Objectifs:
A la fin de cette unité, l’apprenant sera en mesure d’identifier plusieurs méthodes adoptés pour renforcer ou stabiliser les talus.
Quand on veut consolider un glissement, peu importe que la surface de rupture soit circulaire, logarithmique, plane,...etc. Par contre, il est de la plus grande importance de connaître ses dimensions et d’avoir une idées sur son origine: surcharge, écoulement d’eau, altération des sols ou simplement ruissellement exceptionnel. Le choix de la méthode de consolidation en dépend.
Face à un problème de stabilité, une première solution consiste à s’affranchir des mouvements de la pente instable sans les empêcher. Deux types de solutions sont possibles :
-implanter ou déplacer le bâtiment, l’ouvrage d’art ou la route en dehors de la zone en mouvement, dans un secteur reconnu comme stable;
-concevoir l’ouvrage de telle sorte qu’il ne soit pas endommagé par le mouvement de terrain : soit en résistant aux efforts apportés par le mouvement de terrain (solution réservée aux petits glissements), soit en adaptant le mode de construction de sorte que les fondations soient dissociées du sol en mouvement.
La figure suivante présente le principe d’un dispositif de fondation sur pieux dans un glissement. Si ce type de solution n’est pas retenu, on est amené à conforter la pente avec l’une des techniques présentées dans les paragraphes ci-après.
Lorsqu’il s’agit de dimensionner un dispositif de confortement préventif, on recommande de prendre un coefficient de sécurité FS = 1,5 pour l’ouvrage en service. Dans une intervention de réparation après glissement, si le calage des caractéristiques mécaniques paraît de bonne qualité, le coefficient de sécurité demandé peut se limiter à 1,3. Si toutefois certaines caractéristiques du site sont mal connues, ou si les techniques employées sont susceptibles de perdre de leur efficacité avec le temps (colmatage de drains par exemple), ou encore si l’on ne peut tolérer de déformations, on choisit plutôt FS= 1,5.
Les conditions de stabilité étant directement liées à la pente du terrain, le terrassement reste le moyen d’action le plus naturel. On peut distinguer trois groupes de méthodes de stabilisation par terrassement:
-les actions sur l’équilibre des masses : allègement en tête, remblai en pied ;
-les actions sur la géométrie de la pente : purge et reprofilage ;
-les substitutions partielles ou totales de la masse instable.
[III-U1] 2.1. Remblai de pied
Le chargement en pied d’un glissement est une technique souvent utilisée, généralement efficace. L’ouvrage, également appelé banquette, berme ou butée, agit par contrebalancement des forces motrices. Pour qu’il soit efficace, il faut réaliser un ancrage dans les formations sous-jacentes en place. Comme dans le cas d’un ouvrage de soutènement, le dimensionnement doit justifier de la stabilité au renversement, de la stabilité au glissement sur la base et de la stabilité au grand glissement. Mais en pratique, c’est la stabilité le long de la surface de rupture du glissement déclaré qui est dimensionnante. La stabilité au grand glissement suppose que :
-l’ouvrage limite les risques de reprise du glissement en amont ;
-l’ouvrage ne déclenche pas d’autre glissement, par exemple à l’aval.
[III-U1] 2.2. Allègement en tête
L’allègement en tête de glissement consiste à venir terrasser dans la partie supérieure. Il en résulte une diminution du poids moteur et, par conséquent, une augmentation du coefficient de sécurité. La méthode de dimensionnement consiste en un calcul de stabilité le long de la surface de rupture déclarée en prenant en compte la modi-fication de géométrie en tête. On peut également substituer le matériau terrassé par un matériau léger (polystyrène, matériau à structure alvéolaire, etc.).
[III-U1] 2.3. Reprofilage
Les conditions de stabilité d’un talus étant directement liées à sa pente, on peut assez simplement augmenter la sécurité par retalutage du terrain naturel. Dans ce sens, le procédé s’apparente à l’allègement en tête : il consiste en un adoucissement de la pente moyenne. Ce type de traitement est particulièrement bien adapté aux talus de déblais, et il est de pratique courante. Notons que l’exécution de risbermes a l’avantage d’améliorer la stabilité par rapport à une pente unique et de créer des voies d’accès pour l’entretien ou des travaux complémentaires. L’adoucissement de la pente est généralement mal adapté aux versants naturels instables car il met en jeu des volumes de sol très importants.
