Le Cerema retient un repère simple pour les essais de laboratoire : une carotte d'au moins 92 mm de diamètre, soit un carottier de 116 mm. En dessous, l'échantillon reste utile pour identifier les terrains et lire leur succession, beaucoup moins pour les essais mécaniques. Votre devis d'étude de sol affiche une ligne « sondage carotté » et rien n'explique ce qu'elle apporte de plus qu'un sondage classique. On détaille le rôle du carottier, ce que la carotte révèle, ce qui l'abîme avant l'essai et le prix par point de sondage.
Sommaire
- Le carottier découpe un morceau de terrain intact
- Les familles de carottiers et ce que chacune prélève
- Échantillon intact ou remanié : les 5 classes de prélèvement
- Le carottage se déroule en cinq temps sur le terrain
- Ce qui abîme une carotte avant l'essai
- Les analyses réalisées sur la carotte
- Carotté, destructif, tarière : les différences concrètes
- Le géotechnicien prescrit un carottage dans six situations
- Prix du carottage : terrain, roche et analyses
- Le carottage en terrain rocheux
- Questions fréquentes
Le carottier découpe un morceau de terrain intact
Le carottier est un tube creux enfoncé dans le sol par rotation, par pression ou par battage. Il découpe un cylindre de terrain, la carotte, qui remonte à la surface avec ses couches dans l'ordre. Argile, limon, sable, gravier, roche : chacune garde sa position, sa texture et son humidité.
Le mot revient partout dans les devis et les rapports. Le sondage carotté désigne l'opération, le carottier désigne l'outil qui la réalise.
Ce que la carotte apporte et que les autres sondages ne donnent pas :
- La nature de chaque couche : argile bleue à 2 m, sable fin à 4 m, marne compacte à 6 m
- La teneur en eau naturelle au moment du prélèvement, couche par couche
- La plasticité des argiles, mesurée en laboratoire, qui traduit le risque de retrait et de gonflement
- La résistance mécanique du sol sous charge et sa compressibilité dans le temps
Le sondeur range ensuite les carottes dans des caisses étiquetées : profondeur de début, profondeur de fin, date, numéro de sondage. L'ensemble donne la coupe lithologique du terrain, un profil vertical qui montre chaque couche comme les anneaux d'un arbre coupé. Le carottage trouve sa place dans les grandes étapes d'une étude de sol dès que le programme réclame des échantillons analysables. Le Cerema conseille d'ailleurs de commencer par des sondages plus simples, qui renseignent sur la nature des terrains et aident à choisir le bon carottier.
Le sondage destructif, lui, ne prélève rien. Il mesure la résistance du terrain à l'enfoncement et remonte des débris broyés. On sait si le sol résiste, pas de quoi il est fait.
À noter : la note technique de la Direction des affaires juridiques du ministère de l'Économie rappelle le principe. Les paramètres de comportement d'un sol se déterminent soit en laboratoire à partir d'échantillons intacts prélevés in situ, soit directement sur le terrain avec des appareillages adaptés. Le carottier sert la première voie.
Les familles de carottiers et ce que chacune prélève
Le Cerema distingue deux grands modes de découpe : la rotation et le poinçonnement. Le choix dépend du sol traversé et de la qualité attendue par le laboratoire. Pour le détail des outils employés sur un chantier de reconnaissance, voir les familles de carottiers et le reste du matériel de terrain.
Les carottiers rotatifs
Un tube muni d'une couronne abrasive tourne et découpe le terrain. Trois configurations existent, du plus simple au plus protecteur.
