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  1. 1. Table des matières 1 Table Des Matières Introduction Générale...................................................................................................... 4 Chapitre 01 : Généralités et les causes des glissements du terrain............................. 5 1 Introduction ................................................................................................................... 5 2 Définition du glissement de terrain.............................................................................. 5 3 Classification des mouvements de terrain................................................................... 5 3.1 Pentes naturelles....................................................................................................... 5 3.1.1 Glissements....................................................................................................... 5 3.1.2 Ecroulements et chute de pierre........................................................................ 7 3.1.3 Fluage ............................................................................................................... 7 3.1.4 Solifluxion ........................................................................................................ 8 3.1.5 Les coulées boueuses........................................................................................ 8 3.2 Talus artificiels......................................................................................................... 9 3.2.1 Talus en déblais et talus en remblais sur sols non compressibles .................... 9 3.2.2 Talus en remblai sur sols compressibles........................................................... 9 3.2.3 Digues et barrages en terre ............................................................................. 10 4 Eléments descriptif d’un glissement .......................................................................... 10 5 Forme de la surface de rupture................................................................................. 11 6 Les causes d’un glissement de terrain ....................................................................... 11 6.1 Nature des terrains constituant le versant .............................................................. 11 6.2 Les diverses formes d’action de l’eau.................................................................... 12 6.2.1 Action rhéologique de l’eau ........................................................................... 12 6.2.2 Effets de la pression interstitielle.................................................................... 12 6.2.3 Les facteurs mécaniques externes................................................................... 12 7 Conclusion.................................................................................................................... 15 Chapitre 02 : Méthodes de calculs de stabilité des glissements de terrain............... 16 1 Introduction ................................................................................................................. 16 2 Les méthodes de calcul................................................................................................ 16 2.1 Méthode globale..................................................................................................... 16 2.2 Méthode des tranches............................................................................................. 18 2.2.1 Méthode des tranches de Fellenius................................................................. 18 2.2.2 Méthode des tranches de Bishop simplifiée ................................................... 20 2.2.3 Méthode des caractéristiques de contraintes................................................... 20
  2. 2. Table des matières 2 2.2.4 Méthode des éléments finis ............................................................................ 20 3 Choix de la valeur du coefficient de sécurité dans le calcul de stabilité................. 20 4 Conclusion.................................................................................................................... 21 Chapitre 03 : Méthodes de confortement des glissements de terrain........................ 22 1 Introduction ................................................................................................................. 22 2 Terrassements.............................................................................................................. 23 2.1 Remblai de pied ..................................................................................................... 23 2.2 Allègement en tête ................................................................................................. 24 2.3 Reprofilage............................................................................................................. 24 2.4 Purge ...................................................................................................................... 25 2.5 Substitution totale ou partielle ............................................................................... 25 3 Dispositifs de drainage................................................................................................ 25 3.1 Collecte et canalisation des eaux de surface .......................................................... 26 3.2 Tranchées drainantes.............................................................................................. 26 3.3 Drains subhorizontaux ........................................................................................... 26 3.4 Drains verticaux, galeries drainantes ..................................................................... 27 4 Introduction d’éléments résistants ............................................................................ 27 4.1 Ouvrages de soutènement ...................................................................................... 28 4.2 Tirants d’ancrages.................................................................................................. 28 4.3 Renforcement par inclusions.................................................................................. 29 5 Conclusion.................................................................................................................... 31 Conclusion Générale ......................................................... Error! Bookmark not defined.
  3. 3. Table des matières 3
  4. 4. Introduction Générale 4 Introduction Générale Les mouvements de terrain jouent un rôle prépondérant dans l’évolution des versants, les études géologiques et géotechniques du terrain sont le plus souvent motivées par la recherche de solutions à apporter à un mouvement du sol, ainsi l’objectif de cette recherche est de donnée un aperçu général sur les glissements de terrain. Ces mouvements qui affectent les talus et les versants naturels. Ils peuvent provoquer des dommages importants aux ouvrages et aux constructions, avec un impact économique sensible, et parfois causer des victimes. Ils surviennent à la suite d’un événement naturel (forte pluie, érosion de berge, séisme, par exemple) ou part l’action directe de l’homme, telles que travaux de terrassements ou déforestation. Pour ce la les chercheurs en fait la classification selon certains critères essentielles pour les distingué « le comité international de la géologie de ingénieur (Nemcoka, Pasek, Rybar, 1972). Classé les mouvements de terrain en quatre types : les glissements, les écroulements, les fluages, les coulées [3].
