Soutenance mémoire
MODELISATION NUMERIQUE DE LA STABILITE DU VERSANT
PRESENTATION DES MATERIAUX ET DES DISPOSITIFS EXPERIMENTAUX UTILISES
INTRODUCTION
L’approche géotechnique a pour objectif l’étude des propriétés mécaniques, physiques et hydrauliques des sols par diverses méthodes d’investigation in situ et au laboratoire. Les dispositifs expérimentaux et les procédures adoptées dans cette étude sont abordés brièvement dans ce mémoire. Pour plus de détail, il est indispensable de se référer aux normes en vigueur citées dans ce qui suit.
Afin de déterminer les caractéristiques des échantillons et leurs comportements mécaniques, plusieurs types d’essais ont été effectués dont les principaux sont:
Les essais d’identification : Ils sont consacrés à la caractérisation des sols, c’est-à-dire à la description de la composition des sols et à la détermination de leurs propriétés physiques. La détermination de ces caractéristiques constitue une des premières étapes de la campagne de reconnaissance géotechnique.
Les essais d’identification permettent de déterminer à quelle famille de terrains appartient le sol et peuvent donner des informations, par corrélations, sur certaines de ces propriétés hydrauliques et physiques. On cite l’analyse granulométrique, la teneur en eau, les limites d’Atterberg, et l’essai de bleu de méthylène.
Les essais mécaniques : permettent de simuler le comportement mécanique du massif de sol, lorsqu’il est soumis à différentes sollicitations, pouvant ainsi le déformer au cours du temps.
Les essais géotechniques routiers sont utilisés pour le dimensionnement des structures des chaussées et l’orientation des travaux de terrassements, en déterminant les caractéristiques de portance.Ceci dit, et d’autre essais ont été réalisés par le service technique de Laboratoire Public d’Essai et d’Étude et sont en fait des essais de reconnaissance sur place sont très diversifiés et couramment utilisés dans les études de fondation en vue d’apprécier de façon qualitative la résistance des terrains traversés.
ESSAI IN SITU : PRESSIOMETRE
L’essai pressiométrique mis au point par Louis Ménard en 1955(Fig.II.1), consiste à réaliser l’expansion horizontale d’une sonde cylindrique à une profondeur donnée dans un forage exécuté au préalable, sous des contraintes radiales jusqu’à la rupture du sol.Il permet d’obtenir une relation entre contrainte (pression appliquée) et déformation (variation du volume d’eau dans la sonde).Du fait les variations de volume de la sonde au contact avec la cellule pressiométrique sont égales aux variations du volume de sol. Elles sont déterminées en fonction de la pression radiale appliquée au sol, que l’on augmente par paliers.Sous chaque palier de chargement, les variations du volume au bout de 15,30 et 60 secondes sont mesurées et notées (Fig.II.2).L’essai continue jusqu’à atteindre la pression limite, définie ci-après. Cependant, la norme stipule de finir l’essai s’il comporte au moins 8 paliers de pression et si une des conditions suivantes est vérifiée ; le volume d’eau injectée à atteint le double de celui du début de la phase pseudo-élastique, environ 550 cm3 et la pression dans la sonde atteint 50 bar.On se propose dans ce qui suit d’exposer sommairement l’appareil pressiométrique ou pressiomètre Ménard selon les normes françaises NF P 94-110.
L’appareil standard est constitué des éléments suivants :
-Un contrôleur pression-volume (CPV) ; Il permet d’exercer les pressions dans la sonde et de mesurer la variation correspondante de volume de celle-ci, grâce à des tubulures de connexion. La variation de volume est suivie depuis la surface par un réservoir rempli d’eau et gradué ;
-Une sonde tri-cellulaire : elle est composé de trois cellules, Une cellule de mesure centrale, exerçant une pression radiale sur la paroi du forage et deux autres cellules de gardes ;
-Des tubes de connexion reliant le CPV à la sonde ;
Figure II.3 : Illustration photographique du contrôleur volume-pression : CPV.
