Rapport de frottement CPT (Rf) : ce qu'il dit du sol

Le rapport de frottement R_f est le rapport entre le frottement latéral local f_s et la résistance de pointe q_c, exprimé en pourcentage. Après q_c, c'est le paramètre le plus important pour déduire la nature du sol à partir d'un essai de pénétration statique (CPT). Un faible rapport de frottement indique en gros des couches sableuses, un rapport élevé des couches argileuses ou organiques. Cet article explique comment le rapport de frottement d'un CPT est établi, comment l'interpréter et où le retrouver dans un fichier GEF.

Rapport de frottement CPT : comment R_f est déterminé

Pendant l'essai, le cône mesure deux grandeurs : la résistance de pointe q_c à la pointe et le frottement latéral local f_s le long du manchon de frottement, juste au-dessus du cône. Le rapport de frottement en découle :

R_f = f_s / q_c × 100 %

Comme les deux valeurs sont exprimées en MPa, l'unité disparaît et il reste un pourcentage. Le rapport de frottement n'est donc pas une mesure à part, mais une grandeur dérivée. Sur un diagramme de sondage, il figure généralement comme troisième courbe à côté de q_c et f_s, en fonction de la longueur de pénétration ou de la profondeur par rapport au NAP (Normaal Amsterdams Peil, le niveau de référence altimétrique néerlandais). Pour revoir d'abord les bases, lisez ce qu'est un essai de pénétration statique.

Que disent les valeurs hautes et basses de R_f ?

Dans le sable, le frottement sur le manchon est faible par rapport à la forte résistance de pointe : R_f est donc bas. Dans l'argile, q_c est faible alors que le manchon subit un frottement relativement important : R_f est donc plus élevé. Dans la tourbe, q_c est très faible et R_f souvent le plus élevé. Le schéma général :

Ceci reste une indication. Un sable limoneux ou une argile sableuse se situe entre ces extrêmes, et un même R_f peut correspondre à différents types de sol. Un CPT ne remplace donc pas un forage avec description des échantillons.

R_f et q_c ensemble : la classification de Robertson

Le rapport de frottement ne devient vraiment exploitable qu'en combinaison avec q_c. La classification de Robertson reporte les deux paramètres dans un diagramme et répartit les points de mesure en zones de comportement du sol. Son fonctionnement est expliqué dans reconnaître les types de sol avec la classification de Robertson. Pour une indication selon Robertson, il vous faut donc, outre q_c, également R_f (ou f_s pour calculer R_f). Si le frottement manque dans un fichier, il ne reste qu'une indication fondée sur q_c seule.

À quoi faut-il faire attention en interprétant R_f ?

• q_c faible, R_f instable. On divise par q_c. Lorsque la résistance de pointe est très faible, une petite imprécision de mesure sur f_s suffit à provoquer de fortes valeurs aberrantes de R_f.
• Couches minces. Le manchon de frottement se trouve au-dessus de la pointe du cône : f_s correspond donc à une plage de profondeur légèrement différente de celle de q_c. Dans les couches minces de sable ou d'argile, R_f est de ce fait moins fiable.
• Transitions. À la limite entre deux couches, R_f peut afficher une valeur qui n'existe dans aucune des deux couches.
• Données manquantes ou tronquées. Vérifiez que f_s a été enregistré sur toute la longueur de pénétration et qu'il n'y a pas de valeurs manquantes dans la colonne.

Utilisez donc R_f comme une tendance sur plusieurs points de mesure, et non comme une valeur isolée à une seule profondeur.

Retrouver le rapport de frottement dans un fichier GEF

Dans un fichier GEF, les colonnes mesurées sont décrites dans les lignes #COLUMNINFO. Vous y voyez quelle colonne correspond à la longueur de pénétration, à la résistance de pointe, au frottement latéral local ou au rapport de frottement, et dans quelle unité. Tous les fichiers ne contiennent pas toutes les colonnes : certains n'ont que q_c et f_s, d'autres aussi R_f et la pression interstitielle u₂. La structure de ces en-têtes est décrite dans le fichier GEF expliqué.

Dans CPT Converter, vous ouvrez un fichier GEF directement dans le navigateur et vous voyez le graphique avec un profil de sol indicatif (Robertson, ou uniquement sur la base de q_c). C'est pratique pour vérifier rapidement que les colonnes sont bien celles que vous attendez. Si vous souhaitez les valeurs dans un tableur, ouvrir un GEF et le convertir en Excel, CSV ou AGS4 décrit les possibilités.

Rapport de frottement sur les anciens CPT papier

Sur un CPT papier, q_c, f_s et R_f figurent sous forme de courbes distinctes, côte à côte. Si vous numérisez un tel sondage, vérifiez ensuite quelles colonnes contient le fichier obtenu et si elles correspondent à l'original. Le passage du scan au fichier est décrit dans numériser un ancien CPT au format GEF. Pour savoir si un ancien CPT est exploitable lors d'une transformation, lisez réutiliser d'anciens CPT.

Questions fréquentes

Qu'est-ce que le rapport de frottement dans un CPT ?

Le rapport de frottement R_f est le frottement latéral local f_s divisé par la résistance de pointe q_c, multiplié par 100 %. Il donne une indication du type de sol.

Un rapport de frottement élevé signifie-t-il toujours de l'argile ?

Non. Un R_f élevé indique un sol argileux ou organique, mais l'imprécision de mesure à faible q_c et les transitions entre couches peuvent aussi produire des valeurs élevées. Évaluez toujours R_f avec q_c et son évolution en profondeur.

Ai-je besoin de R_f pour un calcul de pieux ?

Le calcul de pieux repose surtout sur q_c, comme décrit dans résistance de pointe q_c et calcul de pieux. R_f sert surtout à reconnaître les couches de sol et à étayer le profil.

Puis-je calculer R_f moi-même s'il manque dans mon GEF ?

Si f_s et q_c figurent dans le fichier dans la même unité, vous pouvez calculer R_f avec la formule ci-dessus. Au besoin, exportez le fichier vers Excel ou CSV et calculez la colonne dans le tableur.