingénieur géotechnicien y associe aussitôt mentalement un profil de sol : tourbe, argile, sable. C'est possible parce que la combinaison de la résistance de pointe et du frottement donne un motif reconnaissable pour chaque type de sol. La méthode la plus connue pour formaliser cela est la classification de Robertson.

Que mesure au juste un essai de pénétration ?

Lors d'un essai de pénétration statique (CPT), un cône est enfoncé dans le sol à vitesse constante. Au minimum deux grandeurs sont enregistrées :

• la résistance de pointe qc (MPa) : la pression sur la pointe du cône ;
• le frottement latéral fs (MPa) : la résistance au cisaillement le long du manchon de frottement juste au-dessus de la pointe.

De ces deux valeurs découle le rapport de frottement Rf = fs / qc × 100 %. Ce nombre est la clé du type de sol : le sable donne une qc élevée avec peu de frottement (Rf ≈ 0,5–1 %), l'argile une qc faible avec relativement beaucoup de frottement (Rf ≈ 3–5 %) et la tourbe une qc très faible avec beaucoup de frottement (Rf > 5 %).

La classification de Robertson (SBT)

Robertson a cartographié cela dans le célèbre diagramme Soil Behaviour Type (SBT) : qc tracée en fonction de Rf, divisé en zones représentant chacune un type de comportement de sol. La variante non normalisée (Robertson 2010) utilise l'indice SBT Isbt et distingue notamment :

• Zone 2 – tourbe et matière organique ;
• Zone 3 – argile à argile limoneuse ;
• Zone 4 – mélanges limoneux : limon argileux à argile limoneuse ;
• Zone 5 – mélanges sableux : sable limoneux à limon sableux ;
• Zone 6 – sable propre à sable limoneux ;
• Zone 7 – sable graveleux à sable dense.

Important à garder en tête : la méthode classifie le comportement du sol, pas la granulométrie. Une argile fortement surconsolidée peut « se comporter » comme un limon. Pour une étude de fondation, c'est généralement ce comportement que l'on veut justement connaître.

Et s'il n'y a pas de données de frottement ?

Les essais plus anciens — surtout les scans numérisés — ne contiennent souvent que la résistance de pointe. Appliquer Robertson est alors impossible. Des règles empiriques pour les sols néerlandais donnent néanmoins une indication :

• qc < 0,5 MPa : tourbe ou matière organique ;
• qc 0,5 – 1,5 MPa : argile ;
• qc 1,5 – 5 MPa : argile limoneuse ou sable argileux ;
• qc 5 – 15 MPa : sable lâche à moyennement dense ;
• qc > 15 MPa : sable dense.

Attention : sans rapport de frottement, la distinction entre argile ferme, limon et sable lâche n'est pas fiable. Utilisez un tel profil qc comme première indication, pas comme profil de sol définitif.

Obtenir soi-même un profil de sol à partir de son essai

Le CPT Converter effectue cette classification automatiquement. Chargez un fichier GEF et vous obtenez, à côté des graphiques qc et Rf, un profil de sol selon Robertson (ou, sans données de frottement, selon les règles empiriques qc), légende comprise. Un scan numérisé obtient lui aussi, après numérisation, le même affichage via l'onglet Graphique & profil de sol.

Du profil de sol au calcul

Le profil de sol détermine quelles couches sont porteuses et où se produit le frottement négatif. Combiné à la résistance de pointe, il constitue la base de la capacité portante des pieux selon la NEN 9997-1 (l'annexe nationale néerlandaise de l'Eurocode 7). Pourquoi qc y est si déterminante, vous le lirez dans l'article sur la résistance de pointe et les calculs de pieux.