Expression des résultats
L’essai permet d’obtenir une courbe de variation volumétrique du sol en fonction de la contrainte appliquée V=f(P). La courbe se décompose habituellement en trois phases à partir desquelles on peut déterminer :
Dans la 1er phase, dite phase de recompression du sol, elle résulte de l’expansion de la membrane jusqu’au moment où celle-ci vient épouser le contour du trou foré préalablement. D’après Fawaz et Baguelin, (1993) définissent P0, la pression lue sur la courbe pressiométrique qui correspond au volume V0 comme le début de la partie linéaire sur cette courbe.La deuxième phase dite pseudo-élastique: caractérisée par une réponse approximativement linéaire du sol. La pression atteinte à la fin de cette phase est la pression de fluage Pf.Une troisième phase: décrite par une forte non-linéarité de la courbe d’expansion due à la mise en plasticité du sol. Pour les très grandes déformations, la pression tend vers une valeur limite. C’est la pression limite, notée Pl définie comme l’asymptote de la courbe pressiométrique quand le volume tend vers l’infini.En pratique il est difficile, voire impossible, d’accéder à cette valeur de la pression ; la pression limite est alors définie comme la pression provoquant le doublement du volume initial de la sonde (Fig.II.4).La deuxième phase est la phase la plus importante. Au cours de cette évolution, le volume augmente progressivement en fonction de la pression exercée. Une relation linéaire entre la pression et le volume peut être trouvée. Dans cette partie de la courbe, on détermine le module de déformation pressiométrique EM.
Avec :
– Vs : volume conventionnel de la cellule ;
– ʋ : est le coefficient de Poisson pris conventionnellement égal à 0,33 ;
– (P0,V0) et (P1,V1) : sont respectivement les points du début et la fin de la phase pseudo-élastique.Le module EM est exprimé en mégapascales (MPa).
ESSAI DE LABORATOIRE
Analyse granulométriques
L’analyse granulométrique permet de déterminer la grosseur et les pourcentages pondéraux respectifs des différentes familles de grains constituant un échantillon donné. Elle comprend deux opérations : le tamisage et la sédimentométrie. Dès lors la méthode utilisée dans cette manipulation est le tamisage.
Expression des résultats
Le Refus de chaque tamis sont pesés et notés : R0
Pourcentage de refus cumulés sur chaque tamis, exprimé en (%), par la formule suivante :
(Ri /Mi)×100
Avec :
– Mi : Masse sèche en gramme ;
– Ri : Masse refus cumulés d’un tamis en gramme.
Pourcentage tamisats cumulés, exprimé en (%), par la formule suivante :
(1-Ri/Mi)×100
L’essai permet d’obtenir une courbe granulométrique, dont l’axe des ordonnées, représente le pourcentage pondéral des tamisats cumulés ,tandis que l’axe des abscisses, représente la dimension des ouvertures des tamis, à échelle logarithmique.
Les limites d’Atterberg
L’aptitude d’un volume de sol de se tenir seul, est directement influencé par sa teneur en eau, qui par conséquence contrôle sa consistance.En effet, en diminuant de façon progressive la teneur en eau, un sol fin passe en générale par trois états: état liquide, état plastique, état solide. L’état liquide est caractérisé par une cohésion très faible. Le sol présente l’aspect d’un fluide. À l’état solide, le sol présente une cohésion importante, cependant le comportement intermédiaire aura des propriétés plastiques.L’agronome suédois ATTERBERG a proposé un mode opératoire permettant de définir avec précision les teneurs en eau limites pour qualifier ces différents états, ainsi d’estimer l’étendue du domaine de plasticité du sol.
– La limite de plasticité WP: qui sépare l’état plastique de l’état solide ;
– La limite de liquidité Wl : qui sépare l’état plastique de l’état liquide ;
– Indice de plasticité IP: il donne l’étendue, en teneur en eau, de la plage de plasticité du sol.
Figure.II.5 : Appareil Casagrande.
Expression des résultats
La limite de liquidité WL : est la teneur en eau du matériau qui correspond à une fermeture de1cm des lèvres de la rainure après 25 chocs. Elle est calculée à partir de la droite moyenne ajustée sur les coups de valeurs expérimentales (nombre des chocs, teneur en eau).
La limite de plasticité WP : est la teneur en eau conventionnelle, pour laquelle l’échantillon roulé sous forme d’un fuseau se brise en petits tronçons de 1 à 2 cm de long où son diamètre atteint 3mm ± 0.5.Elle est calculée à partir de la moyenne des teneurs en eau obtenues à partir des deux pourcentages (Fig.II.6).
a) Rouleau fissuré de 3.5 mm de diamètre. b) Rouleau fissuré de 10 cm de longueur.
