Caractéristiques générales des sols compressibles

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Caractéristiques géométriques de la Rocade

Tracé en plan

Les caractéristiques géométriques de la Rocade sontcelles d’une route à 2 x 2 voies avec largeurs de 20,30m dont un terre-plein central de 2 m et deux accotements de 1,75m.
La vitesse de référence pour le projet est de 50Km/h.

Profil en travers

La Rocade est réalisée en deux chaussées dont chacune comporte deux voies de circulation de 3,70 m y compris 20cm de bandes de guidage. L’emprise de la voie, inaccessible aux riverains, comporte 1,75m d’accotement de chaque côté et un terre-plein central de 2 m.

Profil en long

Les paramètres à prendre en compte pour le profil en long de la Rocade sont :
– Les déclivités pour assurer le drainage longitudinade la chaussée ;
– La côte de la chaussée au dessus des ouvrages d’équilibre.
Comme le profil en travers de la Rocade comporte un accotement stabilisé, le devers suffit à assurer le drainage de la chaussée.

Les carrefours aux extrémités

Les carrefours aux extrémités sont de types giratoires décalés par rapport à l’axe des routes existantes.
9 Bâtiment & Travaux publics

GENERALITES SUR LES SOLS

Dans le domaine du Génie Civil, on appelle «sol » toute partie meuble de l’écorce terrestre.
C’est un agrégat dont les grains peuvent être séparés individuellement par agitation et trituration sous l’eau.
Les sols se présentent généralement en deux types :
Sol pulvérulent: Sol formé essentiellement des grains grenus dotés de très faible de force de liaison. En tous cas, ces forces sont négligeables vis-à-vis de la force de pesanteur. Ce type de sol est caractérisé par les ffortse de contact entre grains ou frottement de Coulomb ;
Sol cohérent: Sol constitué d’un pourcentage important des particules fines. Ce sol est doté de force de cohésion. Son comportementest très influencé par les forces de liaisons intermoléculaires. Les efforts de contacts entre grains sont très faibles, voire nuls.

Origine

Selon leur origine les sols peuvent être :
– Le résultat d’altération : chimique, physique ou mécanique des roches ;
– Le résultat de l’accumulation et de décomposition d’organismes vivants. L’origine des sols influe beaucoup leurs caractéristiques.

Utilisations :

Dans la construction en génie civil, les sols sont largement utilisés : soit comme support c’est-à-dire assise de fondation, soit comme matériaux de construction dans le cas de remblai.

Les autres caractéristiques

Caractéristiques mécaniques:

Les caractéristiques mécaniques d’un sol sont la ohésionc C et l’angle de frottement interne . Ces deux paramètres sont utilisés dans l’étude destabilité.

Caractéristique de portance: indice CBR

L’indice CBR permet d’évaluer la qualité d’un solen comparant sa résistance au poinçonnement à celle des matériaux de référence. On utilise l’indice CBR pour dimensionner la chaussée.

Caractéristiques de compressibilité:

Ces sont la pression de consolidation C’ , l’indice de compression C c et le coefficient de consolidation CV.
Ces caractéristiques servent à calculer l’amplitude du tassement et sa durée.

Caractéristiques de consolidation:

Les caractéristiques de consolidation sont : tassement relatifI , temps t I , coefficient angulaire de la courbe de consolidation mP et module de tassement Ei .
A partir de ces paramètres, on calcule l’intensité du tassement total. L’essai de consolidation permet d’étudier le régime de mise en œuvre d’un remblai sur sol compressible.

GENERALITES SUR LES SOLS COMPRESSIBLES

Généralités

Une chaussée à fort trafic s’accommode mal à des déformations notables après sa mise en service. Ces déformations peuvent provenir d’un sous-sol instable même
lorsque le corps de chaussée proprement dit a étéonstruitc dans la règle de l’art. C’est le cas en particulier des chaussées mises en place sur des remblais fondés sur sols compressibles. Le sol de fondation chargé se tasse et entraîne avec lui le remblai et la chaussée. Dans une zone compressible, les tassement différentiels peuvent se produire et entraînent des déformations importantes de la route en profil en long et en travers.

Nature des sols compressibles

Ces sols sont généralement des formations récenteset contiennent presque toujours une proportion plus ou moins grande des matières organiques.
Leurs teneurs en eau sont très élevées et peuventtteindrea 500 à 600 %.
Celle qui se présente le plus souvent est les résultats de l’accumulation des végétaux décomposés en milieu aqueux à l’abri de air,l’ sous l’action de champignons et de bactéries.