[III-U1] 2.4. Purge
Les techniques de terrassement s’accompagnent fréquemment de purges du matériau déplacé par le glissement. Cette solution est généralement limitée aux glissements de taille modeste. On peut, dans certains cas, purger l’ensemble du matériau glissé, à condition que la surface mise à nu soit stable.
[III-U1] 2.5. Substitution totale ou partielle
La substitution totale consiste à venir purger l’ensemble des matériaux glissés ou susceptibles de glisser, et à les remplacer par un matériau de meilleure qualité. Cela permet de reconstituer le profil du talus initial.
Il importe de vérifier la stabilité au cours des phases de travaux et celle du talus définitif dans lequel on prend en compte les caractéristiques du matériau de substitution et du matériau en place.
La substitution de matériaux glissés suppose que l’on connaisse le volume de matériaux concerné, que l’on excave plus profondément que la surface de rupture, et que l’on réalise des redans afin d’assurer un bon accrochage entre le substratum et le sol d’apport. La tenue des talus provisoires de la purge dépend des conditions de terrassement, de la météorologie, des hétérogénéités locales.
Des substitutions partielles sont souvent employées, sous forme de bêches ou de contreforts discontinus. Le coefficient de sécurité de la pente ainsi traitée peut être estimé en prenant la moyenne pondérée des coefficients de sécurité de la pente avec et sans substitution.
Dans la plupart des cas de glissement, l’eau joue un rôle moteur déterminant. Aussi utilise-t-on couramment les techniques de drainage, qui ont pour but de réduire les pressions interstitielles, au niveau de la surface de rupture lorsque celle-ci existe. Les différentes techniques qui peuvent être mises en oeuvre pour atteindre cet objectif relèvent de deux options fondamentales :
- éviter l’alimentation en eau du site ;
- expulser l’eau présente dans le massif instable.
De nombreux paramètres conditionnent l’efficacité d’un système de drainage, en particulier la nature et l’hétérogénéité des terrains, la géométrie des couches aquifères, la perméabilité et l’anisotropie des sols, les alimentations et les exutoires. De ce fait, et compte tenu des difficultés de détermination de l’ensemble de ces éléments, le dimensionnement d’un système de drainage est fait en prenant un coefficient de sécurité plus élevé que celui pris pour d’autres techniques (terrassements, renforcements).
Comme la plupart des ouvrages, les dispositifs de drainage nécessitent un entretien régulier qui, s’il n’est pas réalisé, peut leur enlever toute efficacité. On distingue : les drainages de surface et les ouvrages de collecte des eaux, les tranchées drainantes, les drains subhorizontaux, les masques et éperons drainants, les drains verticaux, et enfin les galeries et autres ouvrages profonds. Toutes ces techniques peuvent être utilisées seules ou associées, ou en complément d’autres techniques de stabilisation.
[III-U1] 3.1. Collecte et canalisation des eaux de surface
L’objectif est de limiter les infiltrations dans le massif en mouvement. Les eaux peuvent provenir de zones de sources, d’un défaut d’étanchéité sur un réseau ou un bassin de stockage à l’amont ou plus simplement de l’impluvium et des eaux de ruissellement. En effet, les eaux de surface ont tendance à s’infiltrer dans les fissures, à stagner dans les zones de faible pente et aggravent ainsi une instabilité amorcée. Aussi les ouvrages de collecte des eaux (fossés, caniveaux, cunettes) et l’étanchéification des fissures de surface, bien que ne constituant pas des ouvrages de drainage à proprement parler, sont-ils réalisés en première urgence dans de nombreux cas de glissements.
[III-U1] 3.2. Tranchées drainantes
Les tranchées drainantes sont des ouvrages couramment utilisés pour rabattre le niveau de la nappe. Elles sont implantées sur le site de façon à venir recouper les filets d’eau (lignes de courant dans un horizon homogène, couche aquifère, venues d’eau ponctuelles, etc.). Le choix de l’implantation (dans le sens de la plus grande pente ou dans un sens parallèle aux lignes de niveau, ou encore en épis), de la profondeur et de l’espacement des tranchées dépend des résultats de l’étude hydrogéologique et conditionne l’efficacité du drainage. Ces tranchées peuvent être réalisées de plusieurs façons :à la pelle mécanique,à la trancheuse et la haveuse de paroi.