L’indice de plasticité IP : Différence entre limite de liquidité et la limite de plasticité IP = WL-WP
Valeur en bleu de méthylène
L’essai au bleu de méthylène, également appelé « essai au bleu », est un essai utilisé en géotechnique pour déterminer la propreté d’un sable, d’un granulat et plus généralement d’un sol. Le bleu de méthylène est en effet adsorbé préférentiellement par les différents types d’argiles présentes dans un échantillon donné et qui sont fortement sensible à ce dernier.
L’essai consiste à introduire dans un échantillon des quantités croissantes de bleu de méthylène, par doses successives jusqu’à ce que les particules argileuses en soient saturées.
Figure II.7 : Appareillage de l’essai bleu de Méthylène.
Figure II.8 : Tâche avec auréole bleu clair exprimant le teste positive de l’essai bleu de méthylène.
La validité du teste est exprimée à l’aide d’une goutte de prélèvement déposé sur un papier filtre et entourée d’une auréole bleu clair (Fig.II.8). Expression des résultats
Masse sèche de la prise d’essai m0:
Avec :
– W: teneur en eau ;
– M1: masse humide de l’échantillon ;
– Masse de bleu.
B=V×0,01
Avec :
V : volume totale de solution de bleu ;
Pour les matériaux dont le Dmax est inférieur à 5mm, l’expression du résultat est :
Pour les matériaux dont le Dmax est supérieur à 5mm, l’expression du résultat est :
VBS est exprimée sans unité
Essai de compressibilité par paliers à l’œdomètre
L’essai oedométrique, introduit au début du vingtième siècle dans la pratique de la mécanique des sols, est de loin l’essai le plus utilisé dans les études géotechniques de sols, vulnérables à une telle déformation, sous l’effet de plusieurs sollicitations ; c’est ainsi que cet essai permet de simuler le comportement mécanique d’un sol soumis à une augmentation de contraintes.
|
Table des matières
INTRODUCTION GENERAL
CHAPITRE 1 : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
I.1. CADRE DE L’ETUDE
I.1.1 Présentation du projet
I.1.2 Problématique et objectif
I.2. PRESENTATION GENERALE DE LA ZONE D’ETUDE
I.2.1 Contexte géographique
I.2.2 Contexte Climatique et hydrologique
I.2.3 Contexte géologique
I.2.4 Contexte lithostratigraphique
I.2.5 Contexte structural
CHAPITRE II : PRESENTATION DES MATERIAUX ET DES DISPOSITIF EXPERIMENTAUX UTILISENT
INTRODUCTION
II.1. ESSAI IN SITU : PRESSIOMETRE
II.2. ESSAI DE LABORATOIRE
II.2.1 Analyse granulométrique
II.2.2 Les limites d’Atterberg
II.2.3 Valeur en bleu de méthylène
II.2.4 Essai de compressibilité par palier à l’oedomètre
II.2.5 Essai de cisaillement rectiligne
II.2.6 Essai Proctor
II.2.7 Essai C.B.R
CHAPITRE III : ANALYSE ET INTERPRETATION DES RESULTATS
INTRODUCTION
III.1 CHOIX DES SITES ETUDIES ET ECHANTILLONNAGE
III.1.1 Choix des sites étudiés
III.1.2 Échantillonnage
III.2 ANALYSE DES ECHANTILLONS
III.2.1 ANALYSES DES ECHANTILLONS DE TALUS
III.2.1.1 Pressiomètre
III.2.1.2 Analyse granulométrique
III.2.1.3 Limites d’Atterberg
III.2.1.4 Essai compressibilité à l’oedomètre par palier
III.2.1.5 Essai de cisaillement rectiligne
III.2.2 ANALYSE DE L’ECHANTILLON DE PLATEFORME
III.2.2.1 Analyse granulométrique
III.2.2.2 Limites d’Atterberg
III.2.2.3 Valeur en bleu de méthylène
III.2.2.4 Essai Proctor Modifié
III.2.2.5 Essai C.B.R
III.3 INTERPRETATIONS DES RESULTATS
CHAPITRE IV : MODELISATION NUMERIQUE DE LA STABILITE DU VERSANT
INTRODUCTION
IV.1 PRESENTATION GENERALE DU LOGICIEL SLIDE 6.0
IV.2 CALCUL ET DISCUTIONS DES RESULTATS
IV.2.1 Les étapes de la Modélisation
IV.2.2 Discutions des résultats
IV.3 PROPOSITION DE CONFORTEMENT PAR CLOUAGE
Télécharger le rapport complet