Caractéristiques générales des sols compressibl

En ce qui concerne leurs propriétés mécaniques, ilssont caractérisés par :
Une faible résistance au cisaillement à court terme, c’est-à-dire tant qu’ils ne sont pas consolidés sous les charges qui leur sont appliquées. Cette résistance au cisaillement appelée cohésion non drainée Cu, augmente lors de la consolidation du sol ;
Une compressibilité importante conduit sous chargesà des tassements de grandes amplitudes et compte tenu de la faible perméabilité du sol ceux-ci ont une durée généralement longue (plusieurs mois voire années) ;
Ces sols sont généralement situés dans la nappe etsont donc saturés.
Ces propriétés mécaniques particulières rendent detls sols inaptes à supporter des ouvrages. Par contre moyennant des études préalables et des méthodes de construction adaptées, tant que la chaussée n’estpas mise en place,un remblai peut s’adapter à des déformations même importantes et par conséquent être fondé sur ces sols compressibles.
Les propriétés physiques des sols compressibles entraînent deux sortes de problèmes pour les remblais qui y sont fondés :

Problème de stabilité:

On ne peut pas dépasser une certaine épaisseur de emblair pour éviter les risques de rupture qui se présente généralement sous formede glissements de talus et de poinçonnement du sol d’assise.

Problème de tassement

Même en absence de rupture, la charge appliquée parle remblai provoque des tassements qui sont généralement de grandes amplitudes et de longue durée. Les études préalables doivent permettre de définir la loi du assement en fonction du temps et de préconiser des méthodes éventuelles pour le réduire ou l’accélérer.

Comportement du remblai mis en œuvre

Lorsqu’on se fonde sur un sol relativement compressible, trois types de rupture sont à craindre :

Rupture par poinçonnement ou rupture par enfon cement :

Le remblai descend progressivement dans la couche compressible, deux bourrelets se forment au niveau du terrain naturel de part et d’autre du talus.
Ces ruptures se produisent le plus souvent pour une assise de fondation constituée d’une couche épaisse d’argiles molles ethomogènes ou d’une couche de limons organiques (tourbes, vases).

Rupture par étalement

Une partie du massif s’étale superficiellement sur une couche molle de l’assise de fondation. Cette rupture est due principalement à la présence d’une couche molle à faible profondeur ou d’une anisotropie de structures au sein d’une couche molle. La surface de glissement se localise en général dansel milieu de la couche molle.

Rupture rotationnelle

Cette rupture se présente sous forme cylindrique. La stabilité de l’ensemble dépend de la pente du talus de remblai.
Autre que ces ruptures, le tassement du sol compressible entraîne aussi de déformations du remblai dû au réarrangement des grains et/ou une expulsion d’eau dans le sol compressible.

Dispositions constructives à envisager :

C’est à partir des études de stabilité et de tassement qu’on puisse de proposer les méthodes de construction.
Dans cette partie on se limite à citer les principa les méthodes utilisables.
L’ensemble des méthodes de constructions peut se classer en trois catégories.

Première catégorie

Le sol n’est pas déplacé et supporte intégralementles charges appliquées (charges dues aux remblais, chaussée et trafic).
Deux objectifs doivent être atteints :
Assurer la stabilité du remblai pendant la construction ;
Obtenir une vitesse de tassement compatible avec les délais de construction.
Les méthodes sont les suivantes :
– Amélioration des caractéristiques géométriques àaidel’ de :
banquettes latérales : elles permettent d’augmenter le moment résistant d’un remblai sur sol compressible. Elles jouent dans ce cas un rôle de contrepoids et augmentent ainsi la stabilité et lecoefficient de sécurité. Cette méthode est donc recommandée dans le cas des terrains susceptibles d’un glissement rotationnel ;
l’adoucissement de la pente des talus.
– Amélioration des caractéristiques mécaniques du solde fondation par des surcharges temporaires, phasage de remblaiement et utilisation des drains verticaux ;
– Utilisation d’un système additif de structure comme renforcement par les géotextiles .

Deuxième catégorie

Le sol compressible est remplacé partiellement ou otalement par les matériaux du remblai. La méthode utilisée est la purge ou substitution.
Ce procédé est rentable si l’excavation à faire està moins d’un mètre.

Troisième catégorie

Le sol compressible n’est pas chargé : les charges exercées par la chaussée sont directement transmises au substratum par l’intermédiaire de pieux. Il s’agit, en fait, d’une variante de la solution viaduc mais son coût très élevé la fait réserver à des problèmes très particuliers.
Le choix entre ces méthodes dépend également :
Du site (aquatique, urbain,…) ;
De la nature et de l’épaisseur des sols compressibles ; De la hauteur du remblai à poser ;
De la déformations admissibles de la chaussée, deal limite budgétaire prévue pour son entretien et les délais.

