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PENTES INSTABLES ET OUVRAGES LINEAIRESDETECTION, INSTRUMENTATION ET CARTOGRAPHIE
LE CAS PARTICULIER DE L’AUTOROUTE DU PORT D’ORAN
J. Angel Rodriguez FrancoGéologue
Master Ingénierie GéologiquePhiprima Ingeniería Consultants
Luis M. Sopeña MañasDr. Ingénieur de Chaussées
École Nationale Supérieure Prof. Ingénieur Géotechniciendes Travaux Publics (ENSTP) Université Polytechnique de MadridAlger, le 06 Mai 2018
PENTES ET ZONES INSTABLES : LA GRANDE MENACE POUR LES OUVRAGES LINEAIRES
Vue Des travaux de réparation
Glissement transrationnelle de terrain causée par la saturation élevée du sol et un support insuffisant du déblai affectant une autoroute (Taiwan, mai 2010)
Glissement rotationnel dans le P.K. 93 de l'autoroute entre Tijuana et Ensenada, Baja California, Mexique (décembre 2013). Photographie: Agencia Reforma
Détachement de roches route LV-9124, P.K. 5. Lleida, Espagne (15 avril 2018)
Glissement sur la route N-330, Coll de Monrepós. Huesca, Espagne (13 Avril 2018).
PROBLEMES D’INSTABILITE EN PENTES
PRÉVENTIONDETECTION, ETUDE ET CARACTERISATION
PHASE 1: GRAND ESCALEEtude générale du couloir: documentation cartographie préliminaire
Cartes géologiquesCartes de risques: glissement, sismicité, inondations, etc.Photographie aérienne
Étude de antécédents. Carte géologique régionale.Analyse préliminaire des risques géologiques
ÉTUDE DE LA CARTE GÉOLOGIQUE RÉGIONALE
Étude de photographie aérienne du couloir à travers lequel court une disposition d'autoroute.Étude de la présence de glissements de terrain sur le trajet d'un ouvrage linéaire.
Côte d'Oran (Algérie)
ÉTUDE PHOTOGRAMETRIQUE ……. S’il y a des photografies
ÉTUDE DE PHOTOGRAPHIE AÉRIENNE
Schéma du principe de base du DInSAR et de la relation déplacement de la terre -changements dans la phase du signal radar (García López-Davalillo, J.C. 2014).
Les techniques DInSAR permettent de détecter et de surveiller à distance, les déplacements de la surface du terrain dans de grandes zones à haute résolution spatiale. Seulement applicable pour les mouvements lents.
DINSAR TECHNIQUE(DIFFERENTIAL LNTERFEROMETRIC SYNTHETIC APERTURE RADAR)
TOPOGRAPHIE GRANDE ÉCHELLE
TELEDETECTION OPTIQUE LIDAR
Technique de télédétection optique LIDAR: Schéma des équipements embarqués et des équipements au sol
LIDAR (détection et télémétrie de la lumière) est une technique de télédétection optique qui utilise la lumière laser pour obtenir un échantillon dense de la surface terrestre et produire des mesures précises de X, Y et Z. C'est une alternative économique pour les techniques topographiques traditionnelles comme la photogrammétrie. LIDAR produit des nuages de points massifs qui peuvent être gérés, visualisés, analysés et partagés à l'aide d'ArcGIS. Les données sont obtenues par des véhicules aériens ou terrestres, ou un trépied fixe, où se trouve un scanner laser, un système GPS (système de positionnement global) et un système de navigation inertielle (INS). Un système INS mesure la rotation, l'inclinaison et le cap du système LIDAR.
RÉSULTATS DE L'AUSCULTATION D'UNE VERSANT À TRAVERS LIDAR
Dans cet exemple, des déplacements de plage métrique sont observés entre deux lectures successives entre 2009 et 2010
PHASE 2a: PETITE ÉCHELLEReconnaissance géologique et géotechnique de détail
Techniques:
- Inspection du terrain
- Sondages mécaniques
- Techniques géophysiques
- Essais du laboratoire
Analyse structurale d'une masse rocheuse. Exemple d'une station géomécanique d'affleurement rocheux.Mesure de l'orientation des discontinuités, espacement, continuité, rugosité, ouverture, présence deremplissage, présence d'eau, résistance, classification géomécanique de la masse rocheuse, etc.
