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- 1. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
1
DĂ©partement Ă©quipements
pour l'eau et l'environnement
Unité de recherche Erosion Torrentielle Neige
Avalanches
Ouvrages de protection contre les
risques naturels et ouvrages en sites
instables
Utilisation de matĂ©riaux grossiers â Renforcement par
géosynthétiques - Ouvrages de référence
Rapport dâĂ©tude
PĂŽle Grenoblois dâEtudes et de
Prévention des Risques Naturels
Conseil Général de l'IsÚre
octobre 00 Jean-Marc TACNET - Philippe GOTTELAND
- 2. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
2
Table des matiĂšres
1 ResumĂ© â ProblĂšmatique gĂ©nĂ©rale............................................ 5
2 Ouvrages de protection contre les Risques naturels.............. 6
2.1 Description des ouvrages ............................................................... 6
2.2 CritÚres de conception des ouvrages géotechniques de
protection contre les risques naturels................................................... 10
2.3 Conception des ouvrages ............................................................. 15
2.3.1 Etat des connaissances ............................................................ 15
2.3.2 Avantages-inconvénients des techniques de renforcement
par géosynthétiques............................................................................... 17
3 SynthÚse des différentes techniques employées pour le
renforcement des sols................................................................... 19
3.1 Historique de la technique ............................................................ 19
3.1.1 Le renforcement par géotextiles................................................ 20
3.1.2 Conditions de mise en Ćuvre ................................................... 24
3.1.3 Le renforcement par géogrilles.................................................. 25
3.1.4 La technique Pneusol................................................................ 27
3.1.5 Le renforcement par grillages ou par treillis métalliques ........... 28
3.1.6 Le renforcement par ancrage.................................................... 31
3.1.7 La Terre Armée ......................................................................... 32
3.2 Les différents parements .............................................................. 36
3.3 MĂ©thodes de dimensionnement ................................................... 46
3.3.1 Renforcement par géotextiles ................................................... 46
4 Etude de cas â Etudes paramĂ©triques .................................... 50
4.1 Etude du renforcement dâune plate-forme routiĂšre .................... 50
4.1.1 Présentation.............................................................................. 50
4.1.2 Etude de la stabilité externe...................................................... 52
4.1.3 Etude de la stabilité interne....................................................... 56
4.1.4 Estimation des coûts ................................................................. 58
4.1.5 Conclusions............................................................................... 60
4.2 Etude paramĂ©trique de la stabilitĂ© externe dâun remblai sur
terrain en pente ........................................................................................ 62
4.2.1 PrĂ©sentation de lâĂ©tude.............................................................. 62
4.2.2 RĂ©sultats ................................................................................... 63
4.2.3 Etude paramétrique en fonction de la profondeur D du
substratum ............................................................................................. 64
4.2.4 Interprétation des résultats........................................................ 67
4.2.5 Effet de la variation de la cohésion de la couche altérée .......... 67
4.2.6 Effet de la variation de lâangle de frottement de la couche
altérée 69
4.2.7 Conclusion ................................................................................ 74
5 Etude dâun Merlon Pare-blocs (cas de Crolles)...................... 75
5.1 RĂ©sultats modĂšlisation Cartage ................................................... 77
- 3. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
3
5.1.1 Influence de lâangle de frottement interne ................................. 78
5.1.2 Influence du coefficient de frottement du sol............................. 80
5.1.3 Influence de la cohésion............................................................ 81
5.1.4 Influence du poids volumique.................................................... 82
5.1.5 Influence des paramĂštres de modĂšlisation................................ 83
5.1.6 Influence du nombre de lits ....................................................... 84
5.1.7 Influence de la raideur du géotextile ......................................... 85
5.1.8 Influence des conditions dâaccrochage...................................... 86
5.2 Résultats modélisation Cartage ................................................... 87
6 Conclusion générale................................................................. 88
7 Bibliographie ............................................................................. 89
Table des illustrations
Figure 1 : exemple de géométrie de merlon pare-blocs réalisé à Crolles............................................... 6
Figure 2 : coupe schĂ©matique dâune protection de berge....................................................................... 7
Figure 3 : coupe schĂ©matique dâune digue avec fosse amont (chute de blocs) ..................................... 7
Figure 4 : coupe schĂ©matique dâune digue sans fosse amont (crues torrentielles, avalanches)............ 7
Figure 5 : ReprĂ©sentation schĂ©matique dâun barrage de sĂ©dimentation ................................................ 8
Figure 6 : principe dâutilisation de la technique de renforcement de fondation par gĂ©osynthĂ©tique ....... 9
Figure 7 : profils type de digues en fonction du contexte de risques naturels (crues torrentielles,
avalanches, chutes de blocs)......................................................................................................... 11
Figure 8 : Effets dâune avalanche sur un massif de sol renforcĂ© par gĂ©osynthĂ©tiques (clichĂ©s J.M.
Tacnet) ........................................................................................................................................... 15
Figure 9 : Influence des hypothÚses pour la détermination de la valeur du module de rigidité J (KN/m)
........................................................................................................................................................ 16
Figure 10 : Rampes de pyramides (dâaprĂšs Les bĂątisseurs des grandes pyramides, G. Goyon,
Pygmalion, 1990) ........................................................................................................................... 19
Figure 11 : comportement simplifiĂ© dâune inclusion Ă la traction........................................................... 22
Figure 12 : loi de frottement schĂ©matique Ă lâinterface sol/inclusion..................................................... 22
Figure 13 : Exemple de géogrille uniaxiale ........................................................................................... 25
Figure 14 : Imbrication des grains dans une géogrille rigide (à gauche) et souple (à droite)............... 26
Figure 15 : principe de mise en Ćuvre de la technique Terramesh ..................................................... 30
Figure 16 : RD 30 â Saint Hilaire du Touvet (vue du talus Ă conforter) ............................................... 51
Figure 17 : positionnement des centres des cercles étudiés ................................................................ 58
Figure 18 : Chantier de rĂ©alisation dâune digue pare-blocs (Commune de Crolles) ............................. 75
Figure 19 : GĂ©omĂ©trie du merlon rĂ©alisĂ© Ă Crolles â Juillet 2000 (ouvrage type de protection contre les
chutes de blocs) ............................................................................................................................. 75
Figure 20 : Géométrie de la digue pare-blocs (commune de Crolles) - cercles de glissement
considérés dans le cas de la justification par Cartage................................................................... 76
Figure 21 : courbe granulométrique du sol constitutif du merlon de Crolles......................................... 77
Figure 22 : augmentation de « lâindice de dĂ©formabilitĂ© » en fonction dâune diminution des paramĂštres
actifs ............................................................................................................................................... 86
Figure 23 : Variation du coefficient de sécurité F0 en focntion des paramÚtres du sol......................... 87
Tableaux
Tableau 1 : Spécificités de conception des ouvrages géotechniques de protection contre les
avalanches ..................................................................................................................................... 10
Tableau 2 : Spécificités de conception des ouvrages géotechniques de protection contre les crues
torrentielles..................................................................................................................................... 12
Tableau 3 : Spécificités de conception des ouvrages géotechniques de protection contre les chutes de
blocs ............................................................................................................................................... 13
Tableau 4 : AdĂ©quation des produits de renforcement Ă lâutilisation de sols Ă forte granularitĂ©........... 17
Tableau 5 : Tableau comparatif des différents types de parement....................................................... 18
Tableau 6 : principales fonctions des géotextiles.................................................................................. 20
- 4. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
4
Tableau 7 : classes de géotextiles (CFG) ............................................................................................. 21
Tableau 8 : Comparaison des différents produits géosynthétiques ...................................................... 21
Tableau 9 : valeurs dâangle de frottement sol/geotextile en fonction du coefficient de frottement et de
lâangle de frottement sol/sol ........................................................................................................... 23
- 5. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
5
1 RESUME â PROBLEMATIQUE GENERALE
Chaque année, les services techniques de l'Etat et des collectivités territoriales conçoivent
et rĂ©alisent des Ă©quipements de protection contre les risques naturels. Ils sont Ă©galement amenĂ©s Ă
reconstruire des équipements publics (routes, ouvrages d'art) endommagés par ces phénomÚnes
parce qu'ils étaient construits dans des zones exposées ou dans des contextes d'implantation
difficiles.
Ces réalisations liées à des aménagements routiers et des équipements de protection
contre les risques naturels en montagne impliquent souvent la réalisation d'ouvrages en remblai :
- des digues de protection contre les crues torrentielles (protection de berges, plages de
dépÎt), contre les avalanches, contre les chutes de blocs.
- des remblais de plate-forme routiĂšre construits dans des zones instables.
La conception de ces ouvrages répond à deux contraintes essentielles :
1) Pour que les dispositifs de protection soient efficaces, les concepteurs sont amenĂ©s Ă
rechercher un raidissement des pentes des talus permettant soit d'agir plus efficacement en vue de
l'arrĂȘt des masses solides en mouvement liĂ©es au phĂ©nomĂšne naturel (digues pare-blocs, digues
paravalanches), soit d'augmenter la capacité de stockage et diminuer l'emprise au sol des
équipements (digues de plage de dépÎt, digues longitudinales de protection de berges). De plus en
raison des pentes et du contexte géotechnique d'implantation des ouvrages, les versants de
montagne sont souvent instables et des dispositifs techniques pouvant absorber des déformations
sont alors recherchés.
2) Les difficultés d'accÚs aux sites ne permettent souvent pas d'effectuer
l'approvisionnement en matériau de remblai à partir des sources classiques (carriÚres) ou imposent
des coûts prohibitifs. La recherche de matériaux de remblai sur le site est alors une alternative
intéressante. Les sols constituant ces formations de pente (éboulis, moraines, dépÎts torrentiels)
appartiennent à la catégorie des sols grossiers et sont mal connus au niveau géotechnique.
Leur caractérisation mécanique, indispensable pour dimensionner les ouvrages géotechniques cités
ci-dessus, nécessite alors l'utilisation d'appareillages et de méthodologies non classiques.
Pour ces deux raisons, les techniques de renforcement de sols par géosynthétiques
peuvent ĂȘtre une solution intĂ©ressante. Le dimensionnement de ce type d'ouvrages diffĂšre de
remblais classiques en raisons des cas de charges appliqués, des matériaux utilisés et des méthodes
de calcul Ă mettre en Ćuvre. De plus, la diversitĂ© et la multiplicitĂ© des procĂ©dĂ©s rendent difficile le
choix de la technique la plus appropriĂ©e dans un contexte dâouvrages de protection contre les risques
naturels.
L'objectif opérationnel de l'étude proposée nous a conduit à rechercher une association avec
des services opĂ©rationnels chargĂ©s de la maĂźtrise d'Ćuvre d'ouvrages en remblai en sites difficiles de
montagne (Service des Routes du Conseil GĂ©nĂ©ral de lâIsĂšre, Service R.T.M). DiffĂ©rents partenaires
ont été contactés pour proposer des projets pouvant faire l'objet de variantes employant la
technique de renforcement de sols par gĂ©osynthĂ©tiques avec utilisation de sols hĂ©tĂ©rogĂšnes Ă
forte granulométrie prélevés sur le site.
La faisabilitĂ© et les conditions de mise en Ćuvre de cette technique ont Ă©tĂ© analysĂ©es dans deux
contextes :
âą rĂ©alisation dâune digue pare-blocs utilisant les techniques de sols renforcĂ©s, justifiĂ©e par la
nécessité de raidir la pente amont de la digue de protection pour une plus grande efficacité du
dispositif et la réutilisation du matériau du site ( matériau grossier) ;
- 6. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
6
âą rĂ©alisation dâun remblai routier sur versant instable avec utilisation de matĂ©riaux grossiers extraits
d'une plage de dépÎt torrentielle.
Ce projet comprend plusieurs volets qui sont détaillés dans ce rapport :
âą une analyse des techniques et procĂ©dĂ©s existants utilisables dans le cadre dâouvrages
géotechniques de protection contre les risques naturels ;
⹠l'étude des aspects spécifiques liés à l'utilisation des sols grossiers (torrents, formations de
pente) dans la réalisation d'ouvrages en sols renforcés (hypothÚses courantes caractéristiques
mécaniques de frottement sol/sol, sol/interface, démarche de dimensionnement )
⹠des études paramétriques réalisées sur un deux cas réels afin de comparer la faisabilité de
solutions utilisant des sols Ă forte granulomĂ©trie et tester lâinfluence des variations de paramĂštres
sur le dimensionnement.
