Variabilité unidimentionnelle de la liquéfaction

Variabilité unidimentionnelle de la liquéfaction

Contexte géologique

Géologie régionale 

La feuille de Mostaganem et celle de Belle – cote qui lui fait suite dans l’angle Nord – Est entièrement recouverte par le grand plateau grèso – sableux de Mostaganem, qui sépare la plaine de Debrouse ville de la mer. Au Nord, ce plateau est interrompu par la vallée du Chélif, laquelle se resserre vers l’embouchure en une gorge profonde qui coupe l’arrêt de Quartzites Medjaniens (Djebel Diss, Dj.Aizeuli.Dj.Zegmoum) et les formations de l’Oligocène et du Miocène inférieur qui marquent l’extrémité occidentale du Dahra et qui manquent plus au sud. Sur la rive droite du fleuve, le plateau reprend et s’étale sur la feuille voisine de Bousquet.
Au sud, les grès du plateau de Mostaganem s’élèvent au dessus de la grande dépression qui s’étend jusqu’à Perrégaux, constituée aux dépens des marnes sahéliennes qui affleurent sous le Pliocène et probablement aussi par le Trias, dont un important lambeau se montre, dans une situation assez anormale, à Noisy les Bains.
Le plateau de Mostaganem est irrégulier et présente quelques saillies élèvent à 389 mètres au Djebel Trek el Touires. Son altitude moyenne est de 200 mètres, mais il s’abaisse lentement et progressivement vers l’Ouest pour tomber à une centaine de mètre àl’embouchure de la Macta. Il se poursuit d’ailleurs dans cette direction sur la feuille Saint Louis, d’où il se relie aux grès Pliocène de la région d’Oran. En fin, vers l’Est, le plateau de Mostaganem s’étend sur la feuille de Bel Acel, ou il participé aux plissements qui ont ridé le Dahra en chaînons de direction Sud – Ouest – Nord – Est.

Géologie locale

Le terrain est composé de dépôts Quaternaire récent constitués de sable plus ou moins argileux, résultats d’anciennes plages émergées (niveau inférieur) recouvrant ainsi un substratum Pliocène marneux, mis en évidence par des sondages carottés déjà effectués sur le site de la station de dessalement déjà réaliser à côté du site projeté pour recevoir la centrale électrique.

Programme de reconnaissances géotechniques

Le programme d’investigation géotechnique, arrêté conjointement entre les représentants du maitre de l’ouvrage et ceux du L.C.T.P, comporte la réalisation de : (voir plan d’implantation des essais in –situ Figure 5I.5).
 Treize (13) sondages carottés dont :
 (8) de 30 m de profondeurs avec essais Down Hole tous les 01 m
 Cinq (5) de 20 m de profondeur équipés de piézomètre
 (8) sondages pressiométriques de 20 m de profondeur avec essais tous les 01 m
 Essais S.P.T dans les formations pulvérulentes (sableuses).
 (23) essais au pénétromètre statique poussés jusqu’au refus.
 (20) sondages électriques verticaux
 Essais de laboratoire
La consistance de ces compagnes est rappelée dans la figure 5.5

Essais de pénétromètre standard (S.P.T)

Principe

L’essai SPT consiste à battre dans le sol un carottier normalisé et à compter le nombre de coups (N) nécessaires pour enfoncer le carottier de 30 cm à raison de deux passes de 15 cm. C’est un essai très indiqué dans les sols pulvérulents (où il est souvent impossible de récupérer des échantillons intacts pour les essais en laboratoire), car il permet à partir du nombre de coups mesures et grâce à des corrélations d’estimer l’angle de frottement, la compacité et la force portante des sables.
L’essai est peu précis dans le cas suivant :
 Lorsque le matériau de la couche étudiée contient des éléments de grosseur supérieure à 2 cm.
 En fait, lorsque le nombre de coups pour enfoncer le carottier sur une profondeur de 15 cm est supérieur à 50, la présence d’un bloc ou d’un gros gravier est presque sûrement indiquée (à moins bien entendu qu’il ne s’agisse d’un rocher ou d’un sable fortement cimenté).
 Les valeurs brutes obtenues N1, N2 et N3 de l’essai SPT réalisé et dont, seules les valeurs N2 et N3 seront prises en considération, car la valeur N1 correspond à la partie remaniée du sol et donc à éliminer, ainsi la valeur de N que nous prendrons en considération sera : N = N2 + N3
 Dans les sols cohérents, son emploi est déconseillé à cause des pressions interstitielles qui se développent sous le choc du carottier SPT. Une bonne part de l’énergie de battage se trouve absorbée par l’eau et ne participe pas à l’enfoncement de l’appareil.