STATION GÉOMÉCANIQUE D'AFFLEUREMENT ROCHEUX
MACHINE DE FORAGE
BOÎTES D'ÉCHANTILLONS OBTENUES DU FORAGE
Exécution de sondages pour la recherche sur le terrain, effectuer des recherches in situ et l'obtention d'échantillons pour des essais au laboratoire
SONDAGES CAROTÉES
Équipement de lecture. Menard pressiométriques
EQUIPEMENT PRESIOMETRIQUE MÉNARD
Sonde pressiométrique
SONDAGES PRESSIOMÉTRIQUES
Résultats obtenus à partir du profil de tomographie sismique et électrique (AutorouteHacine-Mascara) . Nous avons détecté des glissements de terrain et des zones de fracture.
PROSPECTION GÉOPHYSIQUE: TOMOGRAPHIE SISMIQUE ET TOMOGRAPHIE ÉLECTRIQUE
PHASE 2b: PETITE ÉCHELLEInstrumentation et auscultation zones instables
Techniques:
- Inclinométrie: á petite échelle/detaillé
- Topographie: á petite échelle- Stations topographiques intégrales automatiques
Préparation des tubes inclinomètriques sur siteCoupe schématiquede l’i li o t e
AUSCULTATION PAR INCLINOMÉTRES
Sur une échelle de détail, l'auscultation des pentes est généralement réalisée à l'aide d'inclinomètres. Des tubes inclinomètriques en aluminium (70mm) sont introduits dans le trou de forage et sont placés au sein du massif de sol de telle faço u’u e des deux ext it s o thogo ales d’aus ultatio de la so de o espo de à la di e tio du plus g a d d pla e e t p visi le. Ap s i je tio d’u oulis o stitu de i e t et de e to ite da s l’espa e a ulai e se situa t e t e les tu es et les pa ois du fo age, l’ouv age est alo s pa a hev pa la o fe tio d’u assif e to ai si u’u e t te de p ote tio u ie d’u ade as.
Surface de rupture
principale
Tube inclinométrique
Réalisation d'une lecture inclinométrique (auscultation) et résultat obtenu à partir des lectures successives faites
Surface de rupture
secondaire
AUCULTATION PAR INCLINOMETRES
Il existe d'autres variétés d'inclinomètres plus avancées (TRIVEC) qui mesurent simultanément les mouvements horizontalement et verticalement, agissant comme un inclinomètre et un extensomètre (micromètre). Les tubes inclinométriques ont dans ce cas des joints tout les mètres, capables de déformer et de mesurer les mouvements verticaux
TRIVEC: Equipement de mesure TRIVEC: tubes inclinométriques avec joints coulissants tout les mètres
ÉQUIPEMENT TRIVEC
MESURE DES DEPLACEMENTS DANS 3 AXES (X, Y, Z)INCLINOMÉTRIE PLUS DÉPLACEMENTS VERTICAUX
Par la topographie de surface, aux mesures avec GPS ou à la station totale (de fonctionnement manuel ou automatisé), une pente instable peut être suivie en effectuant des relevés périodiques dans des références préalablement installées en surface. Les mouvements X, Y et Z de chaque point de référence peuvent être mesurés
STATION TOPOGRAPHIQUE TOTALE ROBOTISÉE
Lecture automatique programmable des points ou des cibles de référence
Station totale robotisée: exemple d'installation, détail de la station totale et prisme de mesure à installer sur le flanc de la versant objet d'étude
AUSCULTATION TOPOGRAPHIQUE G.P.S.