[III-U1] 3.3. Drains subhorizontaux
Cette méthode est utilisée quand la nappe est trop profonde pour être atteinte par des drains superficiels. La meilleur justification de l’utilisation de drains subhorizontaux est le cas d’un aquifère assez perméable (sable, roche extrêmement fracturée) dont l’émergence est masquée par des terrains moins perméables (éboulis argileux). Le rayon d’action de chaque drain est faible. La méthode est souvent inefficace dans des formations argileuses (trop faible perméabilité, circulation trop diffuse). Toutefois, le rabattement de la nappe, si faible soit-il, pourra suffire dans certains cas.
[III-U1] 3.4. Masques et éperons drainants
Les masques drainants sont des ouvrages en matériaux granulaires grossiers mis en place en parement de talus ; leur rôle est d’annuler la pression interstitielle dans la portion correspondante de terrain, mais leurs caractéristiques très frottantes apportent également un gain de stabilité. Les éperons drainants sont des sortes de masques discontinus ; s’il est inutile ou difficile de réaliser un masque, on se contente de faire des saignées remplies de matériau drainant régulièrement espacées.
[III-U1] 3.5. Drains verticaux
Cette méthode consiste à réaliser des forages drainants verticaux équipés de pompes immergées. Elles est utilisée dans le cas de masse instable importante en glissement lent. On préconise ce système si la vitesse moyenne avant travaux est de l’ordre du centimètre par année, de façon à éviter un cisaillement prématuré des crépines. Si la vitesse est variable au cours de l’année, les travaux de forage doivent être effectués en période sèche, donc pendant les mouvements les plus lents. Les pompes seront opérationnelles dès la période habituelle de réactivation.
Ces techniques ne s’attaquent pas à la cause des mouvements mais visent à réduire ou à arrêter les déformations. Elles sont intéressantes dans les cas où les solutions curatives (terrassements et drainages) ne peuvent pas être techniquement ou économiquement mises en oeuvre.On peut également introduire des éléments résistants à titre préventif, de façon à éviter les déplacements, dont une conséquence serait de diminuer la résistance au cisaillement des sols. La compatibilité des déplacements du sol et des structures doit être prise en compte lors du choix de ce type de technique.
[III-U1] 4.1. Ouvrages de soutènement
Les ouvrages rigides ne sont pas les mieux adaptés à la stabilisation des glissements de terrain puisqu’ils ne permettent pas de déplacement du sol. Aussi, quand l'ouvrage est suffisamment ancré et résistant vis-à-vis des efforts qui lui sont appliqués, il est fixe. L’état limite atteint par le sol en compression en amont est un état de butée puisque le sol se déplace plus vite que l’écran. Les efforts qui en résultent sont très importants.
Il est donc très rare de stopper un glissement par un mur fixe. Sur la route d’accès au tunnel du Fréjus (France), les murs ancrés au rocher ont eu leurs ancrages rompus suite à une trop grande mise en tension de ceux-ci. Et la rupture en traction d’ancrages est un phénomène très violent. Pour comprendre ce risque il est parfois bon de raisonner en forces mises en présence, on se rend compte alors que les efforts que doit encaisser l’ouvrage sont démesurés.
Pour les ouvrages souples, Il s'agit de murs construits à partir d’éléments préfabriqués : murs en blocs préfabriqués, murs cellulaires, talus renforcés par géotextiles, armatures métalliques ou synthétiques, etc.
Ces ouvrages fonctionnent comme des massifs poids. On les dimensionne en vérifiant la sécurité vis-à-vis de deux mécanismes de rupture : la rupture interne (la méthode de calcul dépend du type d’ouvrage et de la modélisation de l’interaction sol-structure) et de la rupture externe.
L’ouvrage a une fonction locale, il protège une route par exemple, mais il suit le mouvement et sa déformabilité lui permet de le faire sans grand dommage. Les murs en terre armée de la route d’accès au tunnel du Fréjus se déplacent vers la vallée. C’est la présence d’un point fixe qui a entraîné des désordres.
Ces techniques, qui supportent des déformations du sol, sont couramment utilisées pour traverser des zones à évolution lente, impossible à arrêter au vu de leurs dimensions. Les calculs sont menés pour vérifier la stabilité interne et on vérifie que la stabilité générale n’est pas trop perturbée par la présence de l’ouvrage. La stabilité locale est en général assurée par le caractère monolithique de l’ouvrage.