  5. 5. Chapitre 1 : Généralités et les causes des glissements du terrain 5 Chapitre 01 Généralités et les causes des glissements du terrain 1 Introduction Les problèmes de stabilité des pentes se rencontrent fréquemment dans la construction des routes, des canaux et des digues de barrages. Certaines pentes naturelles peuvent devenir instables et engendrent des problèmes d’instabilité qui peuvent être catastrophiques et provoquent des pertes en vies humaines ainsi que des dégâts matériels considérables. Un mouvement de terrain est un déplacement, plus ou moins brutal, du sol ou du sous-sol avec des volumes très variables pouvant aller de quelques mètres cubes à plusieurs millions de mètres cubes, ce déplacement se fait par l’action des facteurs naturelles (agent d’érosion, pesanteur, séisme…) ou anthropiques (ouverture de fouilles, modification du régime des eaux, déboisement, terrassement…) .Ces travaux peuvent rompre l’équilibre naturel d’un site et amorcer un processus de rupture de masse sur un site auparavant stable. 2 Définition du glissement de terrain L’aléa du mouvement de terrain (glissement de terrain) se traduit par des déplacements, généralement lents sur une pente avec une surface de rupture (surface cisaillement) identifiable, d’une masse de volume du terrain cohérente, profondeur et d’épaisseur variables. Le plus souvent cet aléa est concrétisé dans les terrains saturés et cela cause d’énormes dégâts matériels et humains. 3 Classification des mouvements de terrain 3.1 Pentes naturelles 3.1.1 Glissements Les glissements affectent les sols et sont fréquents dans les travaux de terrassement et de soutènement. Les vitesses de ruptures peuvent être très variables. La rupture est parfois précédée de signes précurseurs mais peut être également brutale. Il existe trois grands types de glissements : 3.1.1.1 Glissements plans En général, la ligne de rupture suit une couche mince ayant de mauvaises caractéristiques mécaniques, et sur laquelle s’exerce souvent l’action de l’eau. Une telle couche est appelée couche savon pour les formations sus-jacentes [1] (figure 1). Figure 1: Glissement plan [2]
  6. 6. Chapitre 1 : Généralités et les causes des glissements du terrain 6 3.1.1.2 Glissements rotationnels simples C’est le type de glissement le plus fréquent. La surface de rupture a une forme simple et peut être assimilée à une portion de cylindre. L’analyse de risque de rupture par le calcul est alors abordable par des méthodes classiques. Le plus souvent, la ligne de rupture peut être assimilée à un cercle : il s’agit alors d’un glissement circulaire. Si la ligne de rupture a une forme plus complexe, le glissement est appelé glissement non circulaire (figure 2). Figure 2: Glissement rotationnel simple [2] 3.1.1.3 Glissements rotationnels complexes Il s’agit de glissements multiples « emboîtés » les uns dans les autres. L’apparition de premier glissement, en bas de la pente, conduit à une perte de butée pour les terres situées au dessus, et ainsi provoque des glissements successifs remontant vers l’amont (figure 3). Figure 3: Glissement rotationnel complexe [2]
  7. 7. Chapitre 1 : Généralités et les causes des glissements du terrain 7 3.1.2 Ecroulements et chute de pierre Les écroulements concernent les masses rocheuses ; ils sont spectaculaires et dangereux. Le traitement des écroulements relève de la mécanique des roches (figure 4). Figure 4: Ecroulement [2] 3.1.3 Fluage Les phénomènes de fluage correspondent à des mouvements lents dus à des sollicitations atteignant le domaine plastique donc proche de la rupture. L’état ultime peut être soit la stabilisation, soit la rupture. La figure (5) montre une couche de marne argileuse surchargée par un massif calcaire limité par une falaise. La marne flue sous le poids excessif de la falaise de calcaire, risquant d’entraîner la fissuration du banc de calcaire peu déformable, voir l’écroulement de la falaise. Figure 5: Fluage [2]
  8. 8. Chapitre 1 : Généralités et les causes des glissements du terrain 8 3.1.4 Solifluxion Les phénomènes de solifluxion représentent un cas particulier de fluage. C’est un phénomène superficiel provoqué par les variations volumiques du sol au cour des saisons (gel et dégel en montagne, alternance de saisons sèches et pluvieuses).Lorsqu’ils affectent des pentes, les mouvements alternés conduisent à une répartition du sol vers l’aval. La solifluxion se repère par la présence d’ondulations du sol et par l’inclinaison des arbres. La solifluxion se produit essentiellement dans des pentes constituées de sols argileux gonflants et rétractables. Figure 6: Lobes de solifluxion 3.1.5 Les coulées boueuses Les coulées sont des mouvements dont le comportement mécanique est plus proche de celui de matériaux transportés par l'eau, que des glissements. Souvent ce sont les matériaux issus de glissements qui alimentent les coulées en présence d'une quantité importante d'eau (liée à la présence d'une rivière, d'un torrent ou à des précipitations importantes). Les coulées sont caractérisées par :  Des matériaux meubles, hétérogènes à matrice argileuse ;  Un déclenchement du phénomène lié au dépassement d'une teneur en eau critique qui rend le matériau semi-fluide ;  Des distances de déplacement importantes et des vitesses qui peuvent être extrêmement élevées. Figure 7 : coulée boueuse [3]
  9. 9. Chapitre 1 : Généralités et les causes des glissements du terrain 9 3.2 Talus artificiels 3.2.1 Talus en déblais et talus en remblais sur sols non compressibles Les ruptures ont, d’une façon générale, l’allure de glissements rotationnels circulaires. On distingue: - Les cercles de talus : se produisent généralement dans les sols hétérogènes, la base du cercle correspondant à une couche plus résistante - Les cercles de pied : (sont les plus courants dans ce type d’ouvrages) ; - Les cercles profonds : ne se produisent que dans le cas où le sol situé sous le niveau du pied du talus est de mauvaise qualité. Figure 8: Différents types de rupture circulaire [2] 3.2.2 Talus en remblai sur sols compressibles L’orsqu’un remblai en sol compacté (remblai routier par exemple) repose sur une couche d’argile molle, de vase ou de tourbe, les ruptures susceptibles de se produit sont profondes et interviennent. Si le sol mou est homogène, les cercles de rupture sont tangents à la base de la couche molle lorsque celle-ci est relativement peu épaisse. Si le facteur de sécurité vis-à-vis de la rupture est peu élevé tout en étant supérieur à 1, il peut se produire un fluage du sol de fondation entraînant un tassement anormal du remblai latéral de la couche molle et une perte de résistance du remblai ou de fondation ou des deux. Figure 9: Remblai sur sol mou [2]
  10. 10. Chapitre 1 : Généralités et les causes des glissements du terrain 10 3.2.3 Digues et barrages en terre L’étude de la stabilité des talus amont et aval est la partie essentielle de conception des barrages en terre. Différents cas doivent être étudiés en tenant compte de l’état des pressions interstitielles à l’intérieur de la digue. Pratiquement, on calcule le facteur de sécurité FS le long des cercles de glissement supposés :  Pendant la construction et peu après la construction ;  Lorsque le barrage vient d’être rempli (avec percolation permanente) ;  Lors d’une vidange rapide. 4 Eléments descriptif d’un glissement  Escarpement principal : surface inclinée ou verticale, souvent concave limitant le glissement a son extrémité supérieure et prolongée en profondeur par la surface de glissement.  Couronne : zone située au dessus de l`escarpement principal souvent peu affecte par le désordre. Seules quelques fissures ou crevasses témoignant de la mise en traction des terrains dans ces zones.  Tête : c`est la limite amont du glissement et plus précisément partie ou le matériau glissé se trouve en contact avec l`escarpement principal.  Escarpement secondaire : circulaire semblable à l`escarpement principal, mais visible dans la masse remaniée. Ces escarpements confèrent à la masse en mouvement une structure en escalier.  Elément : fraction de la masse glissée entre deux escarpements.  Flan : limite latérales du glissement prolongeant l`escarpement principal.  Pied : correspond à l`intersection aval de la surface topographique initiale. Le pied est souvent masqué par le bourrelet.  Extrémité inférieure (pouce) : zone aval du mouvement du terrain ou extrémité du bourrelet.  Rides transversales : elles se forment dans le bourrelet du mouvement du terrain, témoins d`effort de compression pouvant aboutir à des chevauchements dans le matériau.  Surface de glissement ou de rupture : c`est une surface qui sépare la masse glissée des terrains en place.  Corps : partie centrale du glissement recouvrant la surface de rupture.