Déplacement X-Y Déplacement Z
Résultat de l'intégration de lectures topographiques successives dans une versant: carte de mouvement du terrain, distinguant des secteurs d'activité différents
OBJECTIF DE BASE DE LA CARTOGRAPHIE GÉOLOGIQUE-GÉOTEHNIQUE DE DÉTAIL
Vue en plantProfil longitudinaleSections transversales
Types d'instabilités
Cartographie des zones instables dans une région. Typologie des instabilités et de la vitesse de déplacement (obtenues par des techniques DINSAR Differential lnterferometric Synthetic Aperture Radar)
CARTOGRAPHIE DES ZONES INSTABLES
Cartographie des glissements de terrain sur un tronçon d'autoroute en Espagne.Modification de la trace pour minimiser les risques
CARTOGRAPHIE DES GLISSEMENTS DE TERRAIN
TRACE INITIAL
TRACE FINAL
UN EXEMPLE D’UNE ROUTE AU SUD DE L’ESPAGNE
GRAND GLISSEMENT QUI AFFECTAI AUSSI UNE ZONE D’HABITANTS
Fissures dans la chaussée liée à la superficie critique de rupture
Pied de la pente instable joint à la mer
Fissure de la maison affectée par l’i sta ilit de la pente
Fissures de la maison affectée par l’i sta ilit de la pente
Déformations inclinomètriques définissant la localisation de rupture
Déformation inclinomètriques définissant la localisation de la superficie de rupture
Cartographie zones instables Masse glissante
Actions pour la stabilisation du glissement
Pantallas de pilotes de doble fila
Anclajes de 160 tn
Pantalla de micropilotes
RÉSUMÉ ET CONCLUSIONSLes instabilités de pente génèrent de grand problèmes dans les ouvrages linéaires (routes,autoroutes, chemin de fer, etc.)
Le problème doit être abordé depuis le début du projet, afin d’ vite des maux plusgrands. PRÉVENTION
La cartographie géologique-géotechnique est un outil essentiel dans ce type deproblèmes.
On doit effectuer des campagnes de reconnaissance avec les moyens et dispositifsnécessaires.
L’i st u e tatio et auscultation des mouvements de terrain sont un outil fondamental.
Les plus importants d’eux sont les systèmes topographiques de suivi et les inclinomètres.
Une bonne identification et définition de l’i sta ilit détaillé (typologie, géométrie,causes) est essentiel pour la prévention ou le projet des actions nécessaires.
Ces techniques constituent un méthode totalement scientifique et académique pourétudier les instabilités de pentes natureles et talus
CONSIDERATIONS SPECIFIQUES POUR LES OUVRAGES LINEAIRES
Tracé (plant, profil)Les changements dans le tracé, en minimisant la longueur affectée, et diminuant la hauteur des remblais, sontun outil essentiel dans ce type de problèmes.
Ils ne sont pas la solution totale, mais une amélioration substantielle à la position de départ.
Structures (Viaducs)Structures type Viaduc et similaires sur les pentes instables génèrent de grands problèmes liées à sa fondation.
On doit exécuter des protection des fondations à base de pieux o écrans profonds.
Possibles alternatives:Changer les portées des travées, déplaçant les fondations aux zones stables.Changer les structures hyperstatiques par isostatiques.
Ouvrages de terrassements (Remblais, Déblais)Remblais et déblais sont moins sensibles aux mouvements que les structures. Les mouvements induits parl’instabilité pourrions être réparés plus facilement.
Un plan de conservation approprié doit être mis en place pour la réparation urgente des incidents pouvant survenir.
Très important: mettre en place une campagne d’instrumentation et auscultation ( phase de projet etpostérieur).
LIAISON AUTOROUTIERE RELIANT LE PORT D’ORAN A L’AUTOROUTE EST-OUEST SUR 24 KM1ère TRANCHE SUR 8 KM
PROBLEMES GEOTECHNIQUES AFFECTANT LES PILES 7, 8 ET 16 DU VIADUC
DESCRIPTION GENERALE
GLISSEMENT 1: PILES 7 ET 8 AFFECTEES DIRECTEMENT
GLISSEMENT 2: PILE 16 AFFECTEE
TYPE DE GLISSEMENTS: PENTE NATURELLE INSTABLEGRANDE MASSE DE TERRAIN QUI GLISSE SUR UNE BANDE TRONÇON DE CONTACT ARGILEUX TRES MODIFIE SUR LEQUEL LES EAUX PHREATIQUES INFILTREES SE CONSERVENT
40
ZONES INITIALES DE GLISSEMENT
Pile 6Pile 7 Pile 8