2 OUVRAGES DE PROTECTION CONTRE LES RISQUES NATURELS
Cette Ă©tude vise Ă Ă©tudier les conditions dâutilisation des sols hĂ©tĂ©rogĂšnes Ă forte granulomĂ©trie dans
un contexte dâouvrages gĂ©otechniques renforcĂ©s rĂ©alisĂ©s en montagne dans le contexte des risques
naturels. Elle vise Ă analyser lâintĂ©rĂȘt de la technique, les conditions particuliĂšres de mise en Ćuvre et
ses limites actuelles.
2.1 Description des ouvrages
Les merlons de protection pare-blocs ont globalement les caractéristiques suivantes :
- hauteur : 4 Ă 12 m
- parements raidis (amont jusquâĂ 65°)
- parement amont en pneus, enrochementsâŠ
Figure 1 : exemple de géométrie de merlon pare-blocs réalisé à Crolles
~ 4 m
7 m
33 °
65 °
4 m
10 à 20 °
- 7. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
7
Les digues paravalanches (de dĂ©viation et dâarrĂȘt) ont globalement le mĂȘme profil. Leurs
caractéristiques dimensionnelles sont les suivantes :
- hauteur 5 à 15 m pour les digues de déviation
- hauteur 12 Ă 25 m pour les digues dâarrĂȘt
- parement aval à 33° en général
- parement amont entre 45° et 70° (lâidĂ©al est un parement perpendiculaire au terrain
amont, mais sâavĂšre souvent difficilement rĂ©alisable techniquement)
La géométrie type des ouvrages géotechniques utilisés dans le cadre des ouvrages de protection
contre les avalanches et les crues sont décrites sur les figures 2,3,4,5 :
Figure 2 : coupe schĂ©matique dâune protection de berge
Figure 3 : coupe schĂ©matique dâune digue avec fosse amont (chute de blocs)
Figure 4 : coupe schĂ©matique dâune digue sans fosse amont (crues torrentielles, avalanches)
Digue Volume de stockage résiduel disponible (remblai)
DĂ©pĂŽt existant
Sabot
Protection de berge
Digue
Surprofondeur (remblai)
Volume de stockage résiduel disponible
fosse
- 8. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
8
Figure 5 : ReprĂ©sentation schĂ©matique dâun barrage de sĂ©dimentation
Ouvrage Terminal
Rive gauche
A
Amont
B B
A
Coupe BB
Largeur de la zone de dépÎt
Largeur
Zone
Depot
Seuil amont de la
plage de dépÎt
Digue rive gauche
(représentation schématique)
Volume terrassé
- 9. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
9
T.N .
T.N .
1
2
O u vra g e su p Ă© rie u r
O u vra g e in fé rie u r
(m a ssif e n so l
re n fo rc Ă© )
b ĂȘ c he d 'a n c ra g e
p o utre p a ra fo u ille
(stru c tu re e n L c la ssiq ue )
Re n fo rc e m e n t sp Ă© c ifiq ue fo nd a tio n
Figure 6 : principe dâutilisation de la technique de renforcement de fondation par gĂ©osynthĂ©tique
Ce type dâouvrage pose un certain nombre de problĂšmes (transmission des efforts dans le massif,
contraintes sur le parement)
- 10. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers : Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
10
2.2 CritÚres de conception des ouvrages géotechniques de protection contre les risques naturels
Aléa Types
dâouvrages
CritĂšres de formes Conditions de
mise en Ćuvre
Nature des
sollicitations
Contraintes particuliĂšres
liĂ©es Ă lâalĂ©a
Autres
contraintes
Neige Digue dâarrĂȘt Parement amont sub-
vertical pour effet
freineur
La prĂ©sence dâune
fosse en amont de la
digue nâa que peu
dâeffet sur lâefficacitĂ© du
dispositif (la hauteur
utile ne doit pas
prendre en compte
cette fosse)
Tourne Parement incliné pour
les tournes
paravalanches
Tas freineur Sub-cĂŽnique ou
tronconique
Implantation
dans des zones
dâaccĂšs
difficiles
Utilisation des
matériaux du
site (sols
hĂ©tĂ©rogĂšnes Ă
forte
granulométrie)
Compactage
difficile (accĂšs
aux engins,
absence de
contrĂŽle
régulier de la
teneur en eau)
Dynamiques
(avalanches de neige,
choc de bloc)
Statiques (poussée de
la neige)
Direction dâimpact
variable en cas de
chocs de blocs
Présence éventuelle de
blocs de glace dans les
avalanches
Dans certains cas
particuliers, combinaison du
risque torrentiel et
avalanches (nécessité de
protection contre
lâaffouillement, implantation
particuliĂšre permettant
dâassurer lâĂ©vacuation des
eaux de ruissellement)
ImpossibilitĂ© dâentretien
durant lâhiver
Absence de plan
dâeau permanent
Risque lié à la
fonte des neiges
Drainage des eaux
de fonte à prévoir
Tableau 1 : Spécificités de conception des ouvrages géotechniques de protection contre les avalanches
- 11. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
11
Digue (contexte avalanche)
Digue (contexte crues torrentielles)
Merlon (contexte chute de blocs)
Figure 7 : profils type de digues en fonction du contexte de risques naturels (crues torrentielles,
avalanches, chutes de blocs)
Hauteur « utile »
Hauteur « utile »
Hauteur « utile »
redans
fosse Ă blocs
- 12. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers : Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
12
Aléa Types
dâouvrages
CritĂšres de formes Conditions de mise en
Ćuvre
Nature des
sollicitations
Contraintes
particuliĂšres liĂ©es Ă
lâalĂ©a
Autres
contraintes
Crues
torrentielles
Digue de plage
de dépÎt
Pas de contraintes
spĂ©cifiques relatives Ă
la pente du parement
NĂ©cessitĂ© dâune
protection contre
lâaffouillement
(enrochements,
gabions)
Implantation dans des
zones dâaccĂšs difficiles
Utilisation des matériaux
du site (hétérogénéité,
poinçonnement)
Compactage difficile
(accĂšs aux engins,
absence de contrĂŽle
régulier de la teneur en
eau)
Dynamiques (choc
de lave torrentielle)
Poussée
hydrostatique du
fluide
Impact sur le parement
Affouillement des pieds
de berges (compromis
Ă trouver entre la
déformabilité du
parement et la
rĂ©sistance Ă
lâaffouillement et
lâĂ©rosion)
Saturation du
remblai possible
(durée limitée le
plus souvent)
Digue de
protection de
berge
Pas de contraintes de
conception spécifiques
relatives Ă la pente du
parement. La réduction
de lâemprise permet
cependant
Poussée
hydrostatique du
fluide (liée à la
hauteur de
lâĂ©coulement)
affouillement
Fosse
dâaffouillement
Forme de la fosse
dâaffouillement proche
de la forme de la fosse
naturelle
Sous-pression
Ă©ventuelles
Affouillement sous et
entre les blocs
Tableau 2 : Spécificités de conception des ouvrages géotechniques de protection contre les crues torrentielles
- 13. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers : Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
13
Aléa Types
dâouvrages
CritĂšres de formes Conditions de mise en
Ćuvre
Nature des
sollicitations
Contraintes
particuliĂšres liĂ©es Ă
lâalĂ©a
Autres
contraintes
Chute de
blocs
Digue pare-blocs Parement vertical
obligatoire
La prĂ©sence dâune
fosse est favorable Ă
lâarrĂȘt des blocs
(lâefficacitĂ© augmente
avec sa largeur)
Implantation dans des zones
dâaccĂšs moyen Ă difficile
(proximité des enjeux)
Utilisation des matériaux du
site (hétérogénéité,
poinçonnement)
Compactage difficile (
absence de contrÎle régulier
de la teneur en eau)
Parement
Dans certains cas
particuliers, combinaison
du risque torrentiel et
avalanches (nécessité de
protection contre
lâaffouillement,
implantation particuliĂšre
permettant dâassurer
lâĂ©vacuation des eaux de
ruissellement)
Affouillement des
pieds de berges
(compromis Ă
trouver entre la
déformabilité du
parement et la
rĂ©sistance Ă
lâaffouillement et
lâĂ©rosion)
Couche
dâamortissement
sur galerie pare-
blocs
Matériau lùche
permettant
lâabsorption du choc
Poids volumique
faible recherché pour
Ă©viter de surcharger
la structure
AccĂšs difficile
Dynamiques
(impact)
Compactage du sol lors
des chocs nécessitant
une remise en Ă©tat aprĂšs
chaque Ă©vĂšnement
Tableau 3 : Spécificités de conception des ouvrages géotechniques de protection contre les chutes de blocs
- 15. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
15
2.3 Conception des ouvrages
2.3.1 Etat des connaissances
Lâobjectif global est dâamĂ©liorer les mĂ©thodes de conception des ouvrages gĂ©otechniques impliquant Ă
la fois des gĂ©osynthĂ©tiques et des sols hĂ©tĂ©rogĂšnes Ă forte granulomĂ©trie. A lâheure actuelle, les
techniques et mĂ©thodes de rĂ©alisation de ce type dâouvrages comportent encore un certain nombre de
lacunes.
Au niveau des produits :
Les essais réalisés sur les matériaux permettent souvent de ne caractériser que les produits eux-
mĂȘmes. Les caractĂ©ristiques de frottement entre le sol et lâinterface gĂ©osynthĂ©tique sont ainsi prises
en compte sur la base dâessais rĂ©alisĂ©s sur des matĂ©riaux Ă granulomĂ©trie limitĂ©e.
Au niveau des applications des techniques :
La mise en place de géosynthétiques dans les ouvrages vise à améliorer les caractéristiques
mécaniques des sols les constituant. Dans le cas des applications classiques du génie civil, les
charges appliquées sont quasi-statiques (verticales dans un contexte de chargement de type remblai,
horizontales pour des digues hydrauliques). Dans certains contextes liés aux risques naturels, les
phénomÚnes dynamiques peuvent induire des modes de fonctionnement nécessitant le recours à des
dispositions constructives particuliĂšres. On considĂšre habituellement que la stabilitĂ© de lâouvrage Ă
lâimpact nâest gĂ©nĂ©ralement pas un problĂšme pour les structures massives en terre. Il convient
nĂ©anmoins de vĂ©rifier la stabilitĂ© des nappes supĂ©rieures des massifs renforcĂ©s mis en Ćuvre dans le
cadre dâouvrages soumis Ă des sollicitations dynamiques.
Figure 8 : Effets dâune avalanche sur un massif de sol renforcĂ© par gĂ©osynthĂ©tiques (clichĂ©s J.M.
Tacnet)
ââ 1100 mm
ââ 55 mm
J
- 16. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
16
Au niveau de la conception et du dimensionnement des ouvrages :
Le dimensionnement du gĂ©osynthĂ©tique appliquĂ© au renforcement est basĂ© sur lâapplication de
coefficients de sécurité partiels au niveau de la résistance en traction du géotextile. Ces coefficients
prennent en compte les conditions de mise en Ćuvre (endommagement potentiel lors de la mise en
Ćuvre), le fluage du gĂ©otextile (dĂ©pendant du polymĂšre utilisĂ©), de la durĂ©e de vie escomptĂ©e pour
lâouvrage. Ils ne prĂ©sentent pas de valeurs spĂ©cifiques dans le cadre dâouvrages de protection contre
les risques naturels.
Au niveau des paramÚtres mécaniques de frottement du sol, le dimensionnement reste basé sur des
valeurs type. Les calculs sont rarement issus dâessais rĂ©alisĂ©s spĂ©cifiquement sur les matĂ©riaux mis
en Ćuvre. La prĂ©sence dâĂ©lĂ©ments grossiers dans les sols peut induire des diffĂ©rences notables au
niveau des coefficients de frottement Ă lâinterface sol/inclusion gĂ©osynthĂ©tique. Il apparaĂźt important de
disposer dâessais spĂ©cifiques de gĂ©osynthĂ©tiques au contact de sols Ă forte granulomĂ©trie. Ces essais
nécessitent cependant le recours à des appareillages non classiques.
