Protection des talus instables

Généralité sur les mouvements terrain

Les mouvements de terrain c’est une manifestation d’instabilité de la partie superficielle de la croûte terrestre sous l’effet de la pesanteur et des agents de l’érosion, ils représentent des signes perceptibles de l’évolution géologique. Depuis les premières classifications des mouvements de terrain, on constate qu’une grande de mouvements gravitaires a été reconnue en fonction de leur nature, de leur cinématique ou de leur dynamique ce sont : les éboulements, les effondrements, le fauchage les glissements, le fluage et les affaissements. Ces mouvements ils agissent du déplacement d’un volume de roche ou de sol obéissant à la loi de la pesanteur (mouvements gravitaires), mais aussi aux lois physiques de la résistance des matériaux. La plupart de ces instabilités n’évolue pas régulièrement dans le temps. Elles présentent souvent des phases d’évolution lentes, imperceptibles pour l’homme. Les mouvements de terrain sont des phénomènes très variés et souvent complexes, ils dépendent généralement du type de matériaux qu’ils  mobilisent (argile, calcaire, …etc.). Leur nature complexe les rend particulièrement difficile à localiser et il est encore plus délicat de les prévoir.

La classification permet l’analyse des instabilités car le terme mouvement de terrain regroupe des phénomènes extrêmement divers et complexes qui impliquent l’utilisation de nombreuses classifications. Au début, elles s’appuyaient essentiellement sur des critères Morphologiques et étaient propres à un type de milieu donné(BRUNO, 2005). Aujourd’hui, les classifications sont fondées sur les critères suivants: Morphologie et géométrie; Cinématiques ou dynamiques; Combinaison des précédents critères.

Typologie des mouvements de terrain

De nombreuses classifications ont été proposées pour les mouvements de terrain, elles s’appuient sur des notions de climatique, de nature de sol, de stratigraphique, etc. De façon simplifiée, on peut considérer quatre familles principales :
Les glissements ;Les mouvements sans surface de rupture (fluage); Les écroulement et chutes de blocs; Les coulées boueuses et laves torrentielles.
Ces deux dernières familles présentent la particularité de mettre en jeu des déplacements de matériaux importants et rapides ;il n’est généralement pas possible. L’intervention de l’ingénieur est orientée, dans ces conditions vers la prévention, la prévision et la protection.(G.Sève & P.Pouget, 1998).

Analyse et prévision de stabilité des talus

Le problème de versant instable ne se pose que dans le cas où un versant instable présente une menace pour les constructions, ou lorsque l’on doit réaliser des ouvrages sur site en pente, au risque de les mettre en mouvement, ou de réactiver les anciens glissements.

Modes de calcul de la stabilité

Il existe deux méthodes d’étude de la stabilité, qui sont nettement distincts dans leurs approches du problème:
calcul à la rupture « Equilibre limite » :Ce mode de calcul suppose que le terrain se comporte comme un solide rigide-plastique et obéit aux lois classiques de la rupture par cisaillement. Il a donné la naissance à plusieurs méthodes de calcul de la stabilité et cela dans l’hypothèse d’une rupture rotationnelle, et aussi le cas de la rupture de forme quelconque est développée récemment grâce au développement des moyens de calcule informatique.

Calcul en éléments finits: La méthode a été développée dans le domaine des structures vers les années 1950, elle a été ensuite généralisée et appliquée, dans tous les domaines de l’engineering. L’application de cette méthode nécessite la connaissance d’une loi de comportement (contrainte – déformation) pour le sol considéré, le volume étudié est divisé en éléments géométriques simples (triangle dans le cas d’un problème à deux dimensions). Ces éléments séparés les uns des autres par des lignes ou des surfaces imaginaires sont seulement interconnectés en nombres des points ou nœuds. Chaque élément est soumis à l’action des éléments voisins. Le calcul consiste à déterminer un champ de forces et de déplacement compatibles avec les équations de la mécanique et la loi de comportement adoptée.

