Chapitre 8 Stabilité Des Talus [Mode de Compatibilité]

Chapitre 8

Stabilit des talus

CHEBAP - Mcanique des sols Ch. 8 Stabilit des talus 1

Stabilit des talus

Sommaire1. 1. INTRODUCTIONINTRODUCTION2. 2. TYPOLOGIE ET DESCRIPTION DES MOUVEMENTS DE TERRAINTYPOLOGIE ET DESCRIPTION DES MOUVEMENTS DE TERRAIN

2.1. Gnralits sur les mouvements de terrain2.2. Les glissements de versants naturel2.3. Glissements de talus de dblais2.4. Glissements de talus de remblais

3. 3. METHODES D'ANALYSE DE STABILITEMETHODES D'ANALYSE DE STABILITE3.1. Principes gnraux de calculs

3.1.1. Mthode de calcul3.1.2. Dfinition des coefficients de scurit3.1.3. Gomtrie de la rupture


3.1.3. Gomtrie de la rupture3.2. Analyse des glissements plans3.3. Analyse des glissements circulaires (et quelconques)3.4. Rle de l'eau3.5. Calculs par abaques3.6. Valeurs des coefficients de scurit3.7. Cas particulier des remblais sur sols "mous"

4. 4. METHODES DE TRAITEMENT DES INSTABILITESMETHODES DE TRAITEMENT DES INSTABILITES4.1. Principes gnraux4.2. Mthodes par terrassements4.3. Mthodes par drainage4.4. Mthodes par renforcement

2. Typologie des mouvements de 2. Typologie des mouvements de terrainterrain

Origines possibles des mouvements de terrain Tassements des sols compressibles du fait de la construction d'ouvrages

(remblais, fondations) ; Dformations horizontales et verticales gnres par des excavations

(fouilles ou tunnels) ; Affaissements et effondrements lis la remonte vers la surface de


Affaissements et effondrements lis la remonte vers la surface de cavits souterraines, naturelles (cavits de dissolution de roches solubles, karsts) ou artificielles (carrires souterraines) ;

Coules boueuses : accumulation d'eaux mtoriques venant roder des sols meubles, et se concentrant dans des dpressions topographiques ;

Mouvements associs une instabilit potentielle ou dclare de terrains en pente : pentes naturelles (versants de montagnes ou collines) ou artificielles (talus de dblai ou de remblais), voire combinaison des deux (remblais sur versant).

Glissement de terrain typique, pseudo-circulaire

- glissements de versants naturels ( sol ou en rocher)- glissements de talus de dblai- glissements de talus de remblais (sols mous ou versant)


pseudo-circulaire surface de rupture, simple ou

multiple, plane, circulaire ou quelconque profondeur d

escarpement en tte : simple fissure plurimtrique

bourrelet de pied, largeur et longueur

Les glissements de versants naturels

Glissement plan : versant naturel (couche de faible rsistance)Dstabilisation due un dblai

Glissement plan + glissements circulaires embotsDstabilisation due une rosion de pied


Mcanismes de fluage

Mouvements de quelques mm quelques cm par an


croulements rocheux


Glissements de talus de dblaisSuppression d'une masse stabilisatrice


Route

Glissements long termedans sols argileux : c et ( court terme u = < 0 donc do augmentent)

Glissements de talus de remblais

Ajout dune surcharge Instabilits de remblais sur sol mou : mme en terrain horizontal poinonnement d'une fondation superficielle Comportement Court Terme (non drain) : cohsion non draine cu


Glissements de talus de remblais

Instabilits de remblais sur versant : se rapproche du poinonnement d'une fondation superficielle sur terrain inclin et de la stabilit d'un versant naturel. Comportement Court Terme (chargement du sol) et comportement Long Terme (instabilit de versant).


3. Mthodes danalyse3. Mthodes danalyse Principes de calcul

Calculs la rupture = EQUILIBRE STATIQUE avec comportement rigide plastique- bloc rigide + surfaces de glissement- critre de Mohr-Coulomb- tous les points atteignent la rupture au mme momentMthode des lments finis : rduction de c et jusqu obtenir linstabilit numrique du modleEncore assez peu utilise


Coefficients de scuritDfinition de base (classique)

quilibre avec caractristiques rduites tan / F et c / FCalculs aux tats limites :- pondration des actions (, surcharges )- coefficients de scurit partiels (cu, c, )- coefficient de mthodeUtilisation de plus en plus frquente, avec l'application des Eurocodes (notamment en renforcement de talus)

