Un nombre de coups de mouton, rien de plus. La valeur N de l'essai SPT compte les frappes pour enfoncer un carottier de 30 centimètres dans le sol. Ce chiffre brut trompe d'un chantier à l'autre, car l'énergie du battage change selon le matériel et le pays. On détaille ici la mesure de N, sa correction en N60 puis en N1,60, et sa lecture selon le sable ou l'argile rencontrés.
Sommaire
La valeur N traduit la résistance du sol
La valeur N traduit la résistance du sol au battage. Plus le carottier s'enfonce difficilement, plus N grimpe. Un sable lâche se laisse pénétrer en quelques coups. Un gravier dense ou une argile dure résiste, et N monte vite.
Le sigle SPT vient de l'anglais standard penetration test. En France, on parle d'essai de pénétration au carottier. Vous retrouvez ce paramètre, et beaucoup d'autres, dans le lexique des termes géotechniques.
Un point distingue N des indices comme qc. La valeur N est un comptage, sans unité physique. La résistance de pointe qc, elle, s'exprime en mégapascals. N reste un nombre de coups, à interpréter avec une grille de lecture et des corrections.
Bon à savoir N seul ne dit pas tout. Le même sable bat plus de coups en profondeur, à densité égale, car le sol y est davantage comprimé par les terres au-dessus. D'où la correction de la valeur avant toute comparaison d'un sondage à l'autre.
Comment l'essai SPT compte les coups
L'essai se déroule au fond d'un forage propre. On bat un carottier fendu avec un mouton de 63,5 kg lâché de 760 millimètres. Le tube descend par paliers, et l'opérateur note les coups.
La valeur N obéit à une règle de comptage stricte, fixée par la norme NF EN ISO 22476-3.
- Le carottier s'enfonce de 45 cm, en trois passes de 15 cm.
- Les 15 premiers centimètres servent de mise en place et ne comptent pas.
- N est la somme des coups des deux passes suivantes, soit l'enfoncement des 30 derniers centimètres.
- Le carottier remonte un échantillon remanié, utile pour identifier la nature du terrain.
Le déroulement complet, du forage au refus, figure sur la page dédiée à l'essai de pénétration au carottier SPT. Cette fiche tient le paramètre N et sa lecture.
Avant de comparer des sondages ou de chiffrer une reconnaissance, beaucoup de maîtres d'ouvrage veulent une idée du budget.
Du N brut au N60 puis au N1,60
La valeur brute mesurée sur le terrain reste fragile. Deux facteurs la faussent: l'énergie réellement transmise par le marteau, et la profondeur de l'essai. Les corrections règlent ces deux biais, dans cet ordre.
Le N60 corrige l'énergie du battage
Tous les dispositifs ne délivrent pas la même énergie au train de tiges. Un marteau automatique en transmet davantage, un vieux mouton à déclenchement manuel beaucoup moins. Le N60 ramène la valeur à un rendement de battage de 60 pour cent, le niveau du matériel historique. Cette correction, formalisée par Skempton en 1986, rend comparables deux sondages réalisés avec des appareils différents.
Le N1,60 corrige l'effet de la profondeur
À densité égale, un sol bat plus de coups en profondeur, car la pression des terres au-dessus le confine. Le N1,60 gomme cet effet. On ramène le N60 à une contrainte verticale de référence de 100 kilopascals, selon la relation de Liao et Whitman publiée en 1986. Le résultat sert surtout sur les sables, pour la densité relative et l'analyse de la liquéfaction.
| Valeur | Correction apportée | Référence de calage |
|---|---|---|
| N | rien, c'est la valeur mesurée sur le terrain | aucune |
| N60 | l'énergie réelle du battage | rendement de 60 pour cent |
| N1,60 | l'énergie, puis la contrainte verticale | 100 kilopascals |
Lire la valeur N selon le type de sol
La grille empirique la plus utilisée vient de Terzaghi et Peck. Elle relie N à l'état du sol, à titre indicatif et sans portée réglementaire. Sur les sables, on parle de compacité. Sur les argiles, de consistance.
| Valeur N | État du sable |
|---|---|
| 0 à 4 | très lâche |
| 4 à 10 | lâche |
| 10 à 30 | moyennement dense |
| 30 à 50 | dense |
| plus de 50 | très dense |
| Valeur N | Consistance de l'argile |
|---|---|
| moins de 2 | très molle |
| 2 à 4 | molle |
| 4 à 8 | ferme |
| 8 à 15 | raide |
| 15 à 30 | très raide |
| plus de 30 | dure |
Attention Sur les argiles, la lecture de N reste indicative. Le battage convient bien aux sols grenus comme les sables et graviers. Sur les sols fins, le pressiomètre Ménard, le pénétromètre statique CPT ou des essais en laboratoire donnent une mesure plus fiable de la consistance.
Pour une étude qui mobilise ce genre d'essai, plusieurs bureaux d'études peuvent chiffrer la reconnaissance adaptée à votre terrain.
