Soutenance mémoire
Les constructions routières jouent un rôle très important dans le moteur de développement d’un pays. Les routes permettent les bonnes mobilités des personnes et de leurs biens. Elles ont rendu possible les échanges et ont amélioré l’équilibre entre l’offre et la demande. En ouvrant de nouveaux marchés et de nouveaux horizons à l’activité des hommes, les constructions routières participent en fait à une nouvelle civilisation. A Madagascar, la route tient une place primordiale parmi les infrastructures. La grande partie des transports est assurée par les voies routières. La croissance des villes et le développement des agglomérations conduisent les constructeurs à ne plus écarter les sols de mauvaise qualité. Ces sols nécessitent un traitement particulier lors de la reconnaissance géotechnique ou pendant la construction.
La géotechnique à l’étude d’un remblai routier
Dans le cadre de l’étude d’un remblai dans les travaux routiers, la géotechnique tient une place importante dans la phase de conception jusqu’à la phase de la réalisation pour assurer la qualité et le rendement de l’ouvrage à construire. Toutefois, il y a une interaction étroite entre le comportement du sol environnant, le comportement géotechnique des terrains auquel il y a lieu d’ajouter les conditions d’exécution et le comportement de l’ouvrage en service. Il est donc nécessaire de procéder à une étude de sol. Il s’agit de définir les contraintes géotechniques qui peuvent avoir une incidence directe ou indirecte sur la pérennité de l’ouvrage et sur ses conditions d’exécution.
Cette étude concerne :
✦ les propriétés géotechniques des sols qui permettent de déterminer leur portance, mais aussi qui conditionnent leur aptitude aux terrassements et leur tenue à court terme.
✦ les conditions hydrauliques qui ont une influence sur l’exécution des travaux et sur le comportement ultérieur de l’ouvrage et du sol environnant.
Les travaux routiers sont, dans la très grande majorité des cas, des ouvrages ayant des fondations peu profondes. Du fait de leur faible profondeur par rapport au terrain naturel, ces ouvrages affectent les terrains superficiels qui correspondent généralement :
✦ soit à des matériaux naturels (alluvions, éboulis),
✦ soit à une frange d’altération d’un substratum rocheux peu profond,
✦ soit à des terrains marécageux ou alluvionnaires, etc.
Le géotechnicien est donc confronté à des problèmes de reconnaissance spécifique inhérents à ces caractéristiques.
Reconnaissance des sols
La reconnaissance des sols est le fait de recueillir tous les renseignements nécessaires à l’élaboration d’un rapport géotechnique. La reconnaissance des sols permet de localiser les différentes couches de terrain et de préciser la configuration générale de la zone à étudier. Elle fournit aussi des informations sur les caractéristiques mécaniques de chaque couche afin de déterminer et dimensionner les systèmes de fondations possibles. La reconnaissance des sols se fait en trois étapes : la reconnaissance préliminaire, l’étude géotechnique sommaire et l’étude géotechnique spécifique.
Reconnaissance préliminaire
La phase initiale se porte sur la documentation, pendant laquelle on examine l’étude antérieure. Elle est suivie directement d’une reconnaissance sur le terrain. La reconnaissance préliminaire consiste à déterminer, à l’aide des documents existants, les types des sols et les éléments manquants et nécessitant la descente sur le lieu ou sur le terrain. Les renseignements recueillis à ce stade permettent de choisir le type d’ouvrages adapté. La consistance de l’étude géotechnique dépend des études préliminaires mais il se peut qu’on ne dispose d’aucun document du lieu à étudier.
Étude géotechnique sommaire
Cette étape a pour objet de définir plus précisément la stratigraphie et les caractéristiques mécaniques des sols. Les résultats obtenus doivent permettre de juger l’homogénéité des sols et de localiser les zones difficiles tels que les sols compressibles, les zones instables,etc.
Il y a lieu de prévoir des forages (destructifs, carottés) permettant de tester l’homogénéité des sols et de caractériser les familles de sols rencontrés par des essais classiques de mécanique des sols. Les résultats de ces essais permettent d’établir la coupe schématique du sol, suivant le profil en long du tracé étudié.