Au-delà de la seule valeur résistance à la rupture, le module de rigidité J (KN/m) des géosynthétiques
est un paramÚtre essentiel de dimensionnement. Il intervient au niveau du calcul de la déformation
des armatures et du massif. Cette donnée est fournie par les différents fabricants (produits certifiés)
mais les critĂšres de dĂ©termination et les conditions dâessais sont rarement explicitĂ©s. La fourniture
des données relatives à la résistance à la traction et la déformation maximale fournit un premier
élément de comparaison. Elle ne permet cependant pas de déterminer la valeur de ce paramÚtre de
calcul.
Figure 9 : Influence des hypothÚses pour la détermination de la valeur du module de rigidité J (KN/m)
Dâautre part, les sollicitations dynamiques exercĂ©es par les alĂ©as sur les ouvrages gĂ©otechniques ne
sont pas prises en compte au niveau du dimensionnement. La stabilitĂ© interne nâest jamais vĂ©rifiĂ©e
sous cette hypothÚse. La prise en compte des sollicitations dynamiques pourrait conduire à privilégier
des solutions techniques de renforcement et des produits différents de ceux des applications
classiques. Par exemple, en cas de choc, la possibilité de reprise d'efforts de compression par effet de
« conteneurisation » des renforcements apparaĂźt intĂ©ressante. La conception dâune technique adaptĂ©e
Ă toutes les contraintes reste un enjeu fort.
Au niveau de la réalisation des ouvrages :
Un certain décalage parfois inévitable peut exister entre les prescriptions imposées par le fabricant, le
concepteur, le maĂźtre dâĆuvre et la rĂ©alitĂ© des caractĂ©ristiques mĂ©caniques et physiques
(granulomĂ©trie, angularitĂ©âŠ) des sols mis en Ćuvre. Lâinfluence de ces paramĂštres sur le
comportement global du sol reste à définir.
Au niveau de la maĂźtrise dâĆuvre :
Les calculs de prĂ©dimensionnement des ouvrages Ă©tablis au stade de lâavant-projet sur la base
dâhypothĂšses gĂ©nĂ©ralement favorable sont parfois utilisĂ©s sans actualisation et prise en compte des
paramĂštres de chantier.
Δ
Ï
J1
J2 J3
J3< J2 <J1
- 17. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
17
2.3.2 Avantages-inconvénients des techniques de renforcement par
géosynthétiques
De maniĂšre gĂ©nĂ©rale, lâavantage des techniques de renforcement des sols dans un contexte
dâouvrages de protection contre les risques naturels rĂ©side essentiellement dans la rĂ©duction de
lâemprise au sol des ouvrages et la possibilitĂ© dâutiliser les matĂ©riaux du site. Les inconvĂ©nients et
lacunes relatives restent cependant la méconnaissance du comportement des sols (à forte
granularitĂ©) et la modification et dĂ©gradation des caractĂ©ristiques dâinterface inclusions
gĂ©osynthĂ©tiques/sols grossiers. Le tableau ci-dessous propose une premiĂšre analyse de lâadĂ©quation
des produits géosynthétiques ou grillage au contexte des sols à forte granularité.
Nature du
matériau
Type Avantages (+) Inconvénients (-)
non-tissés
aiguilletés
Souplesse, adaptation Ă une
granulométrie grossiÚre
peu adaptés au contexte de
renforcement des sols
(sensibilité au
poinçonnement, fort
allongement)
durabilité ?
GĂ©ocomposite
(non-tissé et tissé)
Allongement plus faible
RÎle de séparation joué par le
géotextile non-tissé support
Endommagement (risque
dâarrachement des fibres de
renforts)
Durabilité ?
+ ou - ? effet de la perforation sans perte de matiÚre (répartition de
part et dâautre des blocs mais rĂ©duction de la surface de contact
fibres sols)
tissés
Forte rĂ©sistance mĂ©canique SensibilitĂ© Ă lâendommagement
durabilité
Géosynthétiques
géogrilles Forte résistance mécanique
Mobilisation de la pseudo-
cohésion (imbrication
grains/grille)
Rigidité
Mécanismes et caractérisation de la
mobilisation du frottement et/ou de
la pseudo-cohésion mal connue
grillage gabions Mise en place sur sol non
compacté comportant des
éléments grossiers
conseillée (festonnage)
DĂ©formation importante du grillage
(la présence de gros blocs
augmenterait la raideur mais cet
effet nâest pas quantifiĂ©)
Risque de corrosion
Lamelles
métalliques
Faible allongement Conditions restrictives sur la
granulométrie à utiliser
ParamĂštres de frottement mal
connus au contact de granulométrie
grossiĂšre
Mise en Ćuvre plus dĂ©licate
Risque de corrosion
Inclusionsmétalliques
Treillis soudé Rigidité si fort diamÚtre
permettant la transmission
partielle dâefforts de
compression
RigiditĂ© empĂȘchant lâadaptation aux
sols grossiers
La mobilisation des efforts dans le
sol se fait partiellement par
frottement (lâautre effet est mal
connu)
Tableau 4 : AdĂ©quation des produits de renforcement Ă lâutilisation de sols Ă forte granularitĂ©
- 18. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
18
Ordres de grandeur des coûts des techniques
A titre purement indicatif, le tableau ci-dessous donne quelques ordre de grandeur de coûts des
diffĂ©rentes techniques susceptibles dâĂȘtre utilisĂ©es en renforcement de sols dans le cadre de travaux
de protection contre les risques naturels (fourniture et pose, non compris matériau de remblai)
Technique Coût moyen en F. HT
/ m2
de parement
(fabricant)
Prix mini Prix maxi
GĂ©otextile (+ Ă©cran U.V.) 500
Terre Armée 550 375
Textomur 800
France-gabions 800
ArmaPneusol 1 rang 1100
1 rang 1000 304
Pneutex
2 rangs 1200 475 1400
Adaptation du type de parement au contexte des différents
aléasType de parement
crues torrentielles avalanches Blocs
Gabions X X X
Bloc bĂ©ton X X â pb. Impact ? -- â pb. impact
Enrochement libre X X -- â pb. impact
Enrochements
bétonnés
X X â pb. Impact ? -- â pb. impact
Pneus (PL) avec
béton
X X X
Pneus (PL)
végétalisé
-- â pb. Erosion
et affouillement
X X
Conteneurs -- â pb. Erosion
et affouillement
X X
X : adapté -- : inadapté
Tableau 5 : Tableau comparatif des différents types de parement
- 19. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
Cemagref â Lirigm 19
3 SYNTHESE DES DIFFERENTES TECHNIQUES EMPLOYEES POUR LE
RENFORCEMENT DES SOLS
Les distinctions entre les différentes techniques se font en fonction de :
⹠la nature des nappes ou inclusions de renforcement (géotextiles ou produits apparentés types
géogrilles, grillages métalliques, nappes métalliques ;
âą la nature du parement.
3.1 Historique de la technique
LâidĂ©e de renforcer les sols par inclusion nâest pas rĂ©cente. DĂšs lâancienne Egypte, les
bùtisseurs des Grandes Pyramides utilisaient des rampes renforcées empiriquement grùce à la mise
en place de lits de roseaux et aléatoirement de poutres en bois de palmier. Ces rampes étaient des
sortes de remblais provisoires pouvant atteindre 20 mĂštres de hauteur et servant Ă hisser les blocs
constitutifs de lâĂ©difice.
Figure 10 : Rampes de pyramides (dâaprĂšs Les bĂątisseurs des grandes pyramides, G.
Goyon, Pygmalion, 1990)
Aujourdâhui, les techniques de renforcement ont heureusement Ă©voluĂ© et de nouvelles mĂ©thodes de
calculs sont apparues et se sont affinées au cours des trente derniÚres années, en particulier depuis
lâavĂšnement de la Terre ArmĂ©e en 1963. Depuis lors, cette technique a largement Ă©tĂ© utilisĂ©e Ă travers
le monde avec pas moins de dix mille ouvrages (Fondations et Ouvrages en terre, G. Philipponat, B.
Hubert, éd. Eyrolles,1998) construits avec cette méthode.
ParallĂšlement, avec les progrĂšs de lâindustrie pĂ©trochimique se sont dĂ©veloppĂ©es les mĂ©thodes de
renforcement par gĂ©osynthĂ©tiques (gĂ©otextiles, gĂ©ogrilles,âŠ). La rĂ©alisation du premier ouvrage
renforcĂ© par gĂ©otextiles sur lâautoroute A15 date de 1971 (Puig et Blivet, 1973).
- 20. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
Cemagref â Lirigm 20
Enfin, des techniques alternatives sont apparues qui mettent en Ćuvre diffĂ©rents procĂ©dĂ©s :
renforcement par pneus usagĂ©s, par treillis mĂ©tallique, âŠ
3.1.1 Le renforcement par géotextiles
3.1.1.1 Généralités sur les géotextiles
Les géotextiles sont des produits textiles à bases de fibres polymÚres utilisés au contact du sol dans
le cadre dâapplications dans le domaine de la gĂ©otechnique et du gĂ©nie civil. Leurs domaines
dâutilisation sont trĂšs vastes et concernent aussi bien la gĂ©otechnique routiĂšre, les centres de
stockage de déchets, les aménagements hydrauliques, la stabilisation des sols et le renforcement des
fondations⊠Le tableau résume les principales fonctions des géotextiles ainsi que les critÚres
essentiels de dimensionnement.
Fonction Description Exemples Caractéristiques
essentielles pour
assurer la fonction
SĂ©paration Eviter lâinterpĂ©nĂ©tration de sols de
nature et de granulométrie
différente (en vue de maintenir
leurs performances initiales)
couches de forme
routiĂšres, voies
ferroviaires, remblais sur
sols compressibles
RĂ©sistance Ă la
traction, Ă la
perforation statique,
allongement
Filtration Assurer le passage de lâeau
perpendiculairement au plan de la
nappe en retenant les particules
de sol
Protection des drains
contre le colmatage,
couche de transition sous
enrochement
Permittivité
Ouverture de
filtration (Of)
Drainage Assurer le passage de lâeau dans
le plan de la nappe
Drainage sous
fondations, sous remblai,
au contact dâouvrage
(tunnels, mursâŠ)
Transmittivité
Renforcement AmĂ©liorer la rĂ©sistance dâun massif
de sol dans lequel il est inclus
Murs de soutĂšnements,
radiers sous chaussée,
fondations sur sols
compressibles
RĂ©sistance Ă la
traction,
allongement,
frottement
dâinterface
Protection Protéger une structure fragile
(géomembrane) contre des
éléments poinçonnants
Bassin de retenue,
parement de barrages,
digues
RĂ©sistance Ă la
perforation,
grammage
Lutte contre
lâĂ©rosion
Limiter les mouvements de
particules de sol en surface
causĂ©s par lâeau ou le vent
Protection de berges
(canaux, torrents), de
talus, cĂŽtes soumis Ă
lâĂ©rosion maritime et
Ă©olienne
CapacitĂ© Ă
permettre le
développement de
la végétation
Tableau 6 : principales fonctions des géotextiles
Les géosynthétiques regroupent en plus des géotextiles, les géogrilles, géocomposites, géocellules,
géonaturels dénommés produits apparentés.
- 21. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
21
Les gĂ©otextiles se classent en fonction de leurs propriĂ©tĂ©s caractĂ©ristiques telles que leur rĂ©sistance Ă
la traction, leur résistance au déchirement, leur permittivité, leur transmittivité ou encore leur ouverture
de filtration. Le comité français des géosynthétiques (CFG) a défini la classification décrite dans le
tableau 8 :
Tableau 7 : classes de géotextiles (CFG)
non-tissés
aiguilletés
tissés
PP/PEHD
tissés PET tissés
mono-
filament
géogrilles
PET
géogrilles
PP
grillage
gabions
RĂ©sistance Ă la
rupture
- * * * * * * * * * * * * * *
Allongement Ă
la rupture
- * * * * * * * * * * * * * *
Frottement * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
RĂ©sistance au
poinçonnement
(CBR)
* * * * * * * - * * * * * * * * * * * * *
Performances
Ă long terme
- * * * * * * * * * * * *
Durabilité
(résistance à la
corrosion, aux
UVâŠ)
* * * * * * * * - * * * * * * -
Perméabilité * - - * * * * * * * * * * * * * * *
Tableau 8 : Comparaison des différents produits géosynthétiques
Symbole Signification
**** TrÚs adapté
*** Bien adapté
** Moyennement adapté
* Peu adapté
- inadapté
PP : polypropylĂšne
PEHD : polyéthylÚne haute-densité
PET : polytĂ©rĂ©phtalate dâĂ©thylĂšne ou polyester
- 22. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
22
Outre leurs caractéristiques physiques et mécaniques initiales, la comparaison entre les différents
produits peut ĂȘtre faite sur la base de leur capacitĂ© Ă maintenir ces caractĂ©ristiques aprĂšs mise en
Ćuvre.