Pile16
41
Glissement 1
Glissement 2
GLISSEMENT 1
42
GLISSEMENT 2
43
Nouvelles Données Inclinométriquesqui permettent la
ide tificatio d’u e autre grande masse glissanteet la geometrie detaillé
des masses 1 et 2
44
45
SITUATION DES NOUVEAUX INCLINOMÈTRES
Localisation des nouveaux inclinomètres installés entre les P.K. 5+350 et5+950
Localisation des nouveaux inclinomètres installés entre les P.K. 5+950 et 6+400
Glissement 1
Glissement 2
Glissement 0
46
I-10
Mouvement a 47 m V= 0,64 mm/j
INCSUPP-12
Mouvement a 49,5 m V= 0,18 mm/j
INCSUPP-17
Mouvement a 61 m V= 0,29 mm/jINCSUPP-20
Mouvement a 31 m V= 0,35mm/j
Exemples de lectures
inclinométriquesdans le
Glissement 0
INCSUPP-04
Mouvement a 30 m V= 0,12 mm/jMouvement a 27 m, V= 0,48 mm/j
I-6
ZONES DES GLISSEMENTS DETERMINES SUR LE LONG DU TRACE
Sondages Inclinometriques
Glissement 1
Glissement 0
Nouveau Glissement 0
Le NEZ
ZONES DES GLISSEMENTS DETERMINES SUR LE LONG DU TRACE
Sondages Inclinometriques
Glissement 1
Glissement 0
Glissement 0. Profondeur et vitesse de mouvement
Profondeur 30 m,V=0,12-0,48 mm/j
Profondeur 45-61m,V=0,10-0,30 mm/j
Profondeur 30-47 mV=0,35-0,64 mm/j
BUTÉE
EXCAVATION AU SOMMET
49
GLISSEMENT 1: DE GRAVES PROBELEMES ASSOCIÉS
GLISSEMENT 1 ALTERNATIVE 1 BUTÉE + EXCAVATION SOMMET
50
51
GLISSEMENT 1
Masse instable
PILE 6PILE 9
Zone très proche du glissement
GLISSEMENT 1 ALTERNATIVE 3 ÉLIMINATION DES PILES7 ET 8 Pont à haubans
52
53
L'alternative finale est celle qui a les plus grands avantages et qui s'adapte le mieux aux conditions du terrain
Aspects perti e ts de l’Alter ative fi ale
Glissement 0
Glissement 1
Déblai
Remblai
Viaduc
6%
Butée
Glissement 0 Glissement 1
Remblai
Déblai
6%
Déblais et remblais de
faible hauteurRemblai de18 m H max
Terrain stableGlissement 2
P.K. 5+280 P.K. 5+750 P.K. 5+980
Très important: Les solutions pour la protection des pieux des fondations des piles dans les masses
glissantes ont besoin de beaucoup d’élé e ts structurels pieux de gra d
diamètre, etc.)
54
55
2-3 cm
Figure 11: déplacements (m) – modèle global Facteur d’a plificatio = x
Figure 12: moments flexionnel sur les pieux (kNm)
PROPOSITION COLLESELLI & pIngénierie Géotechnique
Octobre 2017
Enclos de pieux autour des fondations du viaduc en terrain glissant
Exemple d’u enceinte de pieux pour la protection d’u viaduc dans un chemin de fer à grande vitesse en Espagne
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50-60 métres d'épaisseur
50 m
GLISSEMENT 0L’importance de l’épaisseur de la masse glissante ne permet pas
les fondations de piles du viaduc
58
ConclusionsL’étude détaillé réalisée des asses glissa tes a per it l’évaluatio des
glissements de terrain et des alternatives du tracé pour résoudre les problèmes
initiales les plus importants.Mais la mailleur solution et toujors la
prévention
MERCI POUR VOTRE ATTENTION
Analyse du
thème spécifique du « NEZ »
62
Tracé déplacé proposé Yüksel Proje – Makyol novembre 2017
ESPACE AUTOUR DU NEZ
GLISSEMENT - 1GLISSEMENT - 2
63
LA SAILLIE OU LE NEZ
PILE 10 viaduc actuel Base de vie
Pila 6 viaduc actuel
Vue de la saillie rocheuse de la falaise depuis la Base de Vie vers le PK inférieur. On observe
l’état de détérioration comme conséquence du procès d’instabilité
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AVRIL 2017BCS Prf. Sopeña
LE NEZ
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Liste des lectures successives des inclinomètres INCSUPP-04 et I-6 où on observe le déplacement du terrain à des profondeurs de 30 et 27 m respectivement.
66
Modèle d’instabilité observé
Glissement général qui a
provoqué le réajustement
rigide durant son mouvement
Vue de la saillie de la falaise
vers le PK croissant
Vue de la saillie de la falaise
vers le PK décroissant
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INTERPRÉTATION
Probable glissement profond qui affecterait beaucoup le « Nez » et la falaiseDerrière.
68
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