🧱 Essai de pénétration dynamique : Guide complet NF EN ISO 22476-2

L’essai de pénétration dynamique (DP) a pour objectif principal :

• Déterminer la résistance à la pénétration des sols in situ, en mesurant le nombre de coups nécessaires pour enfoncer un cône à l’aide d’un masse tombante selon des paramètres normés.

🔹 Il permet de :

• Identifier les couches de sol selon leur compacité ou cohésion.
• Fournir des indications sur la densité relative des sols granulaires.
• Estimer la résistance au cisaillement des argiles via des corrélations empiriques.
• Servir de contrôle qualité pour les travaux de terrassement (compactage, fondations).
• Fournir un profil de sol rapide, économique et non destructif.

La norme NF EN ISO 22476-2 encadre les essais de pénétration dynamique (DP), utilisés pour déterminer la résistance d’un sol par enfoncement dynamique d’un cône. Ces essais sont classés par type de masse, hauteur de chute et énergie cinétique délivrée.

⚙️ Les différents types d’essais DP normalisés

🔍 Détails par type d’essai

⚪ DPL (Dynamic Penetration Light)

• Masse : 10 kg
• Hauteur chute : 0,5 m
• Énergie : 49 J
• Utilisation : Sols très meubles, remblais légers, contrôles de compactage superficiel
• Profondeur max : 3 à 5 m (selon sol)
• Avantages : Léger, portable, rapide
• Limites : Non adapté aux sols résistants

🟡 DPM (Dynamic Penetration Medium)

• Masse : 30 kg
• Hauteur chute : 0,5 m
• Énergie : 147 J
• Utilisation : Sols meubles à intermédiaires (limons, sables fins)
• Profondeur max : 6 à 10 m
• Avantages : Bon compromis poids/profondeur
• Limites : Non adapté aux sols très durs

🔵 DPH (Dynamic Penetration Heavy)

• Masse : 50 kg
• Hauteur chute : 0,5 m
• Énergie : 245 J
• Utilisation : Sols compacts, sables, graviers
• Profondeur max : jusqu’à 15 m
• Avantages : Adapté à une large gamme de sols
• Limites : Matériel plus lourd, moins maniable

🔴 DPSH-A (Dynamic Penetration Super Heavy – Type A)

• Masse : 63,5 kg
• Hauteur chute : 0,76 m
• Énergie : 474 J
• Utilisation : Sols très compacts, parfois jusqu’à substratum
• Profondeur max : > 15 m
• Norme associée : Méthode la plus utilisée pour les corrélations avec le SPT
• Avantages : Résultats comparables au SPT, pénétration profonde
• Limites : Nécessite un équipement lourd

🔴 DPSH-B (Super Heavy – Type B)

• Identique au DPSH-A, sauf :
  • Variation dans le système de guidage ou la transmission de l’énergie
  • Moins couramment utilisé
• Même masse, même énergie : 63,5 kg / 0,76 m / 474 J
• Utilisation : Alternative au DPSH-A si équipement spécifique

📊 Interprétation des résultats

Le nombre de coups pour 10 cm de pénétration est relevé à chaque intervalle.

Plus le nombre de coups est élevé, plus le sol est résistant.

Corrélations possibles avec :

• Densité relative (sols granulaires)
• Résistance au cisaillement (argiles)
• Paramètres de portance (selon normes locales)

✅ Normes, conformité & contrôle qualité

Lors de l’essai, les points suivants doivent faire l’objet d’une attention particulière :

🔧 État du matériel

• Masse vérifiée et conforme à la norme
• Hauteur de chute constante (à ±1 cm)
• Guidage vertical rigide, sans oscillation
• Cône propre, non déformé, sans usure

📐 Alignement

• L’essai doit être strictement vertical
• Déviation angulaire maximale autorisée : ≤ 2° selon la norme

📝 Relevés

• Mesure tous les 10 cm de pénétration
• Noter tous les incidents, anomalies, arrêts
• Ne pas extrapoler des données manquantes