Étude géotechnique spécifique
Cette étape n’est appliquée que lorsque des problèmes spécifiques tels que la nature des ouvrages, le mode d’exploitation ou la localisation pourraient provoquer un effet déterminant sur la pérennité de l’ouvrage et que leur résolution passe par une parfaite connaissance des paramètres liés à la mécanique du sol. A la différence de la géotechnique sommaire, cette dernière doit définir d’une façon précise la géométrie des différentes couches ainsi que leurs caractéristiques d’identification, de résistance au cisaillement et de compressibilité. Cette étude spécifique doit se conclure par un rapport fournissant tous les éléments nécessaires à la compréhension et à la résolution des problèmes posés et comportant, si besoin est :
• le dimensionnement des fondations spéciales
• les calculs de tassement et de stabilité
• des recommandations sur les remblais et leur compactage .
Problèmes posés par la construction d’un remblai
Lorsqu’on projette de construire un remblai routier sur un sol compressible, on pense tout de suite aux problèmes de tassement et de stabilité.
Problème de tassement
Le tassement est une déformation verticale lente du sol sous le poids de l’ouvrage. Les sols sont sujets à des grands tassements lorsqu’ils sont chargés. Ce phénomène est lié à la nature des sols surtout pour les sols compressibles. Le tassement se traduit au centre du remblai par un enfoncement vertical. L’amplitude de ce tassement diminue au fur et à mesure que l’on s’éloigne latéralement de ce point. La surface supérieure du remblai se déforme.
Par conséquent, on ne peut pas mettre en service un tel remblai car cela nuit à sa bonne pérennité. Le tassement est donc un problème qu’il faut prévoir dès la conception du remblai.
Problème de stabilité
La mise en place d’un remblai sur un sol entraîne une augmentation de contrainte au sein de ce sol. Si cet accroissement des contraintes dépasse un seuil critique qui dépend des caractéristiques mécaniques du sol, ce sol se rompt en provoquant un affaissement important et brutal du remblai. Parallèlement à cet affaissement, il se produit des déformations du sol porteur qui se traduisent par des soulèvements du terrain naturel autour du remblai. L’étude de stabilité doit permettre de fixer le rythme et le mode de construction du remblai approprié pour l’obtention d’un coefficient de sécurité F égal ou supérieur à 1.5 (GEMRE : LNTPB). Pour avoir une bonne qualité de remblai, il faut que les matériaux constituants ce remblai doivent :
❖ avoir suffisamment de cohésion pour assurer la liaison des grains en saison sèche afin d’éviter l’érosion
❖ avoir une teneur en eau largement inférieure à la teneur en eau naturelle du terrain
❖ avoir un poids volumique en place compris entre le poids volumique sec du Proctor normal et celui du Proctor modifié pour que la glissance ne soit pas trop élevée en saison pluvieuse
❖ ne pas être trop plastiques pour éviter le gonflement du sol.
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Table des matières
INTRODUCTION
Chapitre I. GENERALITES
I. Quelques définitions
II. La géotechnique à l’étude d’un remblai routier
II.1. Reconnaissance des sols
II.1.1. Reconnaissance préliminaire
II.1.2. Étude géotechnique sommaire
II.1.3. Étude géotechnique spécifique
II.2. Problèmes posés par la construction d’un remblai
II.2.1. Problème de tassement
II.2.2. Problème de stabilité
Chapitre II. TECHNIQUES UTILISEES
I. Les essais in situ
I.1. Le pénétromètre statique
I.2. Le pénétromètre dynamique
II. Les essais en laboratoire
II.1. Paramètres d’états
II.1.1. Poids volumiques
II.1.2. Teneur en eau
II.2. Paramètre d’identification
II.2.1. Analyse granulométrique par tamisage
II.2.2. Limites d’Atterberg
II.2.3. Equivalent de sable
II.3. Essai de compactage : Essai Proctor
II.4. Essai de portance : Essai CBR(Californian Bearing Ratio)
II.5. Essai de cisaillement : Essai triaxial
II.6. Essai de compressibilité à l’oedomètre
II.7. Conclusion sur les études géotechniques
Chapitre III. APPLICATION
I. Localisation de la zone d’étude
II. Caractéristiques de la région
II.1. Relief
II.2. Végétation et situation climatique
II.3. Aperçu géologique
III. Synthèses des essais
IV. Calculs prévisionnels
IV.1. Pente du talus de remblai
IV.2. Amplitude des tassements
IV.3. Stabilité du remblai
IV.3.1. Stabilité au poinçonnement
IV.3.2. Stabilité au glissement rotationnel
V. Méthodes de construction adoptées
V.1. Franchissement par un ouvrage : Pont
V.2. Renforcement du remblai
VI. Proposition
CONCLUSION