ETUDES HYDROLOGIQUES

L’ hydrologie est la science qui étudie les eaux de surface. Elle permet d’évaluer le débit de ruissellement qui va être évacué parsderéseaux hydrographiques. Ce débit est tributaire des caractéristiques du bassin versant et de la pluviométrie.
Le bassin versant désigne la surface d’interception des précipitations alimentant un bassin ou un cours d’eau. Il est topographiquement délimité par les lignes de crête ou lignes de partage des eaux qui séparent les bassinsadjacents.

Bassin versant du Marais Masay

Dans cette étude, les deux bassins tampons du Marais Masay sont le réceptacle des eaux de pluie provenant des deux bassins versants dénommés la vallée de l’Est et la vallée de Masay. Comme la limite de la capacité detransport du canal Andriantany est atteinte, ils permettent d’éviter les inondations par régulation du débit.

Bassin versant : vallée de l’est

La vallée de l’Est représente le bassin versant le plus urbanisé de la ville d’Antananarivo. La délimitation de ce bassin versant se résume comme suit:
§ Au Sud la ligne de partage des eaux est au niveau de la rue Rainianjanoro à Ambanidia vers Faliarivo et au-delà de la route de l’Université elle rejoint une partie d’Ambohidempona à l’Est;
§ A l’Ouest : Elle est à peu près délimitée par la rue Joël Rakotomalala à Faravohitra, la rue Fredy Rajaofera à Antaninandr o joignant la rue Lénine Vladimir à Antanimena et rejoint son exutoire à l’entrée du bassin Sud du Marais Masay;
§ A l’Est : Elle traverse d’Ambohidempona à Soavimbah oaka en passant par la rue Farafaty, reliant Mausolée – Ampandrianomby, et Ampasampito.
Ce bassin de l’Est est subdivisé en deux sous bassins :
– Bassin versant B1 ;
– Bassin versant B2.

 Bâtime nt & Travaux publics

Etudes préliminaires

L’eau du bassin B1 est collectée par un canal primaire débutant à Ampasanimalo jusqu’au bassin Sud du Masay en traversant les quartiers d’Ambaranjana, d’Ampandrana, de Besarety et d’Andravoahangy tandis que celle des quartiers d’Ambatomainty et de Manjakaray (bassin B2) se déverse directement vers le marais.

Bassin versant : vallée Masay

La vallée Masay est séparée à l’Ouest de la valléede l’Est par la crête qui joint Mausolée à Soavimbahoaka.
§ Au Sud, elle est limitée par le quartier d’Andraisoro ;
§ A l’Est elle passe par la route d’Ambatomaro, et pu is à Soamanandrariny avant d’atteindre la grande colline d’Ambohibe Ilafy. De ce point vers l’Ouest, la ligne de partage de l’eau traverse Masi nandriana, Ambatobe, Analamahitsy et Ivandry. Le thalweg du coté d’Alarobia et d’Ambodivoanjo délimite l’Ouest de la Vallée Masay.
Ce bassin est aussi subdivisé en deux sous bassins:
– Bassin versant B3 ;
– Bassins Versant B4.
L’eau du bassin versant B3 est collectée par le canal Masay vers le bassin Nord du Masay et celle du bassin versant B4 se déverse directement vers le marais.