Calcul à la rupture

Le principe d’équilibre limite :De manière classique, on définira les conditions d’équilibre limite et on utilisera un coefficient de sécurité. On suppose que l’équilibre limite existe au moment de la rupture le long de la ligne de glissement. L’expérience montre que la zone en équilibre limite forme une bande assez étroite de part et d’autre de la zone de rupture. La stabilité de l’ensemble est donc liée à celle de la bande considérée.
Les méthodes de calcul consistent à rechercher la surface le long de laquelle le coefficient de sécurité F est le plus faible.(Berbar, 2002).

Surveillance des talus

La surveillance d’un versant peut être faite visuellement ou à l’aide d’instruments(Saihia,2000).

Objectifs de la surveillance 

La surveillance d’un sol, talus ou versant étudié peut être menée avec les objectifs principaux suivants :
Enregistrer les valeurs et variations de paramètres “environnementaux” utiles pour la reconnaissance d’un site (niveau des pluies, température, humidité, niveau d’une nappe d’eau, niveau du sol, événements sismiques…).
Contrôler l’état de stabilité en prévenant le développement excessif de déformations du sol ou d’une structure, de pressions d’eau dans le sol, de surcharge dans les éléments structuraux d’un édifice, de l’ouverture de fissures etc.
Vérifier la validité des hypothèses de comportement, des mesures des propriétés des sols, des modèles réalisés sur ordinateur, etc.

La surveillance visuelle 

Consiste à visiter le versant étudié à intervalles réguliers est une méthode peu efficace car elle repose sur des observations qualitatives et subjectives, souvent superficielles (fissuration, éboulements). Néanmoins, cette méthode a l’avantage d’être économique et suffisante quand la pérennité de l’ouvrage semble être assurée pour une longue période. Si cette surveillance est effectuée de façon méthodique, on peut détecter toute aggravation de l’état du terrain, et une surveillance plus sophistiquée peut alors être envisagée.

La surveillance instrumentale

Consiste à placer sur ou dans le sol, un certain nombre de repères ou d’appareils judicieusement choisis de façon à pouvoir suivre, continuellement ou régulièrement, de manière quantitative, le comportement du terrain. Ce type de surveillance peut être nécessaire quand le comportement de l’ouvrage est visiblement en cours d’évolution, quand les causes d’instabilité potentielle n’ont pu être déterminées par les calculs et les observations visuelles, quand des modifications environnementales sont susceptibles d’apparaître (travaux proches, niveau de nappe d’eau variable).

Techniques de stabilité

Dans la majorité des cas l’étude d’un glissement de terrain conduit à définir une solution confortative et à exécuté des travaux de stabilisation .cette solution doit tenir compte de la faisabilité des travaux liée à (Djellbi, 2006) : L’investissement consenti ; L’accessibilité du site ; La période de l’année choisie pour l’exécution des travaux; La cinématique du glissement; Elle doit tenir compte également d’autres aspects tels que :

Les conditions de sécurité vis -à-vis de l’environnement et notamment les risques de désordres en phase de travaux;

Les délais impartis à la réalisation du confortement, qui dépendent de la gravité du phénomène et de l’urgence et les possibilités d’entretien et de répartement; Les moyens en matériels et la technicité des entreprises locales.