Résultats des essais S.P.T

 Calcul du nombre de coups exact mesuré par l’essai S.P.T : Les valeurs brutes obtenues N1, N2 et N3 de l’essai S.P.T réalisés et dont, seules les valeurs N2 et N3 seront prises en considération, car la valeur N1 correspond à la partie remaniée du sol et donc à éliminer, ainsi la valeur de N que nous prendrons en considération sera : N = N2+N3. (Moradi et al, 2011)
 Le nombre N est appelé résistance à la pénétration.
érulents avec des profondeurs allants jusqu’au 22 m. La fonction de densité de probabilité lognormale pour l’ensemble des données est également indiquée. La distribution log-normale approprié est estimée à partir de la moyenne et de l’écart type des données lognormale transformées.
Les statistiques descriptives pour le N spt sont résumées au tableau 1 et confirment les résultats visuels les histogrammes. Une autre manière de mesuré la dispersion des données est de calcul le coefficient de variation, CV, qui fournit une mesure relative de dispersion des données par rapport à la moyenne:

EVALUATION DETERMINISTE ET PROBABILISTE DE LA LIQUEFACTION

L’évaluaion du potentiel de liquéfaction par les méthodes empirique et semi empirique est devenu de plus en plus populaire est utilisable pour les ingénieurs. Ces méthodes utilisent des relations déterministe pour le developpement des courbes limites afin d’observer l’apparition ou non de la liquéfaction.
La méthode simplifiée proposé par Seed et Idris (1971, 1982),est basé sur l’évaluation de la résistance de la liquéfaction qui est le résultat de l’essai de pénétrométre standart (SPT).
D’autre méthodes telles que les approches probabilistes pour calculer le probabilité de la liquéfaction ont été developpé pour compléter le calcul déterministe.
Dans l’analyse probabiliste, le potentiel de liquéfaction est généralement exprimé comme une fonction de probabilité de liquéfaction en se basant sur plusieurs approches (Liao et al 1988, Youd et Noble 1997 ; Toprak et al 1999, Juang et al 2002).
Pour une application de ces méthodes, une étude déterministe et probabiliste a été réaliser sur le site en considération

ETUDE DETERMINISTE

L’évaluation déterministe du potentiel de liquéfaction est réalisé en utilisant la valeur du coefficient de sécurité (FS), qui est donné par le rapport entre CRR et CSR . Le sol est supposé être liquéfiable si le facteur de sécurité Fs<1, et il est non liquéfiable si Fs>1.25 Moyenne susceptibilité pour 1<FS<1.25, selon le RPA 99 corrigé en 2003, le coefficient de sécurité est de 1.25. (Benahchili at Zendagui, 2016).
Le FS est calculé pour une accélération a=0.3g, selon RPA 99 version 2003 (amax=0.3 qui correspond à l’accélération du site selon, zone IIb, selon RPA 99 version 2003), et une magnitude de 7.5.
les caractéristiques des paramétres du sol pour le sondage SC02 est représenté dans les figure 5.8.et Figure 5.9.
Si on considére l’unité pour le FS, les profondeurs 9m à 13m, et à partir de 15m, il existe un risque de liquéfaction.Pour un coefficient de 1.25 selon le R.P.A 2003, les couches susceptible de se liquifié est situé entre 7m à 15m et à partir de 16m.
Un exemple de calcul des caractéristiques du sol ainsi que le coefficient de sécurité FS est présenté dans le tableau 5.2.