[III-U1] 4.2. Tirants d’ancrages
Le principe consiste à réduire les forces actives du glissement et à accroître les contraintes normales effectives sur la surface de rupture. Pour ce faire, on ancre des tirants constitués de câbles d’acier multitorons dans le terrain stable situé sous la surface de rupture, et on applique en tête un effort de traction. Cet effort peut être réparti sur la surface du terrain par l’intermédiaire de plaques ou de petits massifs en béton armé. Dans de nombreux cas, les tirants sont combinés à un mur ou à des longrines.
L’utilisation de tirants précontraints suppose :
-qu’on ait déterminé la force d’ancrage nécessaire par mètre linéaire de glissement pour assurer une valeur suffisante du coefficient de sécurité ;
-qu’on justifie le choix et les caractéristiques des tirants
[III-U1] 4.3. Le clouage
Le clouage sert à transférer les efforts déstabilisateurs, poids de la masse qui glisse, vers la partie stable du sol par un mécanisme d’accrochage. Une masse solidaire et importante de sol est ainsi créée, dont la stabilité est assurée. La démarche de calcul d’un ouvrage cloué comprend d’abord une évaluation des forces à ajouter pour assurer la stabilité d’une grande masse de sol. Ensuite il faut trouver la meilleure répartition des ouvrages unités, (clou, pieu), en prenant en compte les problèmes d’accessibilité pour la réalisation.
Dans la pratique, la démarche proposée par les programmes de calcul, est un peu différente, car les efforts que l’inclusion peut reprendre dépendent de sa géométrie et de sa position dans la pente. Par tâtonnement, l’ingénieur améliore peu à peu son projet, en modifiant position et nombre d’inclusion.
Deux types de clouage existent, le clouage passif où la présence seule du clou assure le transfert des efforts et le clouage actif où le clou est préalablement mis en tension. Dans le premier cas, le frottement mobilisable sera maximum avec un déplacement, alors que dans le second, la mise en tension est censée supprimer tout déplacement lors du creusement.
La mise en place des inclusions est en général préalable au creusement, on renforce d’abord avant de créer le déséquilibre de masse.
[III-U1] 5. Cas des remblais sur sols mous
Lorsque le sol de fondation n’a pas la capacité de supporter la charge correspondant à la hauteur totale du remblai projeté (rupture à court terme), il est nécessaire d’employer des dispositions constructives qui assurent la stabilité de l’ouvrage en phase de travaux comme en phase de service, avec un coefficient de sécurité en général pris égal à 1,5.
Différentes méthodes sont employées pour limiter les risques de rupture, qui relèvent de trois principes :
-consolider le sol de fondation, et donc augmenter sa résistance au cisaillement, avant la réalisation du remblai (par pompage pour abaisser la nappe) ou pendant celle-ci (construction par étapes avec utilisation de drains verticaux) ;
-diminuer la charge appliquée au sol de fondation (construction du remblai en matériaux allégés) ;
-renforcer le sol de fondation en y incluant des éléments résistants (colonnes ballastées, pieux, substitution partielle ou totale des couches molles).
1-La technique "drains verticaux" est utilisée dans le cas de masse instable importante en glissement lent.
2-Cliquez sur la bonne phrase.
**Le drainage consiste à tenter de maîtriser les circulations d'eau souterraine, c'est à dire de permettre à l'eau de s'évacuer pour éviter une diminution préjudiciable des pressions interstitielles.
**Le drainage consiste à tenter de maîtriser les circulations d'eau souterraine, c'est à dire de permettre à l'eau de s'évacuer pour éviter une augmentation préjudiciable des pressions interstitielles. **Le drainage consiste à tenter de maîtriser les circulations d'eau souterraine, c'est à dire de permettre à l'eau de s'évacuer pour éviter une diminution préjudiciable des contraintes totales. 3-Voici les principales techniques de traitement d'un glissement de terrain, cliquez sur la "Murs de soutènement"
. Le choix d’une solution dépend à la fois du glissement lui-même (vitesse et ampleur des déplacements), des personnes et des biens exposés, de l’objectif de sécurité visé et des contraintes de site (accessibilité par exemple).