3.1.1.2 Caractéristiques des géosynthétiques
Une inclusion géosynthétique de renforcement doit remplir les deux fonctions suivantes:
⹠Avoir une bonne résistance à la rupture
âą mobiliser le frottement du sol
Le fonctionnement à la traction est caractérisé par son module de raideur en traction (J).
T : effort en traction
âl : dĂ©formation
Figure 11 : comportement simplifiĂ© dâune inclusion Ă la traction
Le comportement Ă lâinterface est caractĂ©risĂ© par la loi de frottement Ă©lastoplastique Ă lâinterface sol /
géosynthétique. Elle se présente schématiquement de la façon suivante :
Figure 12 : loi de frottement schĂ©matique Ă lâinterface sol/inclusion
gĂ©otextilesolc ââ
+= ÏÏÏ tan avec
sol
géotextilesol
f
Ï
Ï
Ï
tan
tan â
=
Ces deux aspects (comportement Ă la traction et interaction sol/inclusion) sont par exemple pris en
compte dans le programme de calcul de stabilité Cartage.
Ï
Ïp
Up
J [kN/m]
T (kN)
âl (m)
- 23. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
23
3.1.1.2.1 Coefficient de frottement fÏ
La majoritĂ© des valeurs du coefficient de frottement fÏ (
sol
iquegéosynthétsol
f
Ï
Ï
Ï
tan
tan â
= ) disponibles est
issue dâessais rĂ©alisĂ©s sur sable et gĂ©otextiles types. Quelques valeurs sont proposĂ©es par dĂ©faut
dans les codes de calcul. Ces coefficients varient entre 0,6 et 0,9 dans le cas des sols conventionnels
et lorsquâon utilise des gĂ©otextiles. Des valeurs trĂšs infĂ©rieures ont cependant pu ĂȘtre mises en
Ă©vidence lors dâessais spĂ©cifiques.
valeur du coefficient de
frottement fÏ
angle de frottement du sol angle de frottement sol-
géosynthétique
25 13
30 16
35 19
40 23
0,5
45 27
25 16
30 19
35 23
40 27
0,6
45 31
25 18
30 22
35 26
40 30
0,7
45 35
25 20
30 25
35 29
40 34
0,8
45 39
25 23
30 27
35 32
40 37
0,9
45 42
Tableau 9 : valeurs dâangle de frottement sol/geotextile en fonction du coefficient de frottement et de
lâangle de frottement sol/sol
En ce qui concerne les sols grossiers, les valeurs de fÏ sont difficilement accessibles, comme en
tĂ©moignent les rĂ©sultats dâessais sur sols grossiers (torrent du Rif-Fol). Les auteurs (Tacnet J.M.,
Gotteland P., Aboura A., 1999) trouvent des coefficients de frottement sol / géogrille (TSR 110) de
lâordre de 0,5. En revanche ce coefficient est de 0,7 pour le gĂ©otextile BDR 200 collĂ© sur plaque en
bois. Les conditions dâessais influent donc largement sur les rĂ©sultats.
Le jeu de valeurs de fÏ disponibles actuellement est insuffisant pour dimensionner des ouvrages en
sols grossiers. Des essais de cisaillement et de frottement dâinterfaces spĂ©cifiques doivent ĂȘtre
adaptés à la caractérisation du frottement entre les géosynthétiques et les sols à forte granularité.
- 24. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
24
3.1.1.2.2 RĂ©sistance Ă lâendommagement
Lâendommagement peut avoir lieu de diffĂ©rentes maniĂšres en fonction du type de gĂ©osynthĂ©tique
utilisĂ©, du type de sol, du compactage, de la prĂ©sence de branches ou de dĂ©brisâŠ
Des essais types permettant de comparer le comportement des différents produits face au
poinçonnement ou aux dĂ©chirures Ă©ventuelles peuvent ĂȘtre mis en Ćuvre suivant les spĂ©cificitĂ©s du
chantier.
Il semble ressortir de lâexpĂ©rience actuelle que les produits les plus rĂ©sistants Ă lâendommagement
sont, par ordre décroissant, les géogrilles, géotextiles tissés puis les non-tissés (fibres longues puis
courtes). Cet aspect devra ĂȘtre pris en considĂ©ration pour lâutilisation des sols grossiers
particuliÚrement agressifs mécaniquement.
3.1.2 Conditions de mise en Ćuvre
La mise en Ćuvre du gĂ©osynthĂ©tqiue se fait classiquement sur une couche de sol compactĂ©.
Lâinterface sol / gĂ©osynthĂ©tique est plane, ce qui peut en faire une surface de glissement prĂ©fĂ©rentielle
(fÏ < 1).
Lorsquâon utilise des sols grossiers (particuliĂšrement pour les matĂ©riaux provenant dâĂ©boulements), il
peut subsister des branches, des blocs anguleux qui poinçonnent le géotextile. Il est difficile de prévoir
si ce phĂ©nomĂšne contribue Ă lâancrage de la nappe dans le sol ou si au contraire cela nuit Ă la
résistance du produit.
Il serait donc intĂ©ressant dâĂ©tudier lâinfluence des poinçonnements sur les gĂ©otextiles (et notamment
sur les produits tissés) grùce à des essais spécifiques.
La mise en Ćuvre du gĂ©osynthĂ©tique sur un sol non compactĂ© (le compactage Ă©tant effectuĂ© aprĂšs
recouvrement par une nouvelle couche de remblai) permettrait le âfestonnageâ et apporterait un plus
en terme de frottement et dâancrage.
Par contre le compactage provoque un endommagement du géotextile plus important, surtout dans le
cas de sols Ă Ă©lĂ©ments anguleux. Lâeffet du compactage par rĂ©alisation de chargements rĂ©pĂ©tĂ©s sur
un sandwich sol / géosynthétique a été étudié (Gourc, 1982). Ces tests mettent en évidence une perte
de résistance à la traction de 5 à 35 % aprÚs compactage.
LâangularitĂ© des grains ne semble toutefois pas ĂȘtre le seul facteur dâendommagement. En effet les
étirements répétés subis par le géotextile à chaque passage du rouleau compresseur provoquent une
fatigue accĂ©lĂ©rĂ©e de ce dernier. Ceci est dâautant plus vrai que la diffĂ©rence de dĂ©formabilitĂ© entre le
sol et le renforcement est importante. La teneur en eau joue un rĂŽle essentiel.
- 25. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
25
3.1.3 Le renforcement par géogrilles
3.1.3.1 DĂ©finition et mode dâaction
Les géogrilles sont classées parmi les produits géosynthétiques. Elles se présentent
sous la forme de grilles monolithiques, tissées ou à fils soudés dont la maille peut avoir des
formes diverses. En particulier, on peut distinguer les géogrilles uniaxiales ayant une
résistance à la traction plus élevée dans une direction que dans la direction perpendiculaire et
dont la maille est allongĂ©e, et les gĂ©ogrilles biaxiales ayant la mĂȘme rĂ©sistance dans les deux
directions du maillage qui, dans ce cas, est carré. Sur la page suivante est présenté un
exemple de géogrille unixiale.
Dâautre part, le mode dâaction des gĂ©ogrilles nâest pas le mĂȘme que pour les
gĂ©otextiles classiques. En effet, les Ă©lĂ©ments du sol sâintroduisent dans la structure ouverte
des gĂ©ogrilles ce qui permet dâobtenir une transmission de contraintes non seulement par
frottement sol-géogrille mais aussi par autoblocage entre la grille et le remblai comme le
montre le second schéma de la page suivante pour une géogrille biaxiale rigide et une
géogrille biaxiale souple.
Figure 13 : Exemple de géogrille uniaxiale
- 26. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
26
Figure 14 : Imbrication des grains dans une géogrille rigide (à gauche) et souple (à droite)
Ce mode dâaction a pour effet dâobtenir une grande rĂ©sistance au glissement et de
rĂ©duire la longueur dâancrage des nappes de gĂ©ogrilles.
Dâautre part, la nature mĂȘme des gĂ©ogrilles fait que leur module dâĂ©lasticitĂ© est Ă©levĂ© ce qui gĂ©nĂšre
une grande résistance à la traction pour de faibles contraintes. En outre, le problÚme du fluage à long
terme est réduit en grande partie.
Leur surface de contact avec le sol est plus faible : lâancrage des gĂ©ogrilles se fait essentiellement par
le blocage dâĂ©lĂ©ments Ă lâintĂ©rieur des mailles. Ceci a pour effet dâaugmenter la cohĂ©sion entre les
grains. On peut ainsi obtenir des valeurs du coefficient de frottement fÏ >1 lors dâun essai de
cisaillement (Collios, 1981). Ce phĂ©nomĂšne dĂ©nommĂ© la âpseudo-cohĂ©sionâ (interlocking en anglais),
nécessite une bonne adéquation entre le diamÚtre moyen des grains et la taille de la maille. Les
meilleurs rĂ©sultats en ancrage semblent ĂȘtre obtenus pour des sols bien triĂ©s (Cu faible, granulomĂ©trie
uniforme) et pour des diamĂštres de maille de lâordre de 3 Ă 15 fois le D50.du matĂ©riau.
Selon certaines marques (doc. Tensar), le coefficient fÏ serait de 0,9 Ă 1 en prĂ©sence de roches
broyĂ©es ou de graves. Dâune maniĂšre gĂ©nĂ©rale les gĂ©ogrilles prĂ©sentent les caractĂ©ristiques
suivantes :
âą avantages :
- bonne rĂ©sistance Ă lâendommagement
- excellente perméabilité (colmatage impossible)
⹠inconvénients
- peu de souplesse en flexion
- recouvrement important conseillé (Tensar préconise 1,5 m)
Les géogrilles se différencient selon leur matériau constitutif et selon leur mode de fabrication. Elles
peuvent donc ĂȘtre :
- thermoformées
- extrudées
- sous forme de bandes extrudées soudées
- tissées
- poinçonnées
- 27. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
27
Il est important de noter quâune grille Ă mailles souples et dĂ©formables favorise lâimbrication des grains
(interlocking) dans le maillage et donc augmente sensiblement la capacitĂ© dâancrage du produit (dans
certaines conditions de granulométrie difficile à déterminer précisément). Le comportement
mĂ©canique dĂ©pend surtout du matĂ©riau constitutif de la gĂ©ogrille. De maniĂšre gĂ©nĂ©rale, peu dâessais
et de préconisations correspondent au contexte des sols à forte granulométrie.
3.1.3.2 GĂ©ogrilles PP, PEHD
âą Conditions restrictives
- pH compris entre 2 et 12
- Ne pas utiliser en présence de sulfates dans le sol
- Ne pas utiliser en présence de métaux de transition
âą Avantages
- faible endommagement Ă la mise en Ćuvre (par exemple, coefficient de sĂ©curitĂ©
Tensar de 1,2 si Dmax=100 mm et D50 = 30 mm)
- Utilisation Ă (presque) tous les pH rencontrĂ©s dans lâenvironnement
⹠Inconvénients
- comportement relativement médiocre au fluage surtout pour le prolypropylÚne (PP)
(coefficient de sécurité Tensar de 2,3 sur PEHD uniaxiale et de 4 su PP biaxiale)
- la résistance à une exposition aux UV est mal connue.