ESTIMATION PROBABILISTE DE LIQUEFACTION

Comme il à été mentionné, les donneés provenant de plusieurs sondages réalisé sur le site ont été analysé pour le calcul du potentiel de liquéfaction. Pour chaque cas, les valeurs de CSR, CRR, FS et PL ont été calculé pour chaque profondeur.
Un des termes le plus dominant en géotechnique est le coefficient de sécurité FS. Plusieurs ingénieurs ont éssayer d’établir une relation entre la probabilité de repture et le FS, la formule est basé sur les approches probabiliste, alors que le FS est un facteur déterministe.
Une estimation préliminaire de la moyenne de la probabilité peut être obtenue à partir de modèles empiriques (Juang et al. 2008). En utilisant la procédure développée par Juang et al.(2002) la relation entre le facteur de sécurité déterminé par la méthode fondée sur l’essai SPT et la probabilité de liquéfaction est représenté par la relation de l’équation (3.28).
Cette équation est utilisée seulement pour une estimation préliminaire de la probabilité de liquéfaction dans l’absence des informations sur les incertitudes des paramètres.
Un volume important de calcul à été effectué. Cependant, un résumer des informations disponible et le calcul relatif ont été présenté dans le tableau.5.3 pour différents sondages.

Table des matières
Chapitre 1: SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
1.1Introduction
1.2.Evaluation probabiliste pour la liquéfaction du sol
1.3Conclusion
CHAPITRE 2: VUE GENERALE DE L’HETEROGEINITE DES SOLS : QANTIFICATION ET
APPLICATION EN GEOTECHNIQUE
1 Introduction
2.2 Les incertitudes des paramètres géotechniques
2.3 Moments statistique du second ordre : Moyenne, Ecart type, et coefficient de variation
(COV)
2.4 Distribution probabiliste
2.5 Corrélation dans les paramètres du sol
2.6 Analyse de la variabilité spatiale
2.6.1Théorie du champ aléatoire
2.6.1.1 Concept de champ aléatoire
2.6.1.2 Champs aléatoire
2.6.2 Représentation générale d’un champ aléatoire
2.6.3 Classification des champs aléatoires
2.6.3.2 Champ aléatoire homogéne
2.6.3.3 Champ aléatoire non homogéne
2.6.4 Fonction de corrélation d’un champ aléatoire
2.6.4.1 Séparabilité
2.6.4.2 Isotropie
2.6.4.3 Ergodicité
2.6.4.4 Stationnarité
2.7 Théorème de la limite central
2.8 Modélisation probabiliste de la variabilité de sol
2.8.1 Principe de la modélisation (Vanmarcke, 1983)
2.8.1.1 Discrétisation des champs aléatoire
2.8.1.2 Fonction de variance
2.8.2 La géostatistique
2.8.2.1 Le variogramme théorique
2.8.2.2 Le variogramme expérimental
2.9 Conclusion
CHAPITRE 3 : EVALUATION DU POTENTIEL DE LA LIQUEFACTION DES SOLS
3.1. Introduction
3.2 Définition de la liquéfaction
3.3 Quelques exemples historiques de cas de liquéfaction
3.3.1 Barrage de Fort Peck (Liquéfaction statique des sables)
3.3.2 Niigata, Japon (1964)
3.3.3 Adapazari Effets -Liquéfaction sur les fondations peu profondes
3.3.4 Port d’Island, Kobe, Japon (1995)
3.3.5 Chi-Chi, Taiwan (1999)
3.3.6 Boumerdes, Algérie (2003)
3.3.7 Christchurch, New Zealand (2011)
4 Evaluation du potentiel de liquéfaction
3.4.1 Méthode de contraintes cyclique
3.4.1.1 Le rapport de la contrainte cyclique
3.4.1.2 Essai de pénétration standard
3.4.1.3 Résistance à la liquéfaction
3.4.1.4 Facteur de correction
3.4.2 Evaluation du CRR par l’essai SPT
3.4.2.1 Méthode de Tosho Iwasaki et al (1984)
3.4.2.2 Méthode de youd et al (2001)