Enfin ,les différents solutions envisageables sont examinées dans l’ordre d’une progressivité croissante des moyens mis en œuvre des solutions réparatrices (qui s’opposent aux conséquence de l’instabilité)aux solutions curative (qui traitent la cause de l’instabilité) en allant des solutions les plus simples aux plus complexes,de plus dans certain cas les actions peuvent être graduées dans le temps.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I LES FONDAMENTAUX DES GLISSEMENTS DES TERRAINS
I.1 Introduction
I.2 Classification des mouvements de terrain
I.2.1 Généralité sur les mouvements terrain
I.2.2 Typologie des mouvements de terrain
I.2.2.1 Chutes en masse ou écroulements « Falls »
I.2.2.2 Fauchage « Topples »
I.2.2.3 Glissement « Slides »
I.2.2.4 Déplacement latérale « Lateral spreads »
I.2.2.5 Coulées boueuses « Flows »
I.2.3 Principales causes des glissements de terrain
I.3 Analyse et prévision de stabilité des talus
I.3.1 Modes de calcul de la stabilité
I.3.2 Calcul à la rupture
I.3.3 Méthodes classiques pour l’analyse de la stabilité
I.3.3.1 Méthodes de l’équilibre des moments
I.3.3.2 Méthodes de l’équilibre des forces (La méthode de Coin)
I.3.3.3 Méthodes de l’équilibre des moments et des forces
I.4 Surveillance des talus
I.4.1 Objectifs de la surveillance
I.4.2 La surveillance visuelle
I.4.3 La surveillance instrumentale
I.5 Techniques de stabilité
I.6 Méthodologie de choix d’une technique de stabilisation
I.7 Techniques de confortement des talus 
I.7.1 Terrassement
I.7.1.1 Butée de pied
I.7.1.2 Allégement en tête
I.7.1.3 Purges et reprofilage
I.7.1.4 Substitutions (bêches, contreforts, masque et éperons)
I.7.2 Introduction des éléments résistants
I.7.2.1 Tirants d’ancrages
I.7.2.2 Clouage
I.7.2.3 Grillage
I.8 Conclusion 
CHAPITRE II CARACTÉRISATION DE LA ZONE D’ETUDE
II.1 Introduction
II.2 Présentation de la liaison autoroutière 
II.3 Aperçu Climatologique et Hydrologique
II.4 Sismologie de la zone d’étude 
II.5 Topographie de la zone (PK0+000 – PK1+900) 
II.6 Aperçu géologique
II.6.1 Section PK0+000-PK0+180 (S1)
II.6.2 Section PK0+180-PK0+330 (S2)
II.6.3 Section PK0+330-PK0+700 (S3)
II.6.4 Section PK0+700-PK1+000 (S4)
II.6.5 Section PK1+000-PK1+200 (S5)
II.6.6 Section PK1+200-PK1+700 (S6)
II.6.7 Section PK1+700-PK1+900 (S7)
II.6.8 Les talwegs
II.7 Reconnaissance géotechnique
II.7.1 Paramètres mécaniques des talus
II.7.2 Roc Data
II.8 Conclusion
CHAPITRE III ANALYSE DE L’INSTABILITE DES TALUS RENCONTRES
III.1 Introduction 
III.2 Modélisation des profils étudie en Géo-studio
III.2.1 Présentation de logiciel
III.2.2 SLOPE/W
III.2.3 Modélisation de profil étudié
III.2.3.1 Section 1 : PK0+000-PK0+180
III.2.3.2 Section 2 : PK0+180-PK0+330
III.2.3.3 Section 3 : PK0+330-PK0+700
III.2.3.4 Section 4 : PK0+700-PK1+000
III.2.3.5 Section 5 : PK1+000-PK1+200
III.2.3.6 Section 6 : PK1+200-PK1+700
III.2.3.7 Section : PK1+700-PK1+900
III.3 Conclusion 
CHAPITRE IV ANALYSE DE L’APPORT DE CONFORTEMENT DES TALUS
IV.1 Introduction
IV.2 Présentation des solutions de confortement 
IV.2.1 Section 1 : PK0+000-PK0+180
IV.2.1.1 PK0+000-PK0+80 (Côté gauche)
IV.2.1.2 PK0+000-PK0+80 (Côté droit)
IV.2.1.3 PK0+80–PK0+100
IV.2.1.4 PK0+100-PK0+180
IV.2.2 Section 2 : PK0+180-PK0+330
IV.2.3 Section 3 : PK0+330-PK0+700
IV.2.4 Section 4 : PK0+700-PK1+000
IV.2.5 Section 5 : PK1+000-PK1+200
IV.2.6 Section 6 : PK1+200-PK1+700
IV.2.7 Section 7 : PK1+700-PK1+900
IV.3 Conclusion
CONCLUSIONGENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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