'tan'.'max +==

cF

Gomtrie des surfaces de rupture- connue (glissement dclar, gologie particulire avec couches-savon )- inconnue : balayage de cercles ou surfaces quelconques pour obtenir la surface donnant Fmini

Balayage sur le centre du cercle1.40

1.50


Balayage sur le rayon du cercle pour un centre donn

1.501.70

Exemple de remblai sur sol mou


Exemple de mur de quai avec surcharge (calcul aux ELU)


Calage des caractristiques la rupture (non circulaire) : F = 0.99 pour c = 0 et = 29.5

dans la couche-savon )


Approche globale en efforts (type mcanique des roches ) : Glissement dun coin Projection perpt ACProjection sur ACCritre de Mohr Coulomb F

cACF

NT

WTWN

'

.

tan.

sin.cos.

+=

=

=

A B


TN Surface

de rupturec' 0' 0

W

sin.'.

tan'tan

WACcF +=

B

C

Approche locale en contraintes (type mcanique des sols ) : Glissements plansSOL : Contrainte principale majeure sur une facette incline : verticale = .z.cos pour z orient

verticalement [avec dans ce cas .z = 1(h hw) + 2.hw] : contrainte normale sur la surface de rupture : = .z.cos2 contrainte de cisaillement = .z.cos.sin

EAU : AB quipotentielle h(A) = h(B) do u(B) = u(A) + w.(zA-zB) = AB.cos u(M) = w.hw.cos2

[ ][ ][ ]

''tan.cos.cos..).(( 21max wwww chhhhF+

++==


12

AB

M (u)

h

hw

Sol c' 0' 0

Equipotentielle

[ ] sin.cos..).( 21 ww hhhF +==

r

z

Glissements plans

Cas particuliers c = 0 ; hw = 0

tan'tan

=F

[ ][ ][ ]

sin.cos..).(''tan.cos.cos..).((

21

21max

ww

wwww

hhhchhhh

F+

++==


c = 0 ; hw = h

c non nul ; hw = 0

tan'tan

21

tan'tan

2

2

=wF

hcNavecNF.

'

2sin2

tan'tan

1

=+=

Glissements circulaires (ou quelconques)On dcompose la masse en mouvement en tranches verticales dont on tudie On dcompose la masse en mouvement en tranches verticales dont on tudie lquilibre statiquelquilibre statique

quilibre de chaque tranche :Projection sur Ox : dH + N'.sin - T'.cos = 0 n quationsProjection sur Oy : dV + N'.cos - T'.sin = W n quationsMoment global : [T'.R] = [M(Wi)] 1 quation

Coefficient de scurit : n quations'

'.'tan'.T

dscNF +=


Soit au total : 3n + 1 quations

4n 1 inconnues : n-1 fois Hi et Vi, n fois N'i et T'i, et F

Ncessit dhypothses complmentairesdhypothses complmentaires, (diffrence entre les multiples mthodes de calcul)

1. Mthode de Fellenius (1927)Pas de ractions interPas de ractions inter--tranches : Htranches : Hii = V= Vii = 0= 0quilibre d'une tranche = h.cos2 et = h.cos.sin(idem pente infinie)

Coefficient de scuritb

[ ]

+=

sin.

cos

1'.'tan)..cos.( 2

W

bcbuWF


= h.cos2 = h.sin....cos

b

h

sin.W

u

2. Mthode de Bishop (1954)Ractions interRactions inter--tranches horizontales: Vtranches horizontales: Vii = 0= 0

.

Projection sur la verticale : Wi = (' + u).b + '.b.tan. + c'.b.tan Moment global : [Wi.R.sini] = [('i.tan'i + c'i). .R]

Coefficient de scuritb

Fc

Fu

F''tan).(max +==

i

ibcos

F'tan

F1


Coefficient de scuriti

i

b

Wi

u

[ ]

ii

iii

iiiii

WF

bcbuW

F

+

+

=

sin.

tansincos

.''tan)..(

quation implicite :-On part de Fo (Fellenius)-On calcule F1-.

convergence

On fait une hypothse sur la distribution de sur la surface de rupture

= = oo.(.( + + ..))En gnral : o = .h.cos2 (Fellenius)

= tan ou tan2

3. Mthode des perturbations (1974)

Lobe de contraintes


= tan ou tan2 et dtermins par le calculde lquilibre global

Convient bien aux surfaces de rupture non circulaires

Rle de leauRle de leauLeau joue souvent un rle dterminant dans le dclenchement des glissement des terrain ( Long Terme) :

max = ( u).tan + c


Importance de laconnaissance durseau dcoulementpour calculer u

Equipotentielle

Calculs par abaques

Exemple : = 30H = 10 m = 20 kN/m3c = 19