3.1.3.3 GĂ©ogrilles PET
âą Conditions restrictives
- pH compris entre 3 et 9 (utilisation recommandée à des pH compris entre 5 et 8 )
- Ne pas utiliser avec des sols calcaires
- Ne pas utiliser avec des sols traités à la chaux ou au ciment
âą Avantages
- trÚs bon comportement en fluage (coefficient de sécurité Tensar de 1,75)
⹠Inconvénients
- Endommagement assez important lors de la mise en Ćuvre (coefficient de sĂ©curitĂ©
Tensar de 1,5 Ă 1,7 suivant revĂȘtement PVC ou Acrylic si Dmax=100 mm et d50 = 30
mm)
- Prix
3.1.4 La technique Pneusol
Cette technique diffĂšre du procĂ©dĂ© Pneutex par le fait que le renforcement nâest plus
assuré par des nappes géotextiles mais par des niveaux de pneumatiques usagés de
véhicules légers, reliés entre eux par sangles polyester ou attaches métalliques et dont les
flancs sont entiÚrement découpés comme le montre le schéma ci-dessous :
- 28. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
28
Cette solution avait Ă©tĂ© envisagĂ©e en 1989 pour lâouvrage dâAigueblanche, mais sont
prix de 1200 F hors taxe par mÚtre carré de parement était prohibitif par rapport à la technique
Pneutex (740 F H.T.). Ce prix Ă©levĂ© sâexplique par un temps de mise en Ćuvre plus grand dĂ»
à la difficulté de confectionner les nappes de pneus VL par rapport au déroulement aisé de
nappes de géotextiles.
3.1.5 Le renforcement par grillages ou par treillis métalliques
Le renforcement par treillis mĂ©talliques sâapparente Ă la technique Pneutex, les
géotextiles étant remplacés par des treillis. Cette technique est appelée Armapneusol et a
lâavantage dâĂȘtre utilisable avec des sols contenant de trĂšs gros Ă©lĂ©ments.
Une autre technique consiste Ă mettre en Ćuvre des grillages sur lesquels le sol est
compactĂ©. Câest le systĂšme Terramesh dont le parement est en gabions. Une technique
dérivée (Terramesh Vert) permet une revégétalisation du parement grillagé. On peut noter que
pour le remplissage des gabions, les gros Ă©lĂ©ments issus de lâĂ©crĂȘtage des matĂ©riaux de
torrent pourraient ĂȘtre utilisĂ©s, Ă condition quâils soient eux-mĂȘmes Ă©crĂȘtĂ©s pour supprimer les
trÚs gros éléments. La résistance du grillage en traction avoisine les 45 kN/m. La mise en
Ćuvre de la technique Terramesh est dĂ©crite sur la page suivante.
Les techniques de renforcement peuvent ĂȘtre utilisĂ©es en association avec un parement de gabions,
des nappes de grillage dâacier tressĂ© Ă mailles hexagonales (procĂ©dĂ© Terramesh). De part sa
structure, la résistance à la traction du grillage est plutÎt unidirectionnelle (parallÚlement au tresses).
Lâacier est galvanisĂ© puis gainĂ© par du PVC , afin de le prĂ©server de la corrosion.
Lâavantage principal de cette technique par rapport aux gĂ©ogrilles conventionnelles est la
dĂ©formabilitĂ© de lâinclusion qui permet sa mise en place sur sol non compactĂ©. Le frottement
mobilisable est ainsi augmenté grùce au phénomÚne de festonnage. Le remplissage des mailles par
les Ă©lĂ©ments du sol a tendance Ă les prĂ©server dâune Ă©longation trop importante.
⹠Matériau de remblai :
Le matériau de remblai doit posséder les caractéristiques suivantes :
- La fraction < 75 ”m ne doit pas excĂ©der 15 % (jusquâĂ 20 % si lâangle de frottement est
suffisant)
- La fraction < 100 mm doit ĂȘtre dâau moins 90 %
- Dmax = 250 mm
A noter quâune granulomĂ©trie du remblai comprise Ă 100 % entre 0,02 et 6 mm procure les meilleurs
rĂ©sultats tant en terme dâancrage quâen terme de protection du revĂȘtement du grillage. Les matĂ©riaux
ayant des caractéristiques mécaniques suffisantes mais ne répondant pas à ces critÚres ne seront
pas utilisés. Ces recommandations sont destinées à garantir un comportement du massif renforcé
constant, quelles que soient les variations de la teneur en eau qui peuvent survenir tout au long de la
- 29. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
29
vie de lâouvrage. La densitĂ© minimale requise pour le matĂ©riau est de 1800 kg/m3
, le taux de
compactage en tout point du massif devant ĂȘtre dâau moins 95 % de lâOptimum Proctor Normal.
Les matĂ©riaux doivent ĂȘtre mis en Ćuvre par couche de 25 Ă 30 cm, le compactage Ă©tant rĂ©alisĂ©
parallÚlement au parement. A proximité du parement (1 m), celui-ci sera effectué au rouleau manuel
ou Ă la plaque vibrante.
Les remblais ne doivent pas comporter de terre végétale, de matiÚres putrescibles ou de déchets
domestiques. Les dĂ©chets industriels rĂ©pondant aux critĂšres ci-dessus peuvent ĂȘtre utilisĂ©s sous
rĂ©serve dâĂ©tude complĂ©mentaire.
Lâangle de frottement interne du matĂ©riau doit ĂȘtre dâau moins 28 Ă 30°.
⹠caractéristiques mécaniques du remblai renforcé
Si les conditions prĂ©cĂ©dentes sont respectĂ©es, lâangle de frottement interne du remblai sera dâau
moins 36 °. Des essais dâancrage ont Ă©tĂ© rĂ©alisĂ©s en Australie (New South Wales University,
Canberra) sur du sable fin, considéré comme le matériau le plus défavorable. Le coefficient
dâeffilement mesurĂ© Cs = Tamax/A/Ïn = 2 tan Ï* (Ï effectif Ă lâinterface) Ă©tait de 0,91 (soit Ï* = 24,5 °)
pour le sable fin compactĂ© et de 0.61 (soit Ï* = 17 °) pour le mĂȘme matĂ©riau non compactĂ©.
- 30. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
30
Figure 15 : principe de mise en Ćuvre de la technique Terramesh
La technique de renforcement du sol par grillage métallique semble adaptée mais mobilise le sol
diffĂ©remment des gĂ©osynthĂ©tiques classiques. Les mĂ©thodes dâessais courantes apparaissent ainsi
assez mal adaptĂ©es. Par exemple, lâessai de cisaillement direct ne convient pas (ou sâavĂšrerait
difficilement exploitable) pour lâĂ©tude du comportement dâinclusions qui ne seraient pas situĂ©es
exactement dans le plan de cisaillement .
- 31. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
31
âą Avantages
- Bonne dĂ©formabilitĂ© en flexion de lâinclusion donc bonne capacitĂ© dâancrage
- Mise en Ćuvre possible (et mĂȘme conseillĂ©e) sur sol non compactĂ©
- La prĂ©sence dâĂ©lĂ©ments grossiers augmente globalement la raideur de lâinclusion
- Large gamme de sols utilisables
⹠Inconvénients
- Résistance à la rupture limitée (~ 45 kN/m)
- Déformation non négligeable à la rupture (200 à 280 % pour le grillage vide) ; toutefois
lâintercalation des Ă©lĂ©ments de sol dans les mailles du grillage amĂ©liore la raideur des
nappes.
- Sensibilité à la corrosion (pH mini = 5)
Dans le cas dâutilisation de gabions, le matĂ©riau de remplissage sera effectuĂ© autant que possible par
des matĂ©riaux durs, insensibles Ă lâeau, non Ă©volutifs et surtout non gĂ©lifs (important en contexte
montagnard). Une densitĂ© minimale de 2,3 t/mÂČ est conseillĂ©e.
3.1.6 Le renforcement par ancrage
Il sâagit de renforcer le sol par des barres mĂ©talliques au bout desquelles sont placĂ©s
des blocs dâancrage. Le renforcement est ainsi assurĂ© par frottement ainsi que par contre-
butée. Les barres ont une section ronde pour réduire la surface soumise à la corrosion et sont
liĂ©es au parement composĂ© dâĂ©cailles en bĂ©ton.
Une autre technique consiste à lier chaque élément préfabriqué en béton à une butée
dâancrage par lâintermĂ©diaire dâune bande en polymĂšre :
- 32. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
32
3.1.7 La Terre Armée
3.1.7.1 DĂ©finition
La Terre Armée fut mise au point par H. VIDAL en 1963. Cette technique de renforcement de remblais
consiste en lâassociation de trois Ă©lĂ©ments principaux Ă savoir :
âą un sol plus ou moins frottant constituant la majeure partie du remblai et
devant posséder un certain nombre de caractéristiques mécaniques
âą des inclusions horizontales et linĂ©aires appelĂ©es âłarmaturesâł qui jouent
le rĂŽle dâĂ©lĂ©ments de renforcement
âą un parement, anciennement mĂ©tallique, aujourdâhui plutĂŽt constituĂ©
dâĂ©lĂ©ments bĂ©ton prĂ©fabriquĂ©s (Ă©cailles), dont la fonction mĂ©canique est
trÚs limitée
Principe dâun massif en Terre ArmĂ©e
3.1.7.2 Le parement
Le parement est la face apparente du remblai renforcĂ©. Il nâa quâune fonction limitĂ©e dans le
renforcement. Ses fonctions sont les suivantes :
âą protĂ©ger le massif de toute agression extĂ©rieure et en particulier de lâĂ©rosion
superficielle
⹠résister aux efforts dus aux poussées des terres
- 33. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
33
âą Ă©viter les ruptures locales pouvant affecter le remblai
âą dâun point de vue purement esthĂ©tique amĂ©liorer lâapparence extĂ©rieure de
lâouvrage (surtout pour les parements en Ă©cailles).
Trois types de parements existent :
âą le parement mĂ©tallique, qui aujourdâhui nâest plus employĂ©. Pour information,
il sâagissait dâĂ©lĂ©ments cylindriques Ă section semi-elliptique
⹠le parement en écailles de béton, qui est trÚs largement répandu. Les
écailles sont des plaques de béton cruciformes, non ferraillées, ayant pour
dimensions 1,5 x 1,5 mĂštres et un poids moyen de 700 kg. Le lien entre les
écailles constituant le parement est assuré par des goujons et des joints
compressibles entre écailles superposées autorisent la déformabilité du
parement dans un plan vertical. De plus, les Ă©cailles possĂšdent un certain jeu
entre elles ce qui donne au parement une certaine souplesse. Ceci permet en
particulier la construction de parements courbes.
⹠Enfin, de plus en plus utilisé, le parement TERRATREL en treillis métallique
auquel sont attachées les armatures de renforcement et qui permet une végétalisation
du parement. Une gĂ©ogrille ou un gĂ©otextile non tissĂ© peut lui ĂȘtre associĂ©.
- 34. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
34
Il apparaĂźt clairement que les deux premiers types de parement existant nâautorise en aucun cas la
construction dâouvrage de protection contre les phĂ©nomĂšnes naturels (chutes de blocs,
avalanches,âŠ) en raison de leur sensibilitĂ© Ă lâimpact mais ils peuvent tout Ă fait convenir pour des
remblais de renforcement de route en zone instable par exemple.
3.1.7.3 Les armatures
Les armatures se présentent sous la forme de bandes plus ou moins larges (5 à 10 cm), de faible
épaisseur (quelques millimÚtres), souvent crénelées pour assurer un frottement plus important avec le
sol Ă renforcer. Suivant les cas dâapplication, elles peuvent ĂȘtre constituĂ©es en :
âą acier inoxydable
âą alliage dâaluminium
⹠acier doux galvanisé
âą des polymĂšres
Dans la plupart des cas, on utilise un acier doux galvanisĂ©. La technique mettant en Ćuvre des
bandes en polymĂšre est nommĂ©e âłFreyssisolâł. Les armatures sont alors composĂ©es de fibres en
polyester gainĂ©es dâune couverture de polyĂ©thylĂšne.
Il existe deux types dâarmatures mĂ©talliques :
âą les armatures lisses pour lesquelles lâangle de frottement sol-inclusion Ïg nâest
jamais supĂ©rieur Ă lâangle de frottement interne Ï du sol
âą les armatures rugueuses dites âłhaute-adhĂ©renceâł pour lesquelles lâangle Ïg peut
ĂȘtre supĂ©rieur Ă Ï. Ces armatures prĂ©sentent des crĂ©nelures qui ont pour effet
lâaugmentation de la valeur de Ï
3.1.7.4 Mise en oeuvre
La construction dâun ouvrage en Terre ArmĂ©e implique le respect de conditions de mise en Ćuvre
spécifiques (cf. norme NFP 94-221, Ouvrage en sols rapportés renforcés par armatures ou nappes
peu extensibles et souples)
La technique de mise en Ćuvre employĂ©e correspond Ă la construction par niveaux successifs du
massif renforcé. Pour chaque niveau, les étapes suivantes sont à suivre :
âą mise en place dâun niveau dâĂ©lĂ©ments du parement
âą pose dâarmatures parallĂšles et rĂ©guliĂšrement espacĂ©es
âą ancrage des armatures au parement par lâintermĂ©diaire dâun boulonnage
âą remblaiement
âą compactage de la couche de sol
- 35. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
35
Ces opĂ©rations sont rĂ©pĂ©tĂ©es pour chaque niveau de lâouvrage.