🕒 Cadence de frappe

Trop lent = perte d’énergie dynamique

Respecter un intervalle de temps régulier entre les coups

Trop rapide = échauffement / perte de précision

⚠️ POINTS D’ARRÊT DE L’ESSAI

L’essai doit être interrompu lorsque :

1. 🛑 Nombre de coups maximum atteint sans progression suffisante
   • Exemple : >50 coups pour <10 cm de pénétration (valeurs à adapter selon type de DP)
2. 🪨 Présence d’un obstacle ou terrain rocheux
   • Ex. : résistance soudaine anormale, arrêt brutal du cône.
3. 🛡️ Conditions de sécurité non respectées
   • Ex. : instabilité de l’appareil, risque de basculement, opérateur en danger.
4. ⚙️ Profondeur maximale de l’essai atteinte
   • Définie par le programme de reconnaissance géotechnique (généralement 10 à 15 m selon l’équipement).
5. ❌ Défaut d’alignement vertical ou défaut de fonctionnement du mécanisme.

🔚 Conclusion

Chaque type d’essai DP a ses spécificités. Le bon choix dépend de :
✅ La nature du sol
✅ La profondeur visée
✅ L’objectif de l’étude (reconnaissance, contrôle de compactage, etc.)

L’essai DPSH-A, grâce à sa standardisation et son énergie proche du SPT, est le plus utilisé pour des analyses corrélées.
Les essais plus légers (DPL, DPM) restent très pratiques pour les contrôles rapides en surface.

📌 Guide simplifié : Calcul et correction au pénétromètre dynamique (DPL, DPM, DPH)

Le pénétromètre dynamique est un appareil incontournable en géotechnique, utilisé pour sonder la compacité des sols meubles, détecter des changements de couche ou estimer la portance. Cet essai repose sur la mesure de la résistance dynamique du sol à partir de l’énergie transmise et du nombre de coups nécessaires pour une certaine avancée.

⚙️ 1. Calcul de l’énergie théorique du mouton

L’énergie transmise à chaque coup dépend de :

• m : masse du mouton (kg)
• g : gravité terrestre (9,81 m/s²)
• h : hauteur de chute (m)

Cette énergie est exprimée en Joules et varie selon le type de pénétromètre utilisé :

• DPL : léger, mouton ≈ 10 kg, chute 50 cm
• DPM : moyen, mouton ≈ 30 kg
• DPH : lourd, mouton ≈ 50 kg

📉 2. Calcul de la résistance dynamique ponctuelle rd

Cette résistance s’obtient par :

Où :

• A : aire de la pointe conique (en m²), calculée selon sa géométrie
• e : déplacement moyen par coup (m)

• henfoncement​ : pénétration mesurée (souvent 10 cm)
• Ndh​ : nombre de coups nécessaires pour cette pénétration

Le résultat rd​ est exprimé en Pascals (Pa).

🔧 3. Correction pour la masse de l’équipement

Afin de comparer différents essais (avec DPL, DPM, DPH…), on applique une correction liée à la masse totale :

• m : masse du mouton
• m′ : masse des tiges, guides et autres accessoires
• rd : résistance dynamique calculée précédemment
• qd​ : résistance dynamique corrigée, en Pa

Cela permet d’avoir des résultats comparables entre différents chantiers ou équipements.

📋 4. Résumé de la méthode

Voici les étapes à suivre pour exploiter un essai au pénétromètre dynamique :

1. 🔎 Relever la masse du mouton et la hauteur de chute
2. ⚡ Calculer l’énergie théorique par coup
3. 📏 Mesurer le nombre de coups pour une pénétration donnée
4. 📉 Déterminer le déplacement moyen par coup
5. 🧮 Calculer la surface de la pointe conique
6. 🧱 Calculer la résistance dynamique ponctuelle rdr_drd​
7. ⚖️ Appliquer la correction de masse pour obtenir qdq_dqd​