  11. 11. Chapitre 1 : Généralités et les causes des glissements du terrain 11  Fissures et crevasses : rupture au sein du matériau se manifestant par des fentes d`importance et de formes diverses suivant leur position. Figure 10: Eléments descriptifs d`un glissement de terrain [2] 5 Forme de la surface de rupture La forme des surfaces de rupture dépend beaucoup des caractéristiques du matériau. Dans les terrains plutôt rocheux, les surfaces de glissement seront liées aux surfaces de discontinuité. Dans des terrains plus meubles et homogènes, les surfaces de rupture seront grossièrement des cercles en deux dimensions ou des ellipsoïdes en trois dimensions. Dans des terrains hétérogènes, les surfaces de rupture pourront être une combinaison de surfaces circulaires et planaires, mais cela pourra être une forme quelconque. La surface de rupture, d'une manière générale, passera par les zones de terrain dont les caractéristiques sont les plus faibles. 6 Les causes d’un glissement de terrain Un glissement de terrain a rarement une cause unique, c’est le plus souvent l’action conjointe de plusieurs facteurs négatifs qui déclenchent un glissement. Pour analyser le mécanisme d’une rupture, il convient de bien repérer les divers facteurs susceptibles d’être intervenus et de créer une hiérarchie entre eux. C’est seulement lorsque les causes d’un glissement sont clairement établies qu’il devient possible d’examiner, avec quelque chance de succès, les dispositions confortatives capables de redonner au site sa stabilité. Les causes envisageables dans l’étude d’un glissement de terrain peuvent se rattacher à trois catégories. 6.1 Nature des terrains constituant le versant Les terrains vulnérables au glissement : Certains terrains sont prédisposés au glissement, il s’agit :  Des terrains à granulométries fines (silts, limons)  Des argiles, surtout celles constituées de montmorillonite.
  12. 12. Chapitre 1 : Généralités et les causes des glissements du terrain 12 Ces matériaux peuvent se présenter comme des couvertures meubles plaquées sur un substratum, ou ils peuvent être disposés entre deux couches compactes. Toute fois des glissements peuvent se produire dans des milieux pulvérulents grossiers. La perte de résistance par remaniement des sols rencontrés dans les versants naturels joue un rôle très important dans les glissements de terrains. En effet, un milieu remanié a de fortes chances de devenir endémique. Les apports d’eau dans la masse remaniée vont d’ailleurs sous un autre angle aggraver la situation. 6.2 Les diverses formes d’action de l’eau Avant d’examiner les diverses actions de l’eau, il est utile de rappeler les principales provenances envisageables lors de l’étude d’un site instable, ainsi que toutes les ouvertures qui favorisent la pénétration des eaux superficielles dans la masse du terrain (fissuration naturelle, tranchées…) et qui jouent un rôle négatif. 6.2.1 Action rhéologique de l’eau Pour beaucoup de sols, surtout pour les sols fins et argileux, l’apport d’eau entraine :  Une réduction de résistance au cisaillement du milieu.  Une réduction des caractéristiques mécanique : la valeur de l’angle de frottement d’un milieu pulvérulent n’est pratiquement pas modifiée par l’accroissement de la teneur en eau. Par contre, pour les milieux argileux cet accroissement induit systématiquement une réduction des caractéristiques φ et C de la résistance au cisaillement d’où l’apparition du glissement.  Une réduction de la consistance : lorsque la teneur en eau du milieu se rapproche de la limite de liquidité WL, celui-ci passe de l’état plastique à l’état liquide (écoulement).  Chimiquement une eau peut par action électrolytique modifier la structure de certaines argiles. 6.2.2 Effets de la pression interstitielle La pression interstitielle peut trouver son origine :  Dans une simple accumulation d’eau à l’arrière d’une structure imperméable.  Dans une nappe aquifère qui filtre dans le terrain.  Dans l’application brutale d’une surcharge ou l’effet d’un milieu saturé (vibration, séisme). 6.2.3 Les facteurs mécaniques externes La pente d’un talus représente un paramètre qui conditionne sa stabilité, on observe en générale des glissements importants pour de fortes pentes et sont d’intensité moindre pour de faible pente. Pour un talus en déblai de hauteur et de caractéristique géotechnique donnée, il existe une pente limite au-delà de laquelle la rupture est inévitable, cette pente limite est définie par le risque du glissement de masse de terrain.
  13. 13. Chapitre 1 : Généralités et les causes des glissements du terrain 13 6.2.3.1 Suppression de la butée de pied d’un versant Figure 11: suppression de la butée de pied Du point de vue mécanique le phénomène est simple, si 𝑩⃗⃗ est la butée de pied fournie par le coin de terra (b), l’élimination de ce coin réduit de la valeur B x d, le couple stabilisateur qui agit sur la masse de terre (M) en équilibre limite sur le cercle de glissement (c). En plus de cette action mécanique, l’entaille du coin (b) favorise le drainage des eaux qui s’écoulent dans le versant. Nous avons vu qu’il en résulte une pression de courant dont le couple moteur s’ajoute au précédent ; également la concentration des filets liquides dans la zone de l’entaille favorise l’érosion interne du terrain par entrainement des fines, d’où il résulte un ameublissement et affaiblissement du pied de versant. La suppression de la butée de pied peut avoir plusieurs origines :  Par terrassement : le phénomène décrit ci-dessus pose souvent sur les chantiers un grand problème de sécurité. En effet, et contrairement à ce qu’on croit communément, la rupture associée à la suppression d’une butée de pied ne prévient pas toujours, surtout en période pluvieuse. Lorsque le terrassement est effectué en période sèche, le glissement n’apparait en général qu’aux premières pluies faisant suite aux travaux ; la rupture peut être brutale. Dans certain versant ou la stabilité est précaire, la simple ouverture d’une petite tranchée de canalisation suffit à déclencher un glissement de grande ampleur.  Par affouillement ou érosion régressive : dans les vallées, il arrive qu’en période de crue, la rivière affouille ses berges dans les boucles concaves. Cette érosion entraine une suppression de la butée de pied, elle est à l’origine de glissement de grande ampleur dans les régions montagneuses. Ces glissements sont d’ailleurs souvent endémiques et évolutifs. En effet, les terres qui glissent étant au fur et à mesure évacuées par les eaux, le processus n’a aucune raison de s’arrêter. Par ailleurs, les fortes pluies, qui sont à l’origine d’une crue, détrempent également les terrains du site lui-même et donc les rendent dans le même temps plus vulnérable au glissement.