3.1.7.5 Restrictions dâutilisation
La mise en Ćuvre dâun ouvrage en Terre ArmĂ©e est soumise Ă un certain nombre de restrictions
concernant plus particuliÚrement la granulométrie du matériau employé ainsi que les conditions de
terrassement.
Les rÚgles relatives à la granulométrie sont les suivantes :
⹠le poids de la fraction fine du matériau (éléments inférieurs à 80 ”m) ne doit pas excéder 15%
⹠les éléments grossiers supérieurs à 100 mm ne doivent pas excéder 25%
âą le sol ne doit comporter aucun Ă©lĂ©ment dâune taille supĂ©rieure Ă 250 mm
âą Le sol employĂ© devra possĂ©der une granulomĂ©trie uniforme (Dans le cas oĂč le coefficient
dâuniformitĂ© Cu (Cu = D60/D10) est infĂ©rieur Ă 2, il est nĂ©cessaire de lâintĂ©grer dans le
dimensionnement.
Les deux tableaux suivants dĂ©finissent lâutilisation dâun sol dans un massif en Terre ArmĂ©e. Le
premier tableau valide ou non un matériau en fonction du pourcentage de passant à 80 ”m et 15 ”m,
du type dâarmature utilisĂ© et de lâangle de frottement interne du sol :
Le second tableau définit la plage de granulométrie utilisable :
- 36. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
36
3.2 Les différents parements
Les parements mis en Ćuvre pour des ouvrages renforcĂ©s par gĂ©otextiles sont trĂšs
nombreux. On peut citer par exemple :
3.2.1.1 Parement géotextile
le parement en gĂ©otextile qui consiste Ă rabattre les nappes entre chaque niveau dâarmature
Il existe divers types de coffrages. Sur la page suivante se trouvent les schémas de mise en
Ćuvre pour un coffrage amovible. AprĂšs mise en place du coffrage (1), le gĂ©otextile est dĂ©posĂ© de
telle sorte que lâon ait en rĂ©serve une petite longueur de nappe au parement. Puis, le remblaiement et
le compactage une fois rĂ©alisĂ©s (3), cette surlongueur est rabattue (4) et le coffrage est remontĂ© dâun
niveau (5) et ainsi de suite.
Le principal désavantage de ce type de parement est que la partie visible des nappes doit
ĂȘtre traitĂ©e vis-Ă -vis des rayons ultraviolets auxquels les gĂ©otextiles sont trĂšs sensibles.
- 37. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
37
3.2.1.2 Parement en éléments préfabriqués
Les Ă©lĂ©ments prĂ©fabriquĂ©s sont des cellules plus ou moins creuses, de gĂ©omĂ©trie variĂ©e que lâon
remplit si nĂ©cessaire de matĂ©riau. Les nappes de renforcement sont protĂ©gĂ©es mais lâouvrage perd de
sa déformabilité et le coût du parement est élevé. On trouvera ci-dessous quelques exemples
dâĂ©lĂ©ments prĂ©fabriquĂ©s et en page suivante un exemple dâouvrage rĂ©alisĂ© avec un parement en
éléments poids préfabriqués servant de coffrage perdu.
- 38. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
38
3.2.1.3 Parement en terre végétale (avec renforts)
Des parements en terre vĂ©gĂ©tale peuvent ĂȘtre recherchĂ©s avec un objectif supplĂ©mentaire de
protection contre lâĂ©rosion par gĂ©ogrille ou par produits gĂ©otextiles alvĂ©olaires (procĂ©dĂ© Armater). Le
géotextile de renfort est bien protégé mais la pente maximale autorisée pour ce genre de parement
nâest que de 45° (avec renforcement de type gĂ©ogrille ou par alvĂ©oles dâArmater) voire 2/3 en
lâabsence de renforts.
Le procédé Armater consiste à mettre en place des éléments alvéolaires en géotextile remplis de terre
végétale.
- 39. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
39
le parement utilisant des conteneurs souples en géotextiles ou en conteneurs de type gabions.
Pour ce procédé, les conteneurs sont remplis de matériau granulaire et servent de
coffrage perdu lors de lâĂ©dification du massif armĂ©. La dĂ©formabilitĂ© de lâouvrage est
conservée mais la géométrie du parement est imparfaite et peu esthétique. Cependant, en
enveloppant les conteneurs par les nappes de renfort comme pour le mur réalisé sur la
corniche de Trouville-sur-Mer (76), le résultat est tout à fait acceptable. Dans ce cas, une
protection contre les ultraviolets est à prévoir.
⹠le parement en pneumatiques usagés.
Ce procédé appelé Pneutex consiste, pour le parement, à superposer deux rangées
de pneus usagés poids lourds entre deux nappes de renforcement successives. La largeur de
ces pneus est de 33 cm et leur flanc supérieur est découpé afin de faciliter leur remplissage.
Le géotextile est lié au parement par pinçage entre les pneus.
- 40. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
40
Cette technique a été employée à Aigueblanche sur le chantier de la déviation de la
route nationale 90 entre Albertville et Moutiers pour la construction dâun merlon pare-blocs de
7 m de hauteur et de 5 m de largeur en tĂȘte. Le parement amont devait ĂȘtre raidi Ă 60°.
Pour cet ouvrage, un géotextile tissé polyester 80/80 fourni par UCO France a été
choisi. Le sol de remblai est composĂ© dâĂ©boulis de granulomĂ©trie 0/200 prĂ©sentant des
éléments parfois anguleux et un angle de frottement sol-géotextile entre 30 et 33°. Ainsi, ce
type de sol semble aussi agressif quâun matĂ©riau de torrent pour lequel les Ă©lĂ©ments anguleux
sont nombreux et lâangle dâinterface varie autour de 31° (torrent du Manival).
Trois planches dâessais ont Ă©tĂ© conçues avec trois gĂ©otextiles distincts (Notex GX01,
UCO 150/60, Propex 9B/10766/300) pour contrĂŽler une bonne mise en Ćuvre et pour vĂ©rifier
que les produits employĂ©s ne sâendommageaient pas trop lors du compactage. Il sâest avĂ©rĂ©
que les dégradations observées étaient mineures.
Construit en 1989, le prix hors taxe par mĂštre carrĂ© de parement sâĂ©levait Ă 740 F
contre 1200 F pour une solution Pneusol (cf. paragraphe XX). Cette technique est donc
intĂ©ressante dâun point de vue Ă©conomique.
- 41. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
41
Dâun point de vue mĂ©canique, ces parements en pneus permettent une bonne
absorption des impacts et sont donc bien adaptĂ©s Ă un contexte dâouvrages de protection
contre les chutes de blocs. Le paragraphe ci-dessous compare les deux techniques
essentielles mettant en Ćuvre des parements en pneus :
Pneutex
1 ou 2 rangĂ©es influent peu sur la stabilitĂ© dâensemble
La mise en place de 2 rangées de pneus permet par contre une meilleure absorption des chocs et une
réparation éventuelle. Cette solution présente donc une meilleure sécurité en terme de
fonctionnement et dâentretien de lâouvrage.
Le choix de solution technique faisant appel à une seule rangée de pneus devrait entraßner une
surĂ©paisseur de la digue pour pallier la rĂ©duction dâeffet amortisseur.
Armapneusol
Avantages
Les armatures métalliques présentent a priori une plus grande durabilité dans le temps et les
mĂ©canismes rĂ©gissant lâĂ©volution de leurs caractĂ©ristiques mĂ©caniques sont connus (seule la
rĂ©duction de section liĂ©e Ă une corrosion influe sur le diamĂštre et donc sur la rĂ©sistance de lâarmature)
La rigiditĂ© permet de rĂ©partir un effort dâimpact dans lâensemble de la structure.
La rĂ©sistance des armatures les rend moins sensible aux conditions de mise en Ćuvre (pas de
sensibilité au poinçonnement).
Accrochage au parement par frottement entre les armatures et les pneus (?).
Inconvénients
Le mécanisme de mobilisation de la résistance par contact avec le sol est mal connu (part du
frottement, de lâimbrication entre les grains et lâarmature ?). Si lâon considĂšre que le frottement est
prĂ©dominant, la rigiditĂ© des armatures est un facteur limitant (impossibilitĂ© dâadaptation aux conditions
de terrain).
âą Le parement Textomur
Ce parement associe à la fois un treillis métallique, un produit textile non tissé servant
à la revégétalisation et un géotextile de renforcement en polyester lui aussi non tissé. Le
textile de revĂ©gĂ©talisation qui recouvre lâintĂ©rieur du treillis a pour rĂŽle de protĂ©ger le parement
contre lâĂ©rosion de lâeau et du vent et de permettre aux vĂ©gĂ©taux de sây fixer.
- 42. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
42
âą parement en gabions
Les gabions sont des conteneurs en grillage métallique dont les mailles mesurent 6, 8
ou 10 cm de largeur. Ces conteneurs sont remplis de cailloux dont la taille minimale est de 1,5
fois la taille de la maille utilisée et dont la taille maximale est de 2,5 fois la taille de la maille.
Le grillage est fabriquĂ© en acier galvanisĂ©, en acier recouvert dâune pellicule de PVC, en
alliage aluminium-zinc ou en acier inoxydable.
GĂ©otextile de renforcement
Treillis métallique
Textile de végétalisation
Gabions
Attaches GĂ©ogrilles
- 43. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
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⹠le parement en treillis métallique (procédé Mécamur)
Cette technique emploie un treillis métallique en parement auquel est attaché une géogrille biaxiale
comme le montre le schéma ci-dessus.
⹠le parement géogrille de type Terra Bloc
Ce procĂ©dĂ© consiste Ă former de blocs triangulaires entourĂ©s dâun grillage mĂ©tallique. Une gĂ©ogrille
biaxiale entoure le prisme et forme une boucle qui permet la mise en place de ce prisme. La boucle
est alors rabattue et la géogrille déployée est remblayée.
- 44. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
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A) géogrille biaxiale ; B) gazon ; C) grillage métallique ; D) sol ; E) boucle
âą le parement en gabions
Les gabions sont des conteneurs en grillage métallique dont les mailles mesurent 6, 8
ou 10 cm de largeur. Ces conteneurs sont remplis de cailloux dont la taille minimale est de 1,5
fois la taille de la maille utilisée et dont la taille maximale est de 2,5 fois la taille de la maille.
Le grillage est fabriquĂ© en acier galvanisĂ©, en acier recouvert dâune pellicule de PVC, en
alliage aluminium-zinc ou en acier inoxydable.
⹠le parement en treillis métallique (procédé Mécamur)
Gabions
Attaches GĂ©ogrilles
- 45. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
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Cette technique emploie un treillis métallique en parement auquel est attaché une géogrille biaxiale
comme le montre le schéma ci-dessus.
⹠le parement géogrille de type Terra Bloc
Ce procĂ©dĂ© consiste Ă former de blocs triangulaires entourĂ©s dâun grillage mĂ©tallique. Une gĂ©ogrille
biaxiale entoure le prisme et forme une boucle qui permet la mise en place de ce prisme. La boucle
est alors rabattue et la géogrille déployée est remblayée.
A) géogrille biaxiale ; B) gazon ; C) grillage métallique ; D) sol ; E) boucle
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46
3.2.1.4 Gabions
Cette technique semble parfaitement adaptée aux trois types de constructions requis dans le domaine
des risques naturels. Elle est souvent associée à des nappes de renfort du remblai. Les gabions
permettent de mettre en place des parements raides avec des matériaux grossiers, et ce, avec un
matériel réduit (une pelle mécanique suffit).
