Soutenance mémoire
Les travaux de terrassement regroupent la réalisation des déblais et des remblais pour le bâtiment et le génie civil (routes, autoroutes, voies ferrées, digues, barrages). La conception de ces ouvrages doit tenir compte des problèmes liés à la stabilité des ouvrages et au réemploi des matériaux. Même si la construction des remblais est réalisée par la réutilisation des matériaux issus des déblais dans certains projets, les règles de réutilisation des sols reste amplement empiriques et en particulier dans le cas des sols fins.
Synthèse bibliographique du comportement des sols compactés
Dans les travaux de terrassement (remblais routiers, barrages, barrières ouvragés, …) sont utilisés les sols compactés. Ces sols compactés, résultant de la densification des sols par application d’une énergie sont souvent à l’état non saturé et soumis à des sollicitations hydriques (séchage-humidification). L’utilisation de ces sols est conditionnée par leurs classifications et par leurs comportements lors de leurs mises en forme.
Cette partie est structurée en quatre chapitres. Nous présentons dans le premier chapitre le Guide des Terrassements Routiers (GTR), Réalisation des remblais et des couches de forme, LCPC, SETRA 1992 (GTR 92) et la norme qui en découle NF P 11-300 (septembre 1992), proposant la classification des matériaux utilisables dans la construction des remblais et des couches de formes d’infrastructures routières. Ensuite, le chapitre 2 aborde les pathologies et les problèmes des sols compactés comme le matelassage, le feuilletage, l’orniérage et la fissuration par dessiccation. Le chapitre 3 traite du comportement des sols compactés sur des chemins hydriques et les caractéristiques mécaniques en relation avec la succion. Le chapitre 4 est consacré à l’étude de l’évolution des pressions interstitielles dans les sols compactés soumis à des chargements isotrope et déviatoire non drainés, décrite à l’aide des paramètres A et B de Skempton.
Rappel du GTR 92
La « Recommandation pour les Terrassements Routiers » (RTR) était le premier document d’outil méthodologique utilisé pour les principaux aspects techniques liés à l’étude de projets et la conduite des travaux de construction des remblais et des couches de forme. Suite au retour des enseignements, le SETRA et le LCPC ont sorti une version révisée : le Guide des Terrassements Routier (GTR 92). Ce guide est composé de deux fascicules : un texte de présentation et un recueil d’annexes (GTR). Le fascicule I concernant les principes généraux présente, commente et justifie les principes sur lesquels repose l’ensemble du document. Il est composé de 4 chapitres : classification et conditions d’utilisation en remblai, conditions d’utilisations en couche de forme, modalités de compactage et de réglage. Le fascicule II est composé d’une série de 4 annexes où on peut trouver les tableaux de la classification des sols, des matériaux rocheux et des sous-produits industriels ; les tableaux des conditions d’utilisation des matériaux en remblai ; les tableaux des conditions d’utilisation des matériaux en couche de forme, avec les valeurs définissant un dimensionnement minimum recommandé des couches de forme ; et les modalités de compactage des remblais et des couches de forme.
Classification des matériaux utilisés pour la construction des remblais et des couches de forme (NF P 11-300)
Les matériaux utilisés sont classifiés en 3 catégories : les sols, les matériaux rocheux et les sous-produits industriels.
Classification des sols (classes A, B, C et D)
Les paramètres retenus pour la classification des sols sont les paramètres de nature, de comportement mécanique et d’état. Ces paramètres sont à déterminer sur la fraction 0/50 mm.
Paramètres de nature
Ceci concerne les caractéristiques intrinsèques du sol. Ce sont les paramètres qui varient peu ou ne varient pas ni dans le temps ni pendant la manipulation. Ces paramètres sont la granularité (NF P 94-056 et NF P 94-057), l’argilosité à partir de l’indice de plasticité Ip (NF P 94-051) et la valeur au bleu de méthylène (NF P 94-068). La dimension maximale des plus gros éléments dans le sol permet de distinguer les sols fins, sableux et graveleux (≤50 mm), des sols blocailleux. Le tamisat à 2 mm sépare les sols à tendance sableuse et les sols à tendance graveleuse. Le tamisat à 80 μm (% des fines) permet de distinguer les sols riches en fines et d’évaluer leur sensibilité à l’eau.