  14. 14. Chapitre 1 : Généralités et les causes des glissements du terrain 14 6.2.3.2 Implantation de surcharge sur un versant Il s’agit d’un remblai (route, terrassement, etc.…), d’un immeuble fondé superficiellement, d’un mur de soutènement, d’un stock, d’un gros engin de chantier, etc.… Lorsqu’elles sont placées en partie haute ou à mi- ponte d’un versant, les surcharges sont fréquemment à l’origine de glissement de terrain. Elles créent en effet un moment moteur favorable à l’apparition d’une rupture rotationnelle (figure12). Figure 12 : Implantation de surcharge sur un versant La surcharge peut aussi, dans premier temps, déclencher une petite rupture qui amorce un glissement d’ensemble par ripage, (figure13). La force de ripage est accrue par la surcharge. Figure 13 : Surface de ripage A l’inverse de ce qui vient d’être dit, les surcharges de pied de versant, par le couple stabilisateur qu’elles apportent, accroissement pratiquement toujours la stabilité du site. On voit également qu’une attention particulière doit être portée à l’implantation sur un versant instable, d’un ouvrage confortatif ; en effet, au lieu de jouer son rôle, il peut par la surcharge qu’il apporte être l’origine de nouveaux glissements qui vont entrainer sa propre destruction. 6.2.3.3 L’effet de déboisement Le déboisement d’un versant entraine fréquemment, et dans un délai généralement court, l’apparition de glissement de terrain. Le risque associé au déboisement est grandement accru lorsque celui-ci est accompagné d’un dessouchage qui désorganise le terrain en profondeur et favorise ensuite la pénétration des eaux dans la masse.
  15. 15. Chapitre 1 : Généralités et les causes des glissements du terrain 15 Le rôle stabilisateur des arbres tient à plusieurs facteurs :  L’ancrage par racines.  Le drainage par évapotranspiration.  La rétention des eaux de pluie.  La protection contre l’érosion. 6.2.3.4 Les séismes et les vibrations Nous nous contenterons de rappeler ici que les tremblements de terre sont souvent à l’origine de glissement de terrains, comme d’ailleurs d’éboulement rocheux. L’effet d’un séisme peut être d’ordre purement mécanique (apparition d’une surface de cisaillement par dépassement de la résistance du milieu). Nous avons vu également que dans les milieux meubles saturés, un séisme comme toute vibration donne aussi naissance à une pression interstitielle qui peut entrainer la liquéfaction instantanée, partielle ou totale, du milieu. Lorsqu’on recherche les causes d’un mouvement de terrain, il est toujours nécessaire de vérifier l’état de la séismicité régionale au regarde de la chronologie de l’accident. Egalement l’intervention éventuelle de vibrations d’autres origines : machine vibrante, engin de terrassement, battage de pieux, passage d’un train,… 7 Conclusion Les spécificité du risque que représentent les glissements de terrain est liée entre autre à la diversité des paramètres qui le définissent :la géologie , la géotechnique , la climatologie , la géométrie , l’hydraulique et l’environnement , le risque pourra être de divers ordres (écoulement ,fluage ,coulée boueuse etc. … ). Le glissement se produit avec une rupture généralisée et chute de caractéristiques mécanique sous l’effet des déplacements le long de la surface de rupture.
  16. 16. Chapitre 2 : Méthodes de calculs de stabilité des glissements de terrain 16 Chapitre 02 Méthodes de calculs de stabilité des glissements de terrain 1 Introduction Le calcul de la stabilité peut être effectué dans deux circonstances bien distinctes : avant ou après déclenchement de mouvement (glissement). Dans le premier cas, le versant est apparemment stable, l’objectif du calcul de stabilité est alors de définir une surface de glissement qui aurait le plus de chance d’apparaître. Autrement dit, le calcul de stabilité permet à la fois d’apprécier la marge de sécurité du versant vis-à-vis de la rupture, de définir dans le site la zone la plus menacée par l’instabilité et d’examiner l’influence de certains travaux (terrassements, constructions etc.) sur la marge de sécurité qui a été définie pour le versant vierge. Cette étape de calcul apparaît donc très importante car elle permet de choisir les paramètres nécessaires pour l’ouvrage, afin de garantir la stabilité de l’ensemble (ouvrage et site). Contrairement au premier cas, et lorsque le glissement est déjà apparu sur le versant, le calcul de la stabilité s’effectue donc pour apprécier la marge de sécurité qui sépare l’état actuel du site de l’état d’équilibre. Dans ce deuxième cas, les valeurs des paramètres nécessaires à introduire dans le calcul sont en principe données par les investigations déjà exécutées sur site, ce sont donc des valeurs réelles tel que : La géométrie de la surface du glissement, les caractéristiques géotechniques du terrain surtout ceux sur la surface de glissement, les forces extérieures à prendre en compte…etc. Dans ce cas, le calcul de stabilité présente aussi un grand intérêt, car il permet de repérer les causes qui jouent un rôle décisif dans l’apparition du glissement et de définir les dispositifs confortatifs nécessaires pour limiter le risque. 2 Les méthodes de calcul Selon la forme de la surface de glissement adoptée, plusieurs méthodes de calcul de la stabilité ont été développées par les chercheurs et ceci pour estimer l’état d’équilibre du versant en se basant sur la valeur du coefficient de sécurité Fs. Le fait est que, l’application de ce coefficient à pour raison de se tenir éloigné de la rupture, autrement dit, il donne pour le talus une marge de sécurité qui le sépare de la rupture (déformation). 2.1 Méthode globale Il est à noter que les premières indications sur la stabilité globale d’un massif homogène peuvent être données à partir de la méthode globale. Cette méthode nous permet aussi d’énumérer d’une manière générale toutes les forces qui peuvent entrer en jeu en sollicitant le corps en question. La méthode globale considère que le massif est homogène et isotrope, il est défini par les caractéristiques suivantes : la cohésion (C), l’angle de frottement (φ) et le poids volumique (γ). Si le milieu est aquifère la pression interstitielle U s’ajoute à ces paramètres [4][5]. Dans la figure (14), on étudie l’équilibre du massif en supposant que la rupture va se produire le long de la ligne AMB assimilée à un arc de cercle de centre O et de rayon r. Le mouvement du corps (1) se ramène donc à une rotation de centre O. Les forces susceptibles d’intervenir dans l’équilibre du corps (1) sont :