⹠Matériau de remplissage
La granulomĂ©trie du matĂ©riau de remplissage ne doit pas excĂ©der 250 mm, lâidĂ©al Ă©tant dâutiliser des
éléments compris entre 125 et 200 mm. Un faible pourcentage de fines est autorisé (moins de 5 %.de
particules inférieures à 70 ”m). En cas de carence en gros éléments, le matériau le plus grossier est
placĂ© sur les faces et le plus fin sert Ă remplir lâintĂ©rieur du gabion.
âą Dispositions particuliĂšres
Dans le cas de pentes raides ( â„ 1:1,5), des fondations peuvent ĂȘtre coulĂ©es en place si le substratum
ne sâĂ©rode pas facilement. Si le substratum est facilement Ă©rodable, la mise en place dâun tablier anti-
Ă©rosion permettra aux gabions dâĂ©pouser le profil du lit du torrent.
Dans le cas dâouvrage de protection de berges, en contexte torrentiel, il est possible dâimpermĂ©abiliser
les gabions par un enduit de sable et de bitume. Ceci permet dâautre part de protĂ©ger le grillage contre
lâabrasion et la corrosion.
âą Avantages
- Rapidité de mise an place
- structure dĂ©formable (meilleure tenue aux impacts, stabilisation de glissement âŠ)
- parement raide ( 1:1,5 Ă 1:2 )
- végétalisation possible
⹠Inconvénients
- sensibilité à la corrosion (pH ℠5)
- sensibilitĂ© Ă lâabrasion (ex : usure par une eau chargĂ©e en particules)
- en prĂ©sence de fluide (eau ou neige), existence dâune âvitesse critiqueâ qui met en
mouvement les Ă©lĂ©ments Ă lâintĂ©rieur des compartiments
- fragilitĂ© potentielle du grillage en cas dâimpact de blocs
3.3 MĂ©thodes de dimensionnement
3.3.1 Renforcement par géotextiles
3.3.1.1 Principe de dimensionnement des ouvrages renforcés par géotextiles
- 47. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
47
Comme pour les ouvrages en Terre Armée, une vérification de la stabilité externe
(stabilité au glissement par rapport à la base, stabilité au poinçonnement, stabilité globale
rotationnelle) sâimpose (cf. III.2.8).
Quant à la stabilité interne au massif, plusieurs méthodes existent : méthode de
lâĂ©quilibre global, mĂ©thode double blocs, mĂ©thode de lâĂ©quilibre local, mĂ©thode des tranches
(Bishop simplifiée, perturbations, Fellenius) ou encore méthode en déplacements.
Nous nous intéresserons à cette derniÚre méthode sur laquelle repose le calcul du
programme Cartage qui a été utilisé pour dimensionner les nappes de renfort dans la partie IV
du présent document.
Cette méthode tient compte du caractÚre extensible des géotextiles et permet de
déterminer les efforts mobilisés dans chaque nappe. Elle associe en fait une méthode des
tranches (perturbations) Ă une mĂ©thode dâĂ©quilibre local. Le dimensionnement se fait en trois
Ă©tapes.
PremiĂšre Ă©tape
Il sâagit de dĂ©terminer en premier lieu le champ des dĂ©placements le long de la surface de calcul
considĂ©rĂ©e ce qui permet dâĂ©valuer la dĂ©formation dans les gĂ©otextiles. Les dĂ©placements locaux sont
reliĂ©s entre eux et au dĂ©placement en tĂȘte de lâouvrage. On considĂšre un dĂ©placement en tĂȘte critique
du remblai au-delĂ duquel il ne rĂ©pond plus aux exigences dâutilisation de lâouvrage.
DeuxiĂšme Ă©tape
Les déplacements locaux déterminés lors de la premiÚre étape engendrent une
traction dans les géotextiles due à leur élongation. Cet effort est calculé à partir des lois de
comportement des gĂ©otextiles en traction et du comportement dâinterface sol-gĂ©otextile
(frottement).
TroisiĂšme Ă©tape
Une fois les efforts dĂ©terminĂ©s au niveau de lâintersection entre la surface de calcul et
des nappes de renforcement, ils sont introduits dans les trois Ă©quations dâĂ©quilibre statique du
massif en prenant les hypothÚses de la méthode des Perturbations.
A partir du coefficient de sécurité désiré sur les caractéristiques de résistance au
cisaillement du sol, les efforts dans les géotextiles au droit de la surface de calcul ainsi que le
coefficient de sécurité en ancrage sont évalués.
3.3.1.2 Prise en compte de coefficients de sécurité pour le calcul de la tension admissible
dans les géotextiles
La tension admissible Tf doit ĂȘtre rĂ©duite pour diffĂ©rentes raisons :
- 48. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
48
suivant la nature du polymÚre constituant ses fibres du géotextile et la durée de service attendue, le
géotextile sera plus ou moins sensible au fluage. Cela sera pris en compte pour le calcul de la tension
admissible en introduisant un coefficient de sĂ©curitĂ© Ff sur le fluage que lâon choisira dans le tableau
ci-dessous.
Suivant lâagressivitĂ© du sol, le gĂ©otextile est sujet Ă un endommagement plus ou moins important lors
du compactage. Des essais dâendommagement sont donc Ă prĂ©voir pour Ă©valuer les pertes de
rĂ©sistance. En lâabsence de tels essais, on choisira les coefficients de sĂ©curitĂ© suivant :
Sol peu agressif Fc = 1,1
Sol trĂšs agressif Fc = 1,5
Le comportement dans le temps des géotextiles est à la fois influencé par leur exposition aux
ultraviolets ainsi que par la température et par les conditions physico-chimiques dans le sol. Pour
prendre en considération ces facteurs, un coefficient de sécurité est introduit :
Ouvrage provisoire Fenv = 1
Ouvrage définitif Fenv = 1,1
La tension admissible sera alors calculée en considérant ces coefficients de sécurité
ainsi quâun coefficient Fm sur la mĂ©thode de calcul employĂ©e :
menvcf
f
FFFF
T
T
...
=
3.3.1.3 Principe de dimensionnement de la Terre Armée
La justification de la stabilité est faite à deux niveaux :
⹠analyse de la stabilité externe au niveau de la stabilité au poinçonnement (vérification de la
mobilisation de la capacité portante de la fondation), la stabilité au glissement. Pour ce type
dâouvrages souples, la ruine de lâouvrage par renversement est peu probable.
- 49. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
49
âą lâanalyse de la stabilitĂ© interne permet de sâassurer que les armatures ont une rĂ©sistance en
traction et une longueur dans la zone dâancrage (zone passive ou rĂ©sistante) suffisantes. Dans le
cadre dâun prĂ©dimensionnement, pour un ouvrage de hauteur H, la longueur L des armatures est
déterminée arbitrairement avec HL .7,0>
- 50. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
50
4 ETUDE DE CAS â ETUDES PARAMETRIQUES
Différentes études ont été menées pour :
âą analyser les conditions dâapplication de la technique de renforcement de sols utilisant des sols Ă
forte granulométrie à un ouvrage réel ;
âą fournir des Ă©lĂ©ments dâapprĂ©ciation de lâinfluence des paramĂštres mĂ©caniques dans les calculs de
dimensionnement.
Dans un premier temps, nous nous intĂ©resserons Ă lâĂ©tude du renforcement de plate-forme routiĂšre
sur la RD 30 prÚs de Saint-Hilaire-du-Touvet, puis, nous mÚnerons deux études paramétriques
portant sur :
âą la stabilitĂ© externe dâun massif renforcĂ© situĂ© en zone montagneuse ;
⹠un merlon de protection contre les chutes de blocs situé sur la commune du Gua.
4.1 Etude du renforcement dâune plate-forme routiĂšre
4.1.1 Présentation
LâĂ©tude dâun glissement affectant le talus aval de la route dĂ©partementale n° 30 a Ă©tĂ©
proposée. Cette route est la seule reliant les communes de Saint-Pancrasse et de Saint-
Hilaire-du-Touvet. Elle revĂȘt un intĂ©rĂȘt Ă©conomique particuliĂšrement important. Une remise Ă
niveau de la plate-forme routiĂšre par mise en Ćuvre dâun remblai armĂ© paraĂźt ĂȘtre une
solution intĂ©ressante. Le secteur de lâĂ©tude est dâautant plus intĂ©ressant quâil se trouve Ă
proximité des plages de dépÎt du ruisseau de la Gorgette et du torrent des Bressons,
susceptibles de fournir les matériaux de remblai nécessaires.
Le glissement affecte les matériaux de couvertures (moraines) reposant sur un
substratum marneux. LâĂ©tude a Ă©tĂ© conduite sur les bases des reconnaissances
gĂ©otechniques rĂ©alisĂ©es par lâentreprise IMSRN de Montbonnot. Les caractĂ©ristiques
géomécaniques des marnes et des moraines en place ainsi que la morphologie du site ont été
reprises sur les conclusions de ces reconnaissances.
En premiÚre approche, les caractéristiques mécaniques utilisées pour le matériau de remblai sont
issues du mĂ©moire de DEA de G. Saury (1997). portant sur lâ AmĂ©lioration de la connaissance des
caractéristiques mécaniques des sols de torrent, et plus précisément sur les matériaux provenant du
torrent du Manival.
- 51. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
51
Figure 16 : RD 30 â Saint Hilaire du Touvet (vue du talus Ă conforter)
Les données du problÚme sont les suivantes :
âą marnes : Îł = 25 kN/m3
c = 45 kPa
Ï = 45°
âą moraines : Îł = 20 kN/m3
c = 0 kPa
Ï = 30°
⹠matériaux grossiers : γ = 22 kN/m3
c = 30 Ă 45kPa
Ï = 45 Ă 55°
âą surcharge de 10 kN/m sur la route
âą longueur du remblai : L = 50 m
Les calculs pour lâĂ©tude de la stabilitĂ© globale ont Ă©tĂ© menĂ©s Ă lâaide du logiciel Talren.
Le prĂ©dimensionnement est calculĂ© Ă lâĂ©tat limite ultime avec les diffĂ©rents coefficients de
sécurité partiels suivants :
âą 1.05 sur le poids volumique,
⹠1 sur la cohésion des moraines et du remblai,
⹠1.5 sur la cohésion des marnes,
- 52. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
52
âą 1.2 sur lâangle de frottement,
âą 1.125 sur la mĂ©thode de calcul, en lâoccurrence la mĂ©thode de Bishop.
Le coefficient de sĂ©curitĂ© minimale doit ĂȘtre supĂ©rieur ou Ă©gal Ă 1.
Le calcul de la stabilité interne est réalisé avec le logiciel Cartage et permet de
dimensionner les nappes de renforcement.
4.1.2 Etude de la stabilité externe
Dans un premier temps, le massif renforcé repose sur les moraines. Trois profils ont
été définis.
⹠Le premier comporte deux redans et correspond à la géométrie ci-dessous :
- 53. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
53
âą Le deuxiĂšme profil nâa quâun redan :
âą Enfin, le troisiĂšme profil ne comporte lui aucun redan :
Pour chacun dâeux, la stabilitĂ© rotationnelle globale nâest pas assurĂ©e. En effet, les
coefficients relevés sont tous inférieurs à 1. Il semble que le poids du remblai (22 kN/m 3
)
surcharge les moraines sous-jacentes et déstabilise ainsi le talus.
- 54. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
54
4.1.2.1 Solutions techniques :
Afin de remédier à ce problÚme de stabilité externe, plusieurs solutions sont
envisageables :
âą un allĂšgement du matĂ©riau constitutif du remblai pour rĂ©duire lâeffet de la
pesanteur
âą un dĂ©caissement jusquâaux marnes constituant le substratum pour permettre au
massif de reposer sur une fondation de bonne qualité
⹠une solution originale potentielle associant le massif armé à la technique
Terramesh en pied de talus. Le remblai repose sur les marnes. La grille situĂ©e Ă
sa base est ancrée dans les marnes.
4.1.2.2 PremiĂšre variante : allĂšgement du remblai
Par exemple, cette solution consisterait à diminuer le poids volumique du remblai en plaçant
au sein mĂȘme du massif des rangĂ©es de pneus poids lourd usagĂ©s. Ceux-ci sont utilisĂ©s sans
ĂȘtre dĂ©flanquĂ©s. De cette maniĂšre, ils ne se remplissent pas en totalitĂ© et permettent un gain
de poids variant de 3 Ă 4 kN/m3
.