L’indice de plasticité caractérise l’argilosité des sols. Pour cela, des valeurs seuils sont retenues : 12, 25 et 40 respectivement pour les limites supérieures des sols faiblement argileux, des sols moyennement argileux, et la limite entre sols argileux et très argileux. La valeur de bleu de méthylène VBS est aussi un paramètre permettant de caractériser l’argilosité du sol. Pour une VBS inférieure à 0,1, le sol est insensible à l’eau et normalement son pourcentage de particules inférieures à 80μm doit être inférieur à 12%. Cette sensibilité à l’eau est pour une valeur de VBS inférieure à 0,2. La VBS= 1,5 permet de distinguer les sols sablo-limoneux des sols sablo-argileux. La valeur 2,5 est le seuil distinguant les sols limoneux peu plastiques des sols limoneux de plasticité moyenne. La valeur de VBS= 6 permet de distinguer les sols limoneux des sols argileux. La VBS= 8 diffère les sols argileux à des sols très argileux.
Paramètres d’état
Ce sont des paramètres qui ne sont pas propre au sol, mais fonction de l’environnement où il se trouve. Pour les sols meubles sensibles à l’eau, le seul paramètre d’état considéré est l’état hydrique : très humide, humide, humidité moyenne, sec et très sec. D’autres paramètres peuvent être aussi utilisés pour caractériser cet état hydrique, comme la position de la teneur en eau naturelle du sol par rapport à l’optimum Proctor normal (OPN), l’indice de consistance ou la position de la teneur en eau naturelle par rapport aux limites d’Atterberg, et l’indice portant immédiat (IPI).
Paramètre de comportement mécanique
Dans la classification de sol, les paramètres à prendre en compte sont les coefficients Los Angeles (LA) (NF P 18-573) et Micro-Deval en présence d’eau (MDE) (NF P 18-572) sur la fraction granulaire 10/14 (ou à défaut 6,3/10) et le coefficient de friabilité des sables (FS) (NF P 18-576) sur la fraction 0/1 ou 0/2.
Classification des matériaux rocheux (classe R)
Nature pétrographique de la roche
Deux classes principales sont distinguées suivant les familles des roches habituellement considérées : les matériaux rocheux issus des roches sédimentaires et ceux issus des roches magmatiques et métamorphiques.
Caractéristiques mécaniques
Pour les roches relativement dures (granites, gneiss, …) les paramètres pris en compte sont les coefficients Los Angeles (LA) et micro-Deval en présence de l’eau (MDE).
Viennent s’ajouter à ces paramètres :
– La valeur de la masse volumique de la roche déshydratée en place (ρd) (NFP 94-064).
– Le coefficient de fragmentabilité (FR) (NF P 94-066). Ce coefficient est déterminé à partir d’un essai de fragmentation et s’exprime par le rapport des D10 d’un échantillon de granularité initiale donnée, mesurés avant et après lui avoir fait subir un pilonnage conventionnel avec la dame Proctor normal.
– Le coefficient de dégradabilité (DG) (NF P 94-067) qui s’exprime par le rapport des D10 d’un échantillon de granularité initiale donnée, mesurés avant et après l’avoir soumis à des cycles de séchage-immersion conventionnels.
– La teneur en eau naturelle wn (NF P 94-050) dans le cas des certaines craies et roches argileuses très fragmentables.
– La teneur en éléments solubles (% NaCl, gypse, …) dans le cas des roches salines.
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Table des matières
Introduction générale
Introduction
Chapitre I- Rappel du GTR 92
I-1. Classification des matériaux utilisés pour la construction des remblais et des couches de forme (NF P 11-300)
I-1.1. Classification des sols (classes A, B, C et D)
Paramètres de nature
Paramètres d’état
Paramètre de comportement mécanique
I-1.2. Classification des matériaux rocheux (classe R)
I-1.3. Classification des sols organiques et sous-produits industriels (classeF)
I-2. Conditions d’utilisations des matériaux en remblai
I-3. Conditions d’utilisations des matériaux en couche de forme
I-4. Compactage des remblais et des couches de forme
I-5. Conclusion
Chapitre II- Pathologies observées dans les sols compactés
II-1. Matelassage
II-2. Feuilletage
II-3. Orniérage
II-3. Fissuration par dessiccation
II-4. Conclusion
Chapitre III- Chemins de compactage et succion
III-1. Energie de compactage
III-2. Chemins de drainage-humidification
III-3. Compactage et succion
III-4. Compactage et portance
III-5. Compactage et perméabilité
III-6. Conclusion
Chapitre IV- Evolution des pressions interstitielles des sols compactés sous chargement
mécanique isotrope et déviatoire
Travaux de Knodel et Coffey 1966
Travaux de Campbell 1973
Travaux de Taibi 1994
Travaux de Lins et al. 1995
Travaux de Vaughan 2003
Travaux de Marinho et al. 2003 et 2010
Travaux de Benchouk 2014
Coefficient de pression interstitielle A
Synthèse
Conclusion