  17. 17. Chapitre 2 : Méthodes de calculs de stabilité des glissements de terrain 17  Le poids W des terres, appliqué au centre de gravité G.  Les forces de résistance au cisaillement mobilisées le long de la ligne de rupture AMB. La résistance en un point M est la somme de :  La résistance due à la cohésionc  , portée par la tangente en M, en admettant que la valeur de c  soit constante en tout point de AMB : sF c c  Avec : Fs : le coefficient de sécurité recherché.  La résultante de ces forces K  parallèle à AB et passe par le point D tel que : 𝐾" = 2𝑟𝑠𝑖𝑛 𝛼0 𝑐" , 𝑂𝐷 = 𝑟 𝛼0 sin 𝛼0  Le moment de cette force par rapport au centre O est égale à : cr 0 2 2  .  La résistance due au frottement dont la résultante est R . Les efforts transmis par l’eau de la nappe admettant pour résultante U appelée pression interstitielle. L’équilibre du volume ACBMA est vérifié si la somme géométrique des forces appliquées, et la somme de leurs moments par rapport au centre O sont nulles ; ceci traduit par les deux équations respectives : 𝑊⃗⃗⃗ + 𝑈⃗⃗ + 𝐾"⃗⃗⃗⃗ + 𝑅⃗ = 0⃗ et 𝑊𝑙 − 𝑈 𝑚 − 𝑅 𝑛 − 2𝑟2 𝑎0 𝑐 𝐹 𝑆 = 0. Dans ces équations, les forces 𝑊⃗⃗⃗ , 𝑈⃗⃗ et 𝐾"⃗⃗⃗ sont parfaitement connues, il ne reste que le problème de la distribution des contraintes le long de la ligne AMB, ni donc sur l’intensité ou la direction de la force 𝑅⃗⃗ , c’est bien là que réside la difficulté du problème. Les différentes méthodes misent au point pour le calcul de la stabilité diffèrent les unes des autres par la manière dont elles traitent cette difficulté. Vu la multiplicité de ces méthodes, nous exposerons celles qui sont les plus utilises [5]. Figure 14 : Différentes forces agissantes sur une masse en mouvement. [5] ( 1)
  18. 18. Chapitre 2 : Méthodes de calculs de stabilité des glissements de terrain 18 2.2 Méthode des tranches La méthode des tranches est une méthode suédoise due à Petterson (1916), elle a subit plusieurs adaptations au fil des années tel que son développement par Fellenius en 1927 pour les ruptures circulaires, par Bishop en 1954 et en fin elle a été étendue aux ruptures non circulaires par Nonveiller en 1965 [5]. La méthode des tranches consiste à diviser un volume instable en un certain nombre de tranches verticales et à étudier l’équilibre de chaque tranche indépendamment sur la ligne de rupture, sous l’action des forces et des moments qui la sollicitent. En général, cette méthode peut prendre en compte un maximum de complexités : surface topographique de forme quelconque, surface de rupture non circulaire, hétérogénéité des terrains, forces extérieures quelconques (charge supplémentaire au talus etc.), écoulement des eaux souterraines. Elle peut être alors bien adaptée à l’étude des versants naturels qui sont généralement des cas complexes [4][5]. 2.2.1 Méthode des tranches de Fellenius C’est la méthode la plus simple pour l’analyse de stabilité des talus. Considérons un talus constitué d’un certain nombre de couches de sols de caractéristiques différentes : ci , φi et γi . Fellenius suppose que la ligne de glissement soit circulaire, on veut vérifier la stabilité de ce talus vis-à-vis du risque de glissement par le calcul de leur coefficient de sécurité. La méthode consiste à découper le volume du sol concerné (compris dans l’arc EMF) en un certain nombre de tranches limitées par des plans verticaux (figure 15). Le découpage des couches se fait de telle façon que l’intersection du cercle de glissement et d’une limite de couches (points G et H) correspond à une limite entre deux tranches. Nous prenons comme exemple, l’étude d’équilibre de la tranche (ABCD), les forces agissant sur cette tranche sont les suivantes :  Le poids W,  La réaction Rn du milieu sous-jacent sur l’arc AB,  Les réactions sur les faces verticales AD et BC décomposées en réactions horizontales Hn et Hn+1 en réactions verticales Vn et Vn+ 1, ce sont les forces inter tranches,  Les pressions hydrauliques. Par rapport au centre O du cercle de glissement, on définit :  Le moment moteur, comme celui du poids des terres W, de l’eau interstitielle et des surcharges éventuelles, qui tendent à provoquer le glissement,  Les moments résistants, comme ceux des réactions s’opposant globalement au glissement de la tranche : moment de Rn, Hn, Hn+1, Vn et Vn+ 1 (figure 16). Le coefficient de sécurité est donné par le rapport : Fs = ∑ des moments résistants maximauxEF ∑ des moments mouteursEF (1) En considérant la somme des moments sur tout l’arc EF, on constate que la somme des moments des forces inter-tranches est nulle. Fellenius a fait une hypothèse qui simplifie considérablement les calculs, à savoir que la seule force agissant sur l’arc AB est le poids W, qui est décomposé en deux forces, l’une normale à AB (Nn) et l’autre tangentielle (Tn).
  19. 19. Chapitre 2 : Méthodes de calculs de stabilité des glissements de terrain 19 Dans ces conditions, le moment résistant maximal est fourni par la valeur maximale que peut prendre la composante tangentielle de Rn, d’après la loi de coulomb, elle s’écrit : (𝑅 𝑛 ) 𝑡 𝑐𝑖. 𝐴𝐵 + 𝑁𝑛 . 𝑡𝑎𝑛𝜑𝑖 (2) La somme des moments pour toutes les tranches est : ∑ 𝑅 . (𝑐𝑖 𝐴𝐵 + 𝑁𝑛 𝑡𝑎𝑛 𝜑𝑖 𝑚=𝑛 𝑛=1 ) (3) Avec : m : nombre total de tranches, ci et φi : cohésion et angle de frottement de la couche dans laquelle est situé AB.L’expression du coefficient de sécurité Fs se réduit à : 𝐹𝑆 = ∑ (𝑐𝑖 . 𝐴𝐵 + 𝑁𝑛 . 𝑡𝑎𝑛𝜑𝑖)𝑛=𝑚 𝑛=1 ∑ 𝑇𝑛 𝑛=𝑚 𝑛=1 (4) En remplaçant AB ,Nn et Tn dans la formule (4) on obtient : 𝐹𝑠 = ∑ (𝑐𝑖 . 𝐴𝐵 + 𝑁𝑛. 𝑡𝑎𝑛𝜑𝑖)𝑛=𝑚 𝑛=1 ∑ 𝑤𝑠𝑖𝑛 𝛼𝑛=𝑚 𝑛=1 (5) Dans le Cas de l’existence de la nappe (B. Hubert et al, 2003) ;le coefficient Fs est donné par : 𝐹𝑠 = ∑ [𝑐𝑖 𝑏 cos 𝛼 + (𝑤 cos 𝛼 − 𝑢 . 𝑏 cos 𝛼 )𝑡𝑎𝑛𝜑𝑖 𝑛=𝑚 𝑛=1 ∑ 𝑤 sin 𝛼𝑛=𝑚 𝑛=1 (6) Avec : 𝑢 = 𝑍 𝑤 . 𝛾 𝑤 𝑢 : Pression interstitielle, 𝑍 𝑤 : hauteur d’eau, γw : poids volumique de l’eau. Figure 15: Découpage en tranches d’un talus. [2] a) Décomposition complète b) Hypothèse de Fellenius Figure 16: Forces agissant sur la tranche n. [6]