Ce qui distingue le SPT du pénétromètre dynamique
Les deux essais reposent sur le battage et comptent des coups. La confusion est courante. Pourtant, ils ne mesurent pas la même chose et ne ramènent pas le même résultat.
| Critère | Essai SPT | Pénétromètre dynamique |
|---|---|---|
| Outil enfoncé | carottier fendu creux | pointe pleine |
| Échantillon de sol | oui, remanié | non |
| Type de mesure | ponctuelle, au fond d'un forage | continue avec la profondeur |
| Paramètre lu | valeur N | résistance dynamique qd |
Le détail du battage continu et la lecture de qd relèvent de la page sur le pénétromètre dynamique. Le point à retenir tient en une phrase: le SPT prélève, le pénétromètre dynamique ne prélève rien.
À quoi sert la valeur N une fois corrigée
Le N corrigé nourrit de nombreuses corrélations. Le géotechnicien s'en sert pour estimer la densité relative d'un sable, son angle de frottement, ou pour juger d'un risque de liquéfaction sous séisme. Il alimente aussi le pré-dimensionnement des fondations superficielles.
- Densité relative des sables, à partir du N1,60.
- Angle de frottement interne, par corrélation.
- Potentiel de liquéfaction des sables saturés.
- Première approche de la portance pour des semelles.
À noter Le SPT reste un repère mondial, présent dans l'Eurocode 7 et ses corrélations internationales. En France, la reconnaissance s'appuie surtout sur le pressiomètre Ménard et le pénétromètre statique CPT. Le SPT y intervient le plus souvent en complément, rarement comme essai principal.
Questions fréquentes
Que veut dire N dans l'essai SPT
N est le nombre de coups de mouton pour enfoncer le carottier de 30 centimètres dans le sol, après une phase de mise en place de 15 centimètres. Plus N est élevé, plus le sol est dense ou consistant.
La valeur N a-t-elle une unité
Non. N est un comptage, sans unité physique au sens strict. Cela le distingue de la résistance de pointe qc, qui s'exprime en mégapascals. On lit N avec une grille reliant le nombre de coups à l'état du sol.
Sur quelle profondeur compte-t-on les coups
Sur 30 centimètres. Le carottier s'enfonce de 45 centimètres en trois passes de 15. Les 15 premiers servent de mise en place et ne comptent pas. N est la somme des coups des deux passes suivantes.
Qu'est-ce que le N60
Le N60 est la valeur N ramenée à un rendement de battage de 60 pour cent. Cette correction tient compte de l'énergie réellement transmise par le matériel. Elle rend comparables des sondages réalisés avec des appareils différents.
Comment passe-t-on de N à N60
On corrige l'énergie du battage. Un marteau automatique transmet plus d'énergie au train de tiges, un mouton manuel ancien beaucoup moins. On ramène la valeur mesurée au rendement de référence de 60 pour cent, selon la méthode de Skempton de 1986.
Qu'est-ce que le N1,60
Le N1,60 est le N60 corrigé de la contrainte verticale. On le ramène à une contrainte de référence de 100 kilopascals, selon la relation de Liao et Whitman de 1986. Il sert surtout sur les sables, pour la densité et la liquéfaction.
Pourquoi faut-il corriger la valeur N
Pour deux raisons. L'énergie du battage varie selon le matériel et le pays: le N60 corrige ce premier biais. La profondeur gonfle aussi N à densité égale, car le sol y est plus comprimé: le N1,60 corrige cet effet.
Quelles valeurs de N pour un sable
Selon Terzaghi et Peck, un sable est très lâche en dessous de 4 coups, lâche de 4 à 10, moyennement dense de 10 à 30, dense de 30 à 50, et très dense au-delà de 50.
Quelles valeurs de N pour une argile
Une argile est très molle sous 2 coups, molle de 2 à 4, ferme de 4 à 8, raide de 8 à 15, très raide de 15 à 30, dure au-delà. Sur les argiles, cette lecture reste indicative et se confirme par d'autres essais.
Quelle différence entre SPT et pénétromètre dynamique
Le SPT enfonce un carottier creux qui ramène un échantillon de sol remanié. Le pénétromètre dynamique enfonce une pointe pleine sans rien prélever. Le premier mesure N de façon ponctuelle, le second enregistre une résistance en continu.
Le SPT donne-t-il un échantillon de sol
Oui. Le carottier fendu remonte un échantillon remanié à chaque essai. Cet échantillon ne sert pas aux mesures mécaniques fines, mais il aide à identifier la nature du terrain rencontré, sable, limon ou argile.
À quoi sert la valeur N corrigée
Elle alimente des corrélations vers la densité relative, l'angle de frottement ou le risque de liquéfaction, et sert au pré-dimensionnement de fondations superficielles. Ces corrélations restent plus solides sur les sables, moins fiables sur les argiles.
À retenir
- La valeur N compte les coups de mouton pour enfoncer un carottier de 30 cm, après 15 cm de mise en place.
- N est un nombre, sans unité physique. Sa lecture demande une grille et des corrections.
- Le N60 corrige l'énergie du battage, ramenée à un rendement de 60 pour cent.
- Le N1,60 corrige en plus la contrainte verticale, ramenée à 100 kilopascals.
- La grille de Terzaghi et Peck relie N à la compacité des sables et à la consistance des argiles.
- Le SPT prélève un échantillon, contrairement au pénétromètre dynamique.
Si votre projet réclame une reconnaissance de sol avec ce type d'essai, comparez plusieurs propositions avant de choisir.
