Étude des propriétés hydriques et des mécanismes d ... - sacre

Chapitre 4 : Etude du comportement mécanique selon l’état hydrique
microfissures naturelles (Tourenq, 1970). L’essai brésilien a été effectué avec une presse Instron 4485
avec une vitesse de chargement de 0,05 mm/min pour que la rupture ait lieu entre 2 et 10 minutes
après le début de chargement. La résistance à la traction indirecte Rt de la pierre est ensuite donnée par
la formule :
Fmax
Rt = [Eq.31]
πrh
où Rt représente la résistance à la traction (en MPa), Fmax la force maximale appliquée lors de la
rupture (en N), r est le rayon de la section de l’éprouvette cylindrique et h sa hauteur.
2.2. Résultats expérimentaux
La mesure de la résistance en traction indirecte par l’essai brésilien a été réalisée dans les mêmes
conditions expérimentales que pour les essais de compression uniaxiale. Les résultats sont présentés au
tableau IV.3. La résistance à la traction est de l’ordre de 1 MPa (état sec de référence) pour le tuffeau
blanc et la pierre de Sébastopol, ce qui est bien caractéristique des roches tendres (Jeng, 1999). Cette
valeur correspond à environ 10 % de la résistance à la compression, ce qui est usuel pour les roches
(Homand & Duffaut, 2000). Tout comme la résistance à la compression, on constate une forte
diminution de la résistance à la traction mesurée sur éprouvettes saturées par rapport à celle mesurée
sur éprouvettes sèches. Comme en compression, la présence d’eau joue donc un rôle important dans la
résistance du matériau car, entre l’état sec et l’état saturé, la perte de résistance à la traction atteint 68
% pour le tuffeau blanc et 38% pour la pierre de Sébastopol. Cet essai confirme aussi l’anisotropie
mécanique des matériaux qui est d’environ 20 % pour le tuffeau blanc et d’environ 15 % pour la pierre
de Sébastopol, la résistance à la traction étant plus forte dans le sens parallèle au lit de la pierre.
Tuffeau
blanc
Pierre de
Sébastopol
Résistance à la traction Rt (MPa)
état sec état saturé
sens ⊥ : 1,30 ± 0,11 sens ⊥ : 0,38 ± 0,08
sens // : 1,48 ± 0,09 sens // : 0,51 ± 0,06
sens ⊥ : 0,92 ± 0,14
sens // : 0,98 ± 0,08
sens ⊥ : 0,52 ± 0,08
sens // : 0,66 ± 0,04
Indice
d’anisotropie
19 %
13 %
Tableau IV.3 : résultats des essais de traction indirecte (essai brésilien)
L’influence de la teneur en eau des pierres a aussi été observée. En effet, pour un sens
stratigraphique donné (sens parallèle au lit), les variations de la résistance à la traction suivant l’état
hydrique de l’éprouvette (de l’état sec à l’état saturé) ont été mesurées. Des éprouvettes des deux
pierres ont été équilibrées à différentes succions capillaires et la figure IV.4 présente quelques courbes
contrainte-déformation du tuffeau blanc et de la pierre de Sébastopol pour différents états hydriques
lors de l’essai brésilien (états sec et saturé, état équilibré à une succion correspondant aux humidités
relatives de 12 %, 33 % et 76 %). La rupture se produit avec une cassure nette et franche selon le
Kévin Beck (2006) 133