  20. 20. Chapitre 2 : Méthodes de calculs de stabilité des glissements de terrain 20 2.2.2 Méthode des tranches de Bishop simplifiée En 1954, Bishop a apporté une amélioration à la méthode de Fellenius, et ceci en considérant que, pour toute tranche étudiée, 01  nn VV ce qui permet de considérer les efforts inter- tranches horizontaux uniquement. Le coefficient de sécurité Fs s’exprime par cette méthode comme suit : 𝐹𝑆 = ( 1 ∑ 𝑤 sin 𝛼𝑛=𝑚 𝑛=1 ) . ∑ ( 𝑊 − 𝑢 𝑛 . 𝑏) 𝑡𝑎𝑛𝜑𝑖 + 𝑐𝑖 . 𝑏 cos 𝛼 + sin 𝛼 . tan 𝜑𝑖 𝐹𝑠 𝑛=𝑚 𝑛=1 (7) Tous les termes sont connus et Fs est calculé par itérations successives, la première itération est faite en adoptant, comme valeur Fs0, le coefficient de sécurité obtenu par la méthode de Fellenius. La méthode simplifiée de Bishop est généralement utilisée avec traitement par ordinateur. On a vu comment calculer le coefficient de sécurité Fs pour un cercle donné à priori. Pour connaître Fs réel d’un talus, il faut définir le cercle donnant la valeur minimale de Fs, c’est en effet, le long de cette surface de glissement que la rupture se produira [6]. 2.2.3 Méthode des caractéristiques de contraintes Dans ce type de méthode, l’état limite est atteint en tout point du bloc glissant, le sol ailleurs étant en équilibre surabondant. On y traite en générale des surfaces planes, et le problème consiste à calculer la surcharge ou la géométrie du talus causant un équilibre limite généralisé dans la surface fixée à priori. Ce concept ignore d’ailleurs la notion du facteur de sécurité et nécessite le recours à l’ordinateur pour la résolution des équations de l’équilibre limites. Bien que cette approche, due à Sokolovski(1960) n’est pas bien développée, l’avenir est plutôt prometteur pour elle [7]. 2.2.4 Méthode des éléments finis La méthode des éléments finis permet de discrétiser le plan vertical du talus en des éléments caractérisés par un comportement élasto-plastique, et à propriétés physiques variables dans l’espace. Cette méthode ne tient pas compte de la notion du facteur de sécurité et se propose d’évaluer les contraintes et déformations aux nœuds des éléments. Le calcul peut être mené avec tout programme général d’éléments finis, ou avec les logiciels spécialisés dans la modélisation géotechnique, tels que le Plaxis, Cesar Crisp [7]. 3 Choix de la valeur du coefficient de sécurité dans le calcul de stabilité Le facteur de sécurité minimal FS adopté est assez rarement inférieur à 1,5. Il peut quelquefois être égal à 2, voire à 2.5 pour des ouvrages dont la stabilité doit être garantie à tout prix (grand risque pour les personnes, site exceptionnel), ou pour des méthodes dont l’incertitude est grande (analyse en contrainte totale avec risque d’erreur sur la valeur de la cohésion drainée Cu). Pour certains sites peu importants ou pour certains ouvrages courants, et lorsqu’il n’y a pas de risque pour la vie humaine, on peut accepter des valeurs plus faibles pendant un moment très court ou pour des fréquences faibles : 1.1 à 1.2, mais pour pouvoir se rapprocher ainsi de 1, c’est-à-dire de la rupture, il faut être sûr de la validité des hypothèses et des paramètres adoptés, ce qui est souvent difficile en géotechnique. La définition des seuils des facteurs de sécurité dépend de l’approche adoptée, des fréquences de sollicitations de l’ouvrage en question et du risque créé par la rupture. En condition normale, Fellenius propose un seuil égal à 1.25, alors que FS = 1.5 pour Bishop (l’approche de Fellenius est plus conservatoire que celle de Bishop).
  21. 21. Chapitre 2 : Méthodes de calculs de stabilité des glissements de terrain 21 4 Conclusion La stabilité des pentes est habituellement analysée par des méthodes d’équilibre limite, ces méthodes de calcul supposent que le terrain se comporte comme un solide qui obéit aux lois classique de la rupture par cisaillement. Le facteur de sécurité est défini comme le rapport entre la résistance au cisaillement et l’effort de cisaillement requis pour l’équilibre de la pente. Chaque méthode emploie les propriétés mécaniques et physiques de sol. Pour choisir une méthode de calcul, on doit exploiter les paramètres défini au préalable, dans le but d’apprécier la marge de sécurité du versant vis-à-vis de la rupture et d’identifier la zone instable.
  22. 22. Chapitre 3 : Méthodes de confortement des glissements de terrain 22 Chapitre03 Méthodes de confortement des glissements de terrain 1 Introduction Face à un problème de stabilité, une première solution consiste à s’affranchir des mouvements de la zone 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 mouvements), soit adaptant le mode de construction de sorte que les fondations soient dissociées du sol en mouvement. 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 ci-après. Lorsqu’il s’agit de dimensionner un dispositif de confortement préventif, on recommande de prendre un coefficient de sécurité F = 1,5 pour l’ouvrage en service. Dans une intervention de réparation après glissement, si le calage des caractéristiques mécanique 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 F = 1,5 [8]. Figure 17: Isolation des appuis d’un viaduc : fondation sur pieux protégés par des viroles métalliques
  23. 23. Chapitre 3 : Méthodes de confortement des glissements de terrain 23 2 Terrassements 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 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 dimensionnant. Figure 18: la bute de pied [9] 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. Les ouvrages ainsi dimensionnés, en plus de leur fonction « poids », peuvent assurer un drainage du massif. Aussi utilise-t-on en général un matériau drainant. Figure 19: Calcul de stabilité d’une butée de pied : différentes surfaces de rupture à prendre en compte.
  24. 24. Chapitre 3 : Méthodes de confortement des glissements de terrain 24 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 modification de géométrie en tête. On peut également substituer le matériau terrassé par un matériau léger (polystyrène, matériau à structure alvéolaire,…). Figure 20: allégement en tête [9] 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. Figure 11: Reprofilage [9] 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. Figure 22: Adoucissement de la pente [9]
  25. 25. Chapitre 3 : Méthodes de confortement des glissements de terrain 25 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. 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. Figure 23: Substitution partielle [9] 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. En cas de risque, il est préférable de travailler par plots de faible largeur et de ne pas maintenir de fouilles ouvertes pendant une longue période. 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. 3 Dispositifs de drainage 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. C’est donc en termes de diminution de pression interstitielle, qu’il faut évaluer l’efficacité d’un dispositif de drainage. Les différentes techniques qui peuvent être mises en œuvre 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).