| Carottier | Fonctionnement | Qualité obtenue | Emploi courant |
|---|---|---|---|
| Simple | Un seul tube. Le fluide de forage longe la carotte, qui frotte contre le tube en rotation | Limitée. Le Cerema la restreint à la caractérisation de la nature des sols | Carottage de chaussée |
| Double | Un tube extérieur tourne avec la couronne, un tube intérieur reste fixe et garde la carotte | Nature du sol et, en partie, son état. Hors caractéristiques mécaniques | Le plus répandu en géotechnique |
| Triple | Un étui amovible reçoit la carotte à l'intérieur du tube intérieur. Aucun contact avec le fluide | Le meilleur prélèvement selon le Cerema, hors sols mous et fins. Nature et état du sol | Essais mécaniques de précision |
| À trousse dépassante | Carottier double dont la trousse coupante dépasse la couronne et découpe seule le sol | Supérieure au double classique | Sols intermédiaires. Aussi appelé carottier Mazier |
| À câble | Le carottier se verrouille au fond d'un tubage laissé en place et remonte au treuil | Identique au double ou au triple selon la configuration | Forages profonds, gain de temps |
La différence entre le simple et le double tient en une phrase. Le tube intérieur fixe du carottier double isole l'échantillon de la rotation et du fluide, là où le simple laisse les deux agresser la carotte.
Les carottiers poinçonneurs et battus
Ici, pas de rotation. L'outil s'enfonce par pression, par chocs ou par vibration.
Quatre modes d'enfoncement, quatre usages
- Fonçage par pression : la machine pousse le carottier à une vitesse d'au moins 2 cm par seconde, la plus constante possible
- Carottier battu : l'outil descend sous l'effet de chocs transmis par le train de tiges, à une fréquence inférieure à 2 Hz. Au-delà, on parle de percussion
- Carottier à piston stationnaire : un piston obture le tube pendant la descente, puis libère l'entrée au moment du prélèvement. Réservé aux sols fins mous à fermes
- Carottage vibratoire : une tête vibrante à 50 à 120 Hz fait pénétrer le tube. Adapté aux sols graveleux non consolidés
Le carottier à parois minces sert aux matériaux fins, avec une trousse coupante dont la section reste inférieure à 15 % de celle de la carotte. Le carottier à parois épaisses supporte le battage et prélève des sols grenus.
Échantillon intact ou remanié : les 5 classes de prélèvement
Aucun échantillon n'est parfaitement intact. Le simple fait de découper le sol modifie son état de contrainte. Les géotechniciens parlent donc d'échantillon non remanié plutôt que d'échantillon intact.
La norme française de prélèvement XP P 94-202 range les échantillons en cinq classes, selon ce qu'ils permettent encore de mesurer. Cette échelle sert à choisir l'outil avant même de démarrer le forage.
| Classe | Mesures encore possibles | Ce que l'on en fait |
|---|---|---|
| 1 | Succession des couches, teneur en eau, poids volumique sec, résistance au cisaillement, module de déformation, perméabilité | Calcul des fondations. Échantillon dit non remanié |
| 2 | Succession des couches, poids volumique sec, teneur en eau, perméabilité | Approche partielle du comportement du sol |
| 3 | Succession des couches et teneur en eau | Identification du sol, aptitude au réemploi en remblai. Échantillon remanié |
| 4 | Succession des couches uniquement | Repérage des terrains, avec perte de teneur en eau au prélèvement |
| 5 | Échantillon incomplet | Détection d'un changement de couche, rien de plus |
Un exemple parle mieux qu'une définition. Un prélèvement de classe 3 suffit largement pour identifier une argile et juger si elle se réemploie en remblai. Il ne suffit pas pour calculer un tassement : le calcul des lois de comportement mécanique réclame de la classe 1.
Attention : le diamètre utile dépend de l'essai visé. Le laboratoire du Cerema taille des éprouvettes de 50, 76, 100 ou 150 mm, et le Cerema retient 92 mm de carotte, soit un carottier de 116 mm, comme minimum pour y parvenir. Une carotte plus fine garde son intérêt pour décrire les terrains et repérer les couches.
Le carottage se déroule en cinq temps sur le terrain
Comptez 1 à 2 heures par point de sondage en sol meuble, davantage en roche. Le laboratoire ajoute ensuite 2 à 3 semaines, ce qui pèse sur le délai global de l'étude.
Implantation de la foreuse
Le technicien positionne la machine sur le point défini par l'ingénieur, en général au droit des futures fondations. Une foreuse sur chenilles réclame un accès d'environ 2,5 m de large et 3 m de hauteur.