Cependant, dans le cas présent, une baisse du poids volumique
(18 et 14 kN/m3
) nâengendre pas une augmentation du coefficient de sĂ©curitĂ©. Celui-ci est
plutĂŽt stable. Le poids nâinfluence donc pas le coefficient de sĂ©curitĂ© dans le cas prĂ©sent.
Cette solution ne semble pas adaptée au problÚme posé.
Nos calculs montrent également que la stabilité globale de la variante n°2 (remblai
technique) proposée par IMS ne satisfait pas à la stabilité minimale avec un coefficient de
sécurité de 0,89 (cf. profil ci-dessous).
1
2
3
- 55. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
55
4.1.2.3 DeuxiĂšme variante : dĂ©caissement jusquâau substratum
Cette mĂ©thode doit permettre dâassurer la stabilitĂ© globale. En effet, il est difficilement
envisageable de considĂ©rer quâun cercle de rupture traverse le substratum dont les propriĂ©tĂ©s
mécaniques sont bonnes. La géométrie retenue est la suivante :
Un problĂšme demeure cependant. Le profil laisse apparaĂźtre une instabilitĂ© Ă lâamont
du décaissement lors de la phase travaux, le coefficient de sécurité minimale étant de 0,73
pour un calcul Ă court terme, câest-Ă -dire en prenant des coefficients de sĂ©curitĂ© partiels Ă©gaux
Ă 1.
Une premiÚre solution serait alors de conforter le talus en déblai, au niveau des
moraines, par un soutÚnement provisoire, ce qui pourrait se révéler onéreux.
Une seconde solution, plus Ă©conomique, consisterait en la construction du remblai en
plusieurs plots ce qui diminuerait les risques de rupture du décaissement amont. La rapidité
dâexĂ©cution dâun remblai peut justifier cette derniĂšre proposition, dâautant plus que
lâapprovisionnement en matĂ©riaux torrentiels nĂ©cessaire Ă lâĂ©dification de lâouvrage est facilitĂ©
par la proximité de plages de dépÎt.
4.1.2.4 TroisiĂšme variante : emploi de la technique Terramesh en pied de talus
LâintĂ©rĂȘt de cette alternative rĂ©side dans le fait que le dĂ©caissement prĂ©alable Ă la
construction de lâouvrage ne concernerait seulement que les moraines. On Ă©vite de cette
façon des travaux dâexcavation fort coĂ»teux dĂšs lors quâil sâagit de travail au rocher.
- 56. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
56
LâidĂ©e est de lier la base du remblai au substratum Ă lâaide dâun dispositif Terramesh :
le grillage est fixĂ© dans les marnes Ă lâamont du dĂ©caissement par un scellement susceptible
de mobiliser une tension, les gabions jouant le rĂŽle dâune longrine souple (liaison possible
entre gabions). Le remblai est par la suite monté classiquement en partie supérieure par plots.
Cette proposition innovante mĂ©riterait dâĂȘtre discutĂ©e.
Afin de dĂ©terminer lâeffort au point dâancrage dans le substratum, on peut utiliser
Cartage, en définissant la géométrie ci-dessus avec une nappe de renforcement en pied de
talus et en imposant des cercles de calcul passant par ce point dâancrage. Lâeffort maximal
calculĂ© par le logiciel en ce point est de 10 kN par mĂštre linĂ©aire dâouvrage. En dâautres
termes, si on réalise un ancrage tous les 2 mÚtres, chacun devra reprendre au moins 20 kN.
Cette valeur est tout-à -fait acceptable. Remarquons de plus que les grillages employés dans
cette technique ont une résistance moyenne à la rupture de 45 kN/m et donc résisteraient bien
Ă un effort de 10 kN/m..
4.1.3 Etude de la stabilité interne
La stabilitĂ© interne du massif est vĂ©rifiĂ©e au moyen du logiciel Cartage. Il sâagit de
dĂ©finir un certain nombre de cercles critiques passant Ă lâintĂ©rieur du massif renforcĂ© par
géosynthétiques et de déterminer la tension reprise par les renforcements ainsi que le
coefficient de sécurité en ancrage.
La gĂ©omĂ©trie Ă©tudiĂ©e sera celle de lâouvrage fondĂ© sur le substratum. Notons que le
calcul de la stabilité interne de la troisiÚme variante donne des valeurs de tensions inférieures
à celles trouvées ci-aprÚs. Les calculs ont été réalisés sur deux géotextiles de raideur J valant
respectivement 500 ou 1000 kN/m et sur une géogrille de raideur 1000 kN/m. Les hypothÚses
de calcul sont les suivantes :
⹠le renforcement est assuré par la mise en place de 12 lits de renforcement
espacĂ©s de 66 cm dans lâoptique dâun parement en pneus, de raideur J variant de
500 Ă 1000 kN/m et de 4 mĂštres de longueur chacun.
âą les propriĂ©tĂ©s dâinterface dĂ©pendent des matĂ©riaux utilisĂ©s. Pour un sol de torrent,
elles ont Ă©tĂ© Ă©valuĂ©es Ă partir dâessais rĂ©alisĂ©s sur les matĂ©riaux du torrent du
Manival (DEA, Grégoire Saury, 1997) et possÚdent les valeurs suivantes :
- 57. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
57
- géotextile :
( )
( )
69.0=
sol
géot
tg
tg
Ï
Ï
48.0=
sol
géot
c
c
- géogrille :
( )
( )
59.0=
sol
géog
tg
tg
Ï
Ï
12.1=
sol
géog
c
c
âą le dĂ©placement admissible en tĂȘte de lâouvrage est le suivant: â = 6 cm
⹠le coefficient de sécurité sur le sol Fres est pris égal à 1.5
⹠les efforts de traction sont horizontaux et on se place en grands déplacements (
hypothĂšse IDEFO = 3 dans Cartage)
⹠les nappes sont considérées libres au parement
LâĂ©tude se base sur une variation des paramĂštres de cohĂ©sion et de frottement du
remblai renforcĂ©. Le tableau suivant rĂ©sume lâensemble des rĂ©sultats obtenus concernant les
inclusions géotextiles.
C (kPa) Ï J (kN/m) F Fsol â (m) Fa T (kN)
0 0.55 1.5 0.029 1 27.3
10 1.05 1.5 0.01 2.59 9.1
20
30
1.54 1.54 - -
0 0.95 1.5 0.009 2.52 9.3
10 1.45 1.5 0.001 48.4 0.6
20
45
1000
1.94 1.94 - - -
0 0.55 1.5 0.04 1 27.7
10 1.05 1.5 0.014 2.12 9
20
30
1.54 1.54 - - -
0 0.95 1.5 0.012 1.99 9.1
10 1.45 1.5 0.001 38.09 0.7
20
45
500
1.94 1.94 - - -
Le tableau suivant regroupe les résultats concernant la géogrille.
C (kPa) Ï J (kN/m) F Fsol â (m) Fa T (kN)
0 0.55 1.5 0.031 1 29.7
10 1.05 1.5 0.009 3.34 8.7
20
30
1.54 1.54 - - -
0 0.95 1.5 0.01 2.28 9.3
10 1.45 1.5 0.001 59.6 0.6
20
45
1000
1.94 1.94 - - -
Avec :
c, cohésion du remblai renforcé
Ï, angle de frottement sol/sol du remblai renforcĂ©
J, raideur du géotextile
F, coefficient de sécurité du massif sans renforcement et sans déplacement
- 58. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
58
Fsol, coefficient de sécurité calculé sur le sol
â, dĂ©placement en tĂȘte de lâouvrage calculĂ© pour obtenir Fsol
Fa, coefficient de sĂ©curitĂ© minimale sur lâancrage
T, tension calculée dans les nappes
Les calculs résumés ci-dessus montrent que pour des caractéristiques supposées de
cohĂ©sion 10 kPa et dâangle de frottement de 45°, câest-Ă -dire pour des caractĂ©ristiques
relatives à un sol grossier de torrent, le coefficient de sécurité minimale est de 1,45 sans
inclusion ce qui doit assurer la stabilité sans renforcement géosynthétique.
Notons que les rĂ©sultats relatifs au gĂ©otextile et Ă la gĂ©ogrille pour une mĂȘme raideur
sont trÚs proches. Aussi, pour des sols à forte granulométrie, une géogrille sera plus adaptée.
Remarque : Huit cercles ont été définis comme le montre le schéma ci-dessous
.Les rayons sont mentionnés dans le tableau suivant :
N° du cercle 1 2 3 4 5 6 7 8
Rayon 6,575 9,552 11,768 17,557 19,602 17,528 14,008 11,18
Figure 17 : positionnement des centres des cercles étudiés
4.1.4 Estimation des coûts
Deux méthodes apparaissent techniquement réalisable : la deuxiÚme variante fondée au rocher et la
troisiĂšme variante utilisant la technique Terramesh. Pour chacune dâelles, une estimation sommaire
du montant des coûts de travaux est présentée ci-dessous. Les tableaux ci-dessous ont surtout un
intĂ©rĂȘt comparatif.
Ouvrage fondé au rocher: L = 50 m, H = 8,5 m
- 59. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
59
Poste Unité Quantité P.U. Coût
Amené et repli entreprise forfait 1 50 000 50 000
PAQ, PPSPS, notes calculs, plans exécution forfait 1 30 000 30 000
Terrassement (déblai moraines) talus avl et chaussée m3 3 800 25 95 000
Terrassement (déblai rocheux) m3 340 150 51 000
Remblai m3 1 800 30 54 000
Remblaiement de la chaussée m3 110 150 16 500
Dispositif drainant (drain de fond de fouille, barbacanes) forfait 1 25 000 25 000
RĂ©fection de la chaussĂ©e mÂČ 225 250 56 250
Sujétion annexes forfait 1 10 000 10 000
Total H.T. 387 750
T.V.A. 75 999
Total T.T.C. 463 749
Ouvrage avec technique Terramesh en pied de talus : L = 50 m, H = 5.5 m
Poste Unité Quantité P.U. Coût
Amenéet repli entreprise forfait 1 50000 50000
PAQ, PPSPS, notes calculs, plans exécution forfait 1 30000 30000
Terrassement (déblai moraines) talus avl et chaussée m3 2200 25 55000
Remblai m3 1130 30 33900
Remblaiement delachaussée m3 110 150 16500
Grilles Terramesh m2 50 500 25000
Dispositif d'ancrage u 25 3000 75000
Dispositif drainant (draindefonddefouille, barbacanes) forfait 1 25000 25000
RĂ©fectiondelachaussĂ©e mÂČ 225 250 56250
Sujétionannexes forfait 1 10000 10000
Total H.T. 376650
T.V.A. 70057
Total T.T.C. 446707
Pour minimiser le volume de dĂ©blais rocheux, un redan dans les marnes peut ĂȘtre
envisagé comme le montre le schéma suivant :
- 60. Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables : Utilisation de matériaux grossiers :
Renforcement par géosynthétiques - Ouvrages de référence
60
Le volume de dĂ©blais rocheux nâest plus que de 170 m3
contre 338 m3
pour lâouvrage
sans redan ce qui représente une économie substantielle au niveau du coût final :
Amené et repli entreprise forfait 1 50 000 50 000
PAQ, PPSPS, notes calculs, plans exécution forfait 1 30 000 30 000
Terrassement (déblai moraines) talus avl et chaussée m3 3 800 25 95 000
Terrassement (déblais rocheux) m3 170 150 25 500
Remblai m3 1630 30 48 900
Remblaiement de la chaussée m3 110 150 16 500
Dispositif drainant (drain de fond de fouille, barbacanes) forfait 1 25 000 25 000
RĂ©fection de la chaussĂ©e mÂČ 225 250 56 250
Sujétions annexes forfait 1 10 000 10 000
Total H.T. 357 150
T.V.A. 70 001
Total T.T.C. 427 151
4.1.5 Conclusions
LâĂ©tude menĂ©e sur le glissement du talus aval de la RD 30 a permis de tirer les
conclusions suivantes :
⹠la stabilité externe des profils reposant simplement sur la couche de moraine
nâest pas assurĂ©e
âą le poids volumique du remblai nâa pratiquement pas dâinfluence sur le calcul
en stabilité externe du coefficient de sécurité minimale
⹠la stabilité interne est assurée sans renforcement pour une cohésion du
remblai de 10 kPa et un angle de frottement de 45° (correspondant à des
valeurs mesurées sur des sols grossiers)