  26. 26. Chapitre 3 : Méthodes de confortement des glissements de terrain 26 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. 3.1 Collecte et canalisation des eaux de surface L’objectif est de limiter les inaltérations 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. 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,…). 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. Figure 24: Coupe type d’une tranchée drainante [9] 3.3 Drains subhorizontaux Lorsque les contraintes d’accessibilité du site ou les conditions de circulation interdisent la réalisation de tranchées, la réalisation de drains subhorizontaux peut permettre de diminuer les pressions interstitielles et de décharger des aquifères localisés. La technique consiste à réaliser de nombreux forages avec une faible pente sur l’horizontale (2o à 5o ) et à y placer des tubes crépines [8]. Ces tubes sont généralement en PVC (50 à 80 mm de diamètre), parfois en acier
  27. 27. Chapitre 3 : Méthodes de confortement des glissements de terrain 27 lorsque de grandes déformations sont susceptibles de se produire. Un dispositif de captage des eaux recueillies dans les drains avec un exutoire adapté complète l’ensemble. Les drains subhorizontaux sont disposés en un ou plusieurs faisceaux ou plus simplement en lignes. Cette technique s’emploie dans de nombreuses configurations de glissement et dans de nombreuses formations géologiques. Cependant, les terrains très peu perméables s’y prêtent mal ; en effet, le rayon d’action des drains est dans ce cas très faible. Les drains subhorizontaux permettent en particulier de drainer des couches et des poches aquifères, éventuellement en charge, et des circulations d’eau localisées (dans des fractures, dans des couches de faible épaisseur). Le bon fonctionnement des drains nécessite :  Une protection contre le gel à la sortie des drains  Une lutte contre le colmatage (utilisation de jets d’eau sous pression, d’acide oxalique pour dissoudre des dépôts calcaires,…)  Un entretien du système de collecte des eaux d’exhaure www.sigra.com.au Figure 25: drains subhorizontaux 3.4 Drains verticaux, galeries drainantes Les puits drainants équipés de pompes, installés en ligne, constituent un écran drainant, à condition bien sûr que la maintenance soit correctement assurée. Le forage de drains subhorizontaux depuis le fond de puits de gros diamètre permet d’accroître leur rayon d’action. Les drains-siphons sont des forages verticaux équipés d’un système d’évacuation de l’eau par siphonage vers un point bas du versant (de cote inférieure à celle du fond de forage). 4 Introduction d’éléments résistants On entend par éléments résistants les structures telles que :  murs de soutènement ;  tirants d’ancrage et murs ancrés ;  clouages par des barres, des micropieux ;  rangées de pieux, de barrettes ou de profilés métalliques.
  28. 28. Chapitre 3 : Méthodes de confortement des glissements de terrain 28 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 œuvre. 4.1 Ouvrages de soutènement Les ouvrages rigides ne sont pas les mieux adaptés à la stabilisation des mouvements de terrain, du fait de leur incompatibilité avec toute déformation; en outre, le dimensionnement doit prendre en compte les efforts très importants engendrés par le mouvement. Lorsque l’ouvrage est correctement ancré et suffisamment résistant vis-à-vis des efforts qui lui sont appliqués, il est fixe. La pratique est de dimensionner l’ouvrage en prenant en compte un effort limite de butée du sol en amont, qui est l’effort maximal apporté par les masses en mouvement (la déformation du sol étant une compression). Les ouvrages souples sont des structures obtenues à partir de gabions, de murs cellulaires, ou de sol renforcé par des fils, par armatures synthétiques ou métalliques, par nappes de géotextiles, par grilles métalliques ou synthétiques. Ces ouvrages fonctionnent comme les massifs poids décrits ci-dessus. On les dimensionne en deux phases : vis-à-vis de la stabilité interne selon une méthode propre à chacune des techniques, et vis-à-vis de la stabilité externe ainsi que décrit précédemment. Ces techniques, qui admettent les déformations du sol, sont utilisées nettement plus couramment que les murs rigides. 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 multi-torons 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 [8].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 Le premier point nécessite la réalisation d’une étude de stabilité. Dans le cas d’un glissement à trois blocs, comme représenté sur la figure suivante; Figure 26: Stabilisation par ancrages précontraints : dimensionnement d’un tirant à l’aide d’un modèle à trois blocs [8].
  29. 29. Chapitre 3 : Méthodes de confortement des glissements de terrain 29 Les calculs sont assez simples et peuvent être conduits de la façon suivante. La masse instable peut être assimilée au bloc ABCD avec un état de poussée sur AB (force P) et de butée sur CD (force B). Si l’on suppose que le terrain est homogène et sec, le coefficient de sécurité initial est donné par : 𝐹 = 𝐶′ 𝑙 + (𝑊 𝑐𝑜𝑠𝛽 + 𝐵𝑠𝑖𝑛𝛽 − 𝑃𝑠𝑖𝑛𝛽)𝑡𝑎𝑛𝜑′ 𝑊𝑠𝑖𝑛𝛽 + 𝑃𝑐𝑜𝑠𝛽 − 𝐵𝑐𝑜𝑠𝛽 = 𝑛𝑢𝑚é𝑟𝑎𝑡𝑒𝑢𝑟 𝑎 𝑑é𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑡𝑒𝑢𝑟 𝑏 (8) Avec c ’ et φ ’ caractéristiques de cisaillement du sol. Si l’on applique un effort d’ancrage φ, le coefficient de sécurité devient : 𝐹 + ∆𝐹 = 𝑎 + ∅𝑐𝑜𝑠𝛿 𝑡𝑎𝑛𝜑′ 𝑏 − ∅𝑠𝑖𝑛𝛿 (9) Pour une valeur ∆F à atteindre, on peut minimiser l’effort d’ancrage en faisant varier l’inclinaison. L’effort Φ minimal est obtenu pour : 𝛿 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 𝐹 + ∆𝐹 𝑡𝑎𝑛𝜑′ (10) Il est prudent de se réserver la possibilité de venir reprendre la tension dans les tirants, aussi bien en cas d’augmentation que de diminution de celle-ci. Pour ce faire, il est judicieux de prévoir un suivi régulier des déformations du terrain (par le biais de tubes inclinométriques) et quelques cales dynamométriques pour la surveillance des tensions dans les tirants. 4.3 Renforcement par inclusions Le renforcement par inclusions a été largement employé durant les dernières années comme une technique de stabilisation des pentes instables. La raison en est qu’il est aisé et rapide à mettre en œuvre et qu’il n’affecte pas la géométrie du site. On distingue habituellement deux catégories d’inclusions, en fonction de l’inertie des armatures utilisées :  les clous et micropieux, constitués d’une armature de faible inertie (barres ou profilés métalliques par exemple) et d’un coulis d’injection, et placés obliquement ou verticalement  les pieux et barrettes (fûts de béton armé, viroles en acier remplies de béton), qui sont des éléments de grande rigidité, mis en place verticalement a) Clous et micropieux : La stabilisation d’un glissement de terrain par clouage repose sur le principe suivant : la partie supérieure du massif en mouvement engendre une déformation des clous ; les efforts qui en résultent sont transmis par les clous au substratum, qui s’oppose alors au mouvement. L’efficacité du clouage réside dans la mobilisation d’efforts de traction et de cisaillement dans le clou. Pour que ces efforts stabilisateurs soient mobilisés, il est nécessaire qu’il se produise des déplacements relatifs sol /clou. Le clouage a donc un effet progressif et des mouvements résiduels se produisent encore après le clouage.