Forage et injection de fluide
Le carottier descend par passes. Un fluide, eau claire, boue ou mousse, stabilise les parois et évacue les débris. En sol meuble, une passe avance de 20 à 50 cm. Le choix du fluide dépend du terrain et des contraintes environnementales du chantier, la présence d'une nappe imposant des précautions particulières.
Extraction de la carotte
Un extracteur rompt le contact entre la carotte et le terrain, puis la retient dans le tube pendant la remontée. L'opérateur dépose le cylindre dans une caisse à carottes et l'étiquette : profondeur, date, numéro de sondage.
Conditionnement
Les échantillons destinés aux essais mécaniques sont fermés hermétiquement, cire, paraffine ou gaine étanche, avec un bouchon à chaque extrémité. Les étuis se rangent verticalement dans des caisses garnies de mousse.
Rebouchage du trou
Le forage est comblé avec le sol extrait ou un coulis de ciment. Le rebouchage évite un tassement, une érosion interne le long du trou ou une chute. Le terrain reprend son aspect en quelques jours.
Ce qui abîme une carotte avant l'essai
Aucun équipement de laboratoire ne rattrape un échantillon remanié. Le remaniement se joue entre le fond du forage et la paillasse, sur quelques heures.
Six causes de remaniement à connaître
- La compression pendant le fonçage. Des essais publiés en revue scientifique, sur des argiles molles prélevées au carottier à piston de 50 à 100 mm, relèvent en haut de carotte une densité apparente inférieure de 10 % à la moyenne et une cohésion non drainée inférieure de 40 %. L'écart varie avec le sol et l'outil
- Les extrémités de la carotte. Sur ces mêmes essais, la zone perturbée atteignait environ quatre diamètres de carottier en haut et un diamètre en bas. Sur un tube de 80 mm, cela représente 32 cm de matériau écarté au sommet
- Le contact avec le fluide de forage. L'eau lave les fines et fausse la teneur en eau. C'est ce que le tube intérieur du carottier double et l'étui du triple viennent empêcher
- Le séchage. Un étui mal bouché laisse partir l'humidité. La teneur en eau mesurée n'est plus celle du terrain, et l'indice de plasticité qui en découle non plus
- Le transport. Une caisse sans mousse, une carotte couchée, quelques nids-de-poule sur la route, et les vibrations fissurent le cylindre
- Un outil mal choisi. Au-delà de 15 % d'indice de surface, la trousse coupante déplace trop de sol. Un angle de biseau supérieur à 10 degrés produit le même effet
Deux repères chiffrés permettent de contrôler la qualité d'un sondage, et ils figurent dans les rapports sérieux :
- Le taux de récupération : longueur de carotte remontée divisée par la longueur de la passe forée, en pourcentage. Un taux bas signale des pertes de matériau, donc des couches manquantes dans la coupe
- La zone d'essai retenue : le technicien de laboratoire travaille sur la partie médiane et interne de la carotte, celle qui ne porte aucune trace visible de remaniement
Une astuce de terrain existe pour limiter le problème sur les argiles molles. Réaléser le trou à la tarière avant chaque passe nettoie le fond du forage et évite que du sol des parois remonte dans le carottier au déverrouillage du piston. Les essais comparatifs montrent des modules de déformation deux fois plus élevés sur les sondages réalésés, signe d'un matériau moins déstructuré.
Un rapport qui annonce des essais mécaniques sans indiquer le type de carottier ni le taux de récupération laisse une zone d'ombre. C'est l'un des points à contrôler quand vous suspectez une erreur dans une étude de sol.
Les analyses réalisées sur la carotte
C'est là que le carottage rentabilise son coût. Les essais réalisés sur les échantillons répondent à deux questions : de quoi le sol est-il fait, et combien supporte-t-il.
Les essais d'identification
Ils décrivent la composition du sol et son comportement face à l'eau. Un échantillon de classe 3 suffit.