3.4.2.3 Méthode d’Andrus et al (2004)
3.5 Evaluation du CRR par l’essai CPT
3.5.1 Méthode de Robertson et Wride (1989)
3.6 Facteur de sécurité
3.7 Estimation de la probabilité de liquéfaction
3.8 Conclusion
CHAPITRE 4: METHODE D’ANALYSE DE LA FIABILITE 
4.1 INTRODUCTION
4.2 Contexte d.’application des méthodes fiabilistes
4.2.1 Objet et intérêt des méthodes fiabilistes
4.3 Hypothèses et position du problème
4.3.1 Exemple illustratif
4.4 Transformation isoprobabiliste
4.4.2 Cas de variables indépendants
4.4.2 Transformation de Rosenbblatt
4.4.3 Transformation de Nataf
4.5 Méthodes d’approximation et mesures de sensibilité
4.5.1 Méthode FORM
4.5.2 Méthode SORM
4.5.3 Analyse de sensibilité
4.6 Méthodes de simulation
4.6.2 Génération de nombres pseudo-aléatoires
4.6.3 Simulation de Monte-Carlo classique
4.7 Conclusion
CHAPITRE 5: Etude déterministe et probabiliste de la liquéfaction (Site Mostaganem).
5.1 Introduction
5.2 Situation du projet
5.3 Sismicité
5.4 Contexte géologique
5.5.1 Géologie régionale
5.5.2 Géologie local
5.5. Programme de reconnaissances géotechniques
5.5.1 Essais de pénétromètre standard (S.P.T)
5.5.1.1 Principe
5.5.1.2 Résultats des essais SPT
5.6 EVALUATION DETERMINISTE ET PROBABILISTE DE LA LIQUEFACTION
5.6.1 ETUDE DETERMINISTE
5.6 ETUDE PROBABILISTE DE LIQUEFACTION
5.7 ANALYSE FIABILISTE DU POTENTIEL DE LIQUEFACTION (SITE MOSTAGANEM)
5.7.1 Estimation des incertitudes des variables aléatoires
5.7.2 Les incertitudes des paramètres de la résistance cyclique
5.7.2.1 Estimation des incertitudes des facteurs influents sur N160
5.7.2.2 Estimation des incertitudes liées au FC
5.7.2 Les incertitudes des paramètres de la contrainte cyclique
5.7.2.1 La magnitude
5.7.2.2 Accélération maximale du sol
5.7.2.3 La contrainte totale verticale
5.7.2.4 La contrainte effective
5.7.3 Initiation du phénomène de liquéfaction par l’approche probabiliste
5.7.3.1 La fonction d’état limite
5.7.3.2 Covariance entre les variables aléatoires
5.7.3.3 Corrélation entre les paramètres aléatoire
5.7.4 RESULTATS DES PARAMETRES CORRELES
5.7.4.1 EXEMPLE UTILISANT MODEL DETERMINISTE ET PROBABILISTE
5.7.5 RESULTATS DES PARAMETRES NON CORRELES
5.7.6 Calcul fiabiliste avec la prise en compte de l’incertitude du modéle
5.7.7 ETUDE FIABILISTE AVEC LA PRISE EN COMPTE DE POURCENTAGE DE FINE (FC%)
5.7.1.1 La fonction d’état limite 121
5.7.1.2 Covariance entre les variables aléatoires
5.7.8 Étude de sensibilité
5.7.8.1 Effet des coefficients de variation des paramétres de la résistance cyclique
5.7.8.2 Effet des coefficients de variations des paramètres de la contrainte cyclique
5.9 Variabilité unidimentionnelle de la liquéfaction
5.9.1 PREAMBULE
5.9.2 STANDARISATION DE (N1)60 DU SITE
5.9.3 STATISTIQUE DE LA TENDANCE
5.9.4 CALCUL FIABILISTE AVEC LA PRISE EN COMPTE DE LA VARIABILITE SPATIALE
5.10 Conclusion
CHAPITRE 6: Analyse géostatistique des données CPT (Aéroport d’Alger)
6.1 INTRODUCTION
6.2 PRESENTATION DU SITE
6.3 Caractérisation du sol
6.3.1 Constitution du sol
6.4 PRESENTATION DES DONNEES
6.4.1 Origine des données
6.5 Présentation du tableau de données
6.6 Caractérisation de l’hétérogénéité du sol
6.6.1 Stationnarité des données CPT
6.7 Caractérisation géostatistique de la tendance des données CPT
6.8 Simulation stochastique de la tendance des données CPT
6.9 Conclusion
CONCLUSION GENARALE

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