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Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE
Chapitre I : Présentation du Marais Masay
1. Situation
2. Cadre générale du projet
3. Objectif du projet
4. Rocade
Tracé
Caractéristiques géométriques de la Rocade
Tracé en plan
Profil en travers
Profil en long
Les carrefours aux extrémités
Chapitre II : Généralités sur les sols
1. Définition
2. Origine
3. Utilisations
4. Eléments constitutifs d’un sol
5. Caractéristiques physiques d’un sol
Poids volumique spécifique
Poids volumique humide
Poids volumique sec
Poids volumique saturé
Poids volumique déjaugé
Teneur en eau et degré de saturation
Porosité et indice de vide
6. Relations entre les paramètres d’état
7. Utilisation de ces caractéristiques
8. Les autres caractéristiques
8.1. Caractéristiques mécaniques
8.2. Caractéristiques de portance
8.3. Caractéristiques de compressibilité
8.4. Caractéristiques de consolidation
Chapitre III : Généralités sur les sols compressibles
1. Généralités
2. Nature des sols compressibles
3. Caractéristiques générales des sols compressibles
Problème de stabilité
Problème de tassement
4. Comportement du remblai mis en œuvre
Rupture par poinçonnement
Rupture par étalement
Rupture rotationnelle
5. Dispositions constructives à envisager
Première catégorie
Deuxième catégorie
Troisième catégorie
DEUXIEME PARTIE
Chapitre IV : Etudes hydrologiques
1. Définitions
2. Bassin versant du Marais Masay
Bassin versant : vallée de l’Est
Bassin versant : vallée Masay
Caractéristiques des bassins versants du Marais Masay
Superficie et périmètre
Rectangle équivalent
Pente moyenne du bassin versant
3. Données météorologiques
But
Traitement des données par la méthode statistique
Base de la méthode
Traitement des données
a. Calcul de la pluviométrie maximale journalière de différentes fréquences..
b. Test de validité
c. Détermination de l’intervalle de confiance
4. Estimation des débits des eaux pluviales
Evaluation du coefficient de ruissellement C
Evaluation du temps de concentration
Intensité de pluie
5. Calcul des débits selon la formule de Manning – Strickler
Chapitre V : Etudes hydrauliques
1. Fonctionnement des bassins tampons Masay
2. Le débit d’apport
3. Le débit dans les ouvrages de sortie
Calcul du débit évacué par les buses
Calcul du débit de sortie dans le bassin sud
4. Calcul de niveau de la plus haute eau
Chapitre VI : Etudes des sols de fondation
1. Site
2. Etape d’études du sol de fondation
Essai in situ
Essais pénétrométriques
Essais scissométriques
Des sondages en carottier
Essais en laboratoire
Essais d’identification
Essais de cisaillement
Essais de compressibilité
Essais de consolidation
3. Caractéristiques du sol de fondation
Caractéristiques des argiles tourbeuses
Caractéristiques d’états et d’identification
Caractéristiques mécaniques
Commentaires
Caractéristiques des argiles grises
Caractéristiques d’état et d’identification
Caractéristiques mécaniques
Commentaire
Caractéristiques des sables argileux ou des argiles sableuses
4. Remarque sur les lieux d’emprunts
TROISIEME PARTIE
Chapitre VII : Etudes de stabilité rotationnelle
1. Généralités
2. Caractéristiques prises en comptes pour les calculs
3. Méthode d’approche
4. Méthode de calcul de stabilité des pentes
Chapitre VIII : Etudes de tassement
1. Considérations générales
2. Problèmes posés
3. Caractéristiques prises en compte pour les calculs
4. Hypothèses
5. Evaluation du tassement
Contrainte effective
Variation de contrainte en profondeur
Evaluation du tassement du remblai
6. Calcul de tassement par la méthode de Terzaghi
7. Temps de réalisation du tassement
Détermination du coefficient de consolidation apparent Cva
Temps de tassement
Evolution du tassement dans le temps
8. Vérification de la stabilité de l’assise de remblai vis-à-vis du poinçonnement
8.1 Pour un remblaiement rapide
8.2 Pour un remblaiement lent
Chapitre IX : MODE DE CONSTRUCTION
1. Traitement du poinçonnement
Régime de mise en œuvre
Calcul du temps d’apport
2. Traitement du tassement
Surcharge temporaire
Utilisation des géotextiles
Définition
Types de géotextiles
Propriétés des géotextiles
a. Epaisseur et comportement en compression
b. Perméabilité
c. Rétention
d. Comportement en traction
e. Frottement
f. Durabilité
Fonctions des géotextiles
Mise en œuvre des géotextiles
Estimation de la force portante d’un géotextile
a. Hypothèse
b. Equation de l’allure du géotextile
c. Calcul du déplacement x du géotextile
d. Calcul du module d’élasticité E
Effet du géotextile sur le remblai du Marais Masay
a. Portance
b. Stabilité
c. Tassement
Commentaires
Chapitre X : NOTE DE CALCUL DU DALOT CADRE
1. Définitions
Etats limites
Actions
Sollicitations
2. Hypothèses de calcul
Règlements utilisés
Matériaux
Fissuration
Charge et surcharge
3. Calculs de sollicitation
Charges permanentes
Sollicitation due aux charges mobiles
Combinaison des charges
4. Vérification de la stabilité au poinçonnement
5. Calcul des armatures
Dalle supérieure
a. Nappe inférieure
b. Nappe supérieure
Piédroits
Radier
QUATRIEME PARTIE
Chapitre XI : Coût de la construction
1. Devis quantitatif
Mise en œuvre avec géotextile sans surcharge
Terrassement
Assainissement
Chaussée
Equipements et divers
Eclairage public
Mise en œuvre sans surcharge
Travaux d’intervention
2. Sous détails de prix unitaire
3. Devis estimatif
Conclusion
CONCLUSION

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