- Granulométrie : tri des grains par taille. Argile sous 2 microns, limon de 2 à 63 microns, sable de 63 microns à 2 mm, gravier au-delà
- Limites d'Atterberg : la limite de liquidité marque le passage à l'état liquide, la limite de plasticité le retour à un état cassant. L'écart entre les deux donne l'indice de plasticité. Un indice élevé annonce une argile qui gonfle et se rétracte
- Valeur au bleu de méthylène : quantifie l'argilosité. Au-dessus de 2,5, le sol compte parmi les sols argileux sensibles au retrait
- Teneur en eau naturelle : un sol à 35 % d'eau se comporte tout autrement qu'un sol à 12 %
Les essais mécaniques
Ils mesurent la résistance sous charge et la compressibilité. Ils réclament de la classe 1, donc un carottier triple, à trousse dépassante ou à piston.
- Cisaillement direct : donne la cohésion et l'angle de frottement, deux paramètres qui entrent directement dans le calcul des semelles
- Essai triaxial : l'éprouvette est confinée sous pression dans une cellule puis chargée jusqu'à la rupture. L'essai le plus complet pour dimensionner des pieux ou un soutènement
- Essai œdométrique : mesure le tassement que la construction provoquera au fil des années
Bon à savoir : un sondage destructif ne produit que des débris broyés. Ni granulométrie fine, ni limites d'Atterberg, ni triaxial ne sont possibles dessus. C'est la raison technique qui pousse un géotechnicien à programmer un carottage dès qu'il a besoin de chiffres de laboratoire.
Carotté, destructif, tarière : les différences concrètes
Les trois techniques apparaissent souvent sur le même devis. Elles ne mesurent pas la même chose et ne coûtent pas le même prix.
| Critère | Sondage carotté | Sondage destructif | Sondage à la tarière |
|---|---|---|---|
| Ce qui remonte | Un cylindre de sol en place | Des débris broyés | Du sol foisonné par le vissage |
| Durée par point | 1 à 2 h | 20 à 40 min | 20 à 40 min |
| Coût par point | 400 à 800 € | 150 à 350 € | 100 à 250 € |
| Classe d'échantillon | 1 à 3 selon l'outil | Aucune | 4 à 5 |
| Essais possibles | Identification et mécanique | Aucun essai de laboratoire | Identification simple |
| Terrain rocheux | Oui, avec couronne diamantée | Refus fréquent | Refus dès les premiers blocs |
| Mission concernée | G2 et G5 | G1 et G2 | G1 principalement |
Fourchettes constatées pour une maison individuelle sur terrain accessible. La profondeur, la dureté du sol et le nombre d'essais font varier la facture.
En pratique, le géotechnicien combine les trois. Le sondage destructif repère vite la résistance du terrain, la tarière ouvre les premiers mètres à faible coût, et le carotté fournit la matière pour le laboratoire.
Un dernier outil complète le tableau. L'essai pressiométrique Ménard gonfle une sonde dans le forage et mesure la déformabilité du sol à sa profondeur réelle, sous la pression du terrain. Le carotté dit de quoi le sol est fait, le pressiomètre dit comment il se déforme en place. Le pressiomètre domine la pratique française sans être le seul moyen de caractériser un terrain : pénétromètre, essais de laboratoire et géophysique remplissent aussi ce rôle.
Le géotechnicien prescrit un carottage dans six situations
Le carottage n'est pas systématique. Il est plus lent et plus cher que le destructif, et le Cerema rappelle qu'il répond à des questions précises plutôt qu'à un besoin général de reconnaissance. En clair : rare en G1, fréquent en G2, presque systématique en G5.
Quand la carotte devient nécessaire
- Fondations spéciales prévues, micropieux, pieux ou radier : le triaxial et l'œdomètre servent au calcul
- Sol argileux en zone de retrait-gonflement : les limites d'Atterberg et le bleu de méthylène mesurent la sensibilité
- Terrain hétérogène, remblai posé sur sol naturel, alternance argile, sable et calcaire : la carotte montre chaque couche
- Terrain rocheux : la couronne diamantée traverse là où le destructif marque un refus
- Diagnostic après sinistre en mission G5 : la carotte documente ce qui s'est passé sous les fondations fissurées
- Construction en zone sismique : le triaxial cyclique évalue la susceptibilité à la liquéfaction
À l'inverse, une étude G1 pour la vente d'un terrain repose en général sur des sondages destructifs ou à la tarière. Le nombre de points de sondage se décide selon la surface et la complexité du terrain, avant de choisir la technique.