  30. 30. Chapitre 3 : Méthodes de confortement des glissements de terrain 30 soffons.org Figure 27: Clouage d’un glissement Par ailleurs, on ne peut pas stabiliser par cette technique des glissements de grande ampleur, qui nécessiteraient l’introduction d’efforts considérables. Le dimensionnement d’un ouvrage de confortement par clouage se fera en justifiant une sécurité suffisante vis-à-vis des risques de rupture, qui se situent :  dans le clou (barre ou tube d’acier) par traction et /ou cisaillement ;  au contact sol /clou, dans la partie inférieure d’ancrage (arrachement du clou) ;  dans le sol, le long de la surface de rupture par insuffisance d’efforts apportés par les clous ;  et bien entendu dans le sol, pour des glissements en profondeur sous l’ouvrage (insuffisance de fiche des clous), ou en aval si le clouage est placé trop en amont sur le versant, ou en amont si le clouage est placé trop en aval sur le versant. On prend un coefficient de sécurité de 1,5 sur la résistance interne de l’armature en calculant la contrainte maximale susceptible d’être mobilisée en traction-cisaillement ; on utilise des barres de section supérieure pour tenir compte d’une éventuelle corrosion. L’effort tangentiel entre le sol et le clou (interaction sol /clou) est majoré par l’effort limite 𝑷𝒒s où 𝑷 est le périmètre du clou et 𝒒s le frottement latéral unitaire, lequel peut être évalué à partir d’essais d’arrachement ou d’essais pressiométriques ; là encore on prendra en compte un coefficient de sécurité de 1,5. b) Pieux et barrettes La stabilisation d’un glissement par des pieux ou des barrettes procède du même principe que précédemment. Mais, compte tenu de leur inertie importante, les pieux travaillent principalement en flexion/cisaillement quand les clous de faible inertie travaillent en traction/flexion. Généralement, on dispose deux ou trois rangées de pieux (tubes métalliques ou pieux en béton armé) dans le tiers central de la pente instable. Les risques de rupture d’un confortement par pieux ou barrettes se situent:
  31. 31. Chapitre 3 : Méthodes de confortement des glissements de terrain 31  dans le pieu par flexion/cisaillement  au contact sol /pieu, en sollicitation latérale du sol par le fût du pieu (plastification du sol)  dans le sol, le long de la surface de rupture, par insuffisance d’efforts apportés par les pieux  dans le sol, si un glissement se produit en profondeur sous l’ouvrage (insuffisance de fiche des pieux), en aval si le clouage est placé trop en amont sur le versant, en amont si le clouage est placé trop en aval sur le versant On prend un coefficient de sécurité de 1,5 sur la résistance interne du pieu en calculant la contrainte maximale susceptible d’être mobilisée en flexion/cisaillement. Le déplacement du sol en glissement mobilise latéralement le pieu qui oppose au sol une réaction. On considère en général que cette dernière est majorée par la pression limite mesurée à l’aide du pressiomètre Ménard : en prenant un coefficient de sécurité de 2, on limite la valeur de la pression latérale à𝑷l/2. Comme dans le cas du clouage, l’évaluation de la sécurité au glissement se fait en utilisant une méthode de calcul de stabilité de pente, dans laquelle on introduit les efforts apportés par les pieux. Soffons.org Figure 28: Pieux et barrettes 5 Conclusion Les techniques de confortements des glissements de terrain sont tés nombreuses. Elles doivent être adaptées aux conditions de site des phénomènes que l’on cherche à arrêter. Une fois la géométrie et les conditions de sol d’une pente ont été déterminé et évaluer, il reste qu’un choisir la méthode de renforcement adéquate. Le choix de la méthode de confortement dépend essentiellement des caractéristiques mécaniques et morphologiques des terrains instables, et du facteur de sécurité. Les méthodes de confortement peuvent intervenir en modifiant la géométrie du site, réalisation des drains, ou par introduction des éléments rigides (soutènements…).
  32. 32. Conclusion Générale 32 Conclusion Générale Les mouvements des terrains sont fréquents et constituent un risque permanent dans presque toutes les régions du monde, leurs étude et leurs surveillance doivent être une priorité en matière de catastrophe naturelles pour évité les pertes de vies humaine et bien matériels. Les causes de la rupture (glissements) sont favorisés par plusieurs facteurs dans on site :  L’action d’eau (pression interstitiels)  Les matériaux argileux qui constituent le versant avec des caractéristiques physique favorable aux mouvements de terrain.  Les déformations existantes dans le sol  Les aménagements, les travaux de déblaiements et le poids remblai  Le degré de la pente etc.…… Pour mieux cerner les problèmes des glissements de terrain les chercheurs on développés plusieurs méthodes de calcul de stabilité des pentes, comme la méthode (Fellenius, Bishop, éléments finis….). Après étude approfondie sur le glissement on doit choisir une méthode de confortement selon les solutions techniques envisagées pour assuré la stabilité de site et sont aménagement de confortement comme : Le changement de géométrie, réduire la hauteur du remblai, placé un système de drainage et la stabilisation par un rideau de pieux.
  33. 33. Conclusion Générale 33
  34. 34. Références bibliographiques 34 Références bibliographiques [1] : Filliat, G, (1981). La pratique des sols et des fondations. Ed. Moniteur. Paris, pp. 555-626. [2] : Gérard Philipponnat et Bertrand Hubert, (1997). Fondations et ouvrages en terre. Ed Eyrolles. Paris. [3] : Benaissa, A, (2003). Glissement de terrain, calcul de stabilité. Ed. O.P.U. (Alger). [4] : Filliat, G, (1981). La pratique des sols et des fondations. Ed. Moniteur. Paris, pp. 555-626. [5] : Costet, J., et Sanglerat, G, (1981). Cours pratique de mécanique des sols Tome 1 – Plasticité et calcul des tassements. Ed. Dunod. Paris [6] : Hubert, B, et Philipponnat, G, (2003). Fondations et ouvrages en terre. Ed. Eyrolles. Paris. [7] : Bouafia, A. (2009).conception et calcul des ouvrages géotechniques. Ed pages bleues. Algérie. [8] : Technique de l’ingénieure. Stabilité des pentes. C 254 [9] : J.L.Durville, G.Sève : stabilité des pentes (glissement en terrain meuble), technique de l’ingénieur

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