Prix du carottage : terrain, roche et analyses
Trois facteurs déterminent la facture : la profondeur du forage, la dureté du sol et le nombre d'analyses commandées au laboratoire.
| Poste | Fourchette | Détail |
|---|---|---|
| Carottage en sol meuble, 5 à 6 m | 400 à 600 € par point | Argile, limon, sable. Carottier double standard |
| Carottage en roche, 5 à 10 m | 600 à 1 000 € par point | Calcaire, granite, marne dure. Couronne diamantée |
| Analyses d'identification | 200 à 500 € le lot | Granulométrie, Atterberg, teneur en eau, bleu de méthylène |
| Essais mécaniques | 300 à 600 € par essai | Triaxial, cisaillement direct, œdomètre |
Pour une maison individuelle, le programme type associe 1 à 2 sondages carottés à 5 ou 6 m, 2 à 3 sondages destructifs et un ou deux essais au pressiomètre. Le volet carottage et analyses représente alors 600 à 1 200 €, à l'intérieur d'une étude G2-AVP facturée 1 500 à 2 500 €.
Attention : aucun texte n'impose le carottage ni le pressiomètre dans une étude G2. Le géotechnicien choisit ses moyens selon le terrain et le projet. Un devis sérieux justifie en revanche le programme de reconnaissance retenu, et rien n'interdit de demander cette justification par écrit avant de signer.
Le carottage en terrain rocheux
En sol meuble, le carottier standard suffit. Face au calcaire dur, au granite ou au grès compact, la couronne diamantée prend le relais et découpe la roche par abrasion. L'avancement tombe à quelques centimètres par minute et l'usure des outils gonfle la facture.
La carotte de roche livre quatre informations qu'aucun autre sondage ne donne :
- La fracturation, mesurée par un indice appelé RQD : longueur cumulée des tronçons de plus de 10 cm divisée par la longueur totale d'une passe d'au moins 1 m, en pourcentage
- Le pendage des strates, horizontal ou incliné, qui conditionne la stabilité
- Les vides karstiques, ces cavités que le calcaire abrite parfois
- La résistance en compression, mesurée sur éprouvette taillée dans la carotte
Indices qu'un carottage en roche s'impose sur votre terrain
- La carte géologique classe la parcelle en roche affleurante
- Les voisins ont eu recours au brise-roche pendant leur terrassement
- Un sondage précédent a rencontré un refus entre 1 et 3 m de profondeur
- Le secteur abrite des cavités connues, karst ou anciennes carrières
Questions fréquentes
Qu'est-ce qu'un carottier
Quelle différence entre un carottier simple et un carottier double
Comment sait-on qu'une carotte est abîmée
Qu'est-ce qu'un sondage au carottier battu
Quel diamètre de carotte faut-il pour les essais de laboratoire
Quelle norme encadre le prélèvement des carottes
Le sondage carotté abîme-t-il le terrain
Combien de temps dure un sondage carotté
Le sondage carotté est-il obligatoire pour une maison
Le carotté remplace-t-il le sondage destructif
Le carottage fonctionne-t-il en terrain argileux
Faut-il être présent pendant le carottage
- Le carottier est le tube qui découpe la carotte. Simple, double, triple, à trousse dépassante ou à piston, chaque modèle protège l'échantillon différemment
- Le carottier double reste le plus répandu en géotechnique. Le triple et le piston stationnaire servent aux essais mécaniques et aux sols mous
- Une carotte doit mesurer au moins 92 mm de diamètre pour qu'une éprouvette d'essai en soit tirée, soit un carottier de 116 mm
- La norme XP P 94-202 classe les prélèvements de 1 à 5. La classe 1 correspond au niveau de conservation qui autorise les essais mécaniques les plus complets
- Le remaniement se joue au fonçage, au contact du fluide, au séchage et au transport. Le taux de récupération le signale
- Comptez 400 à 800 € par point en sol meuble, 600 à 1 000 € en roche, plus 200 à 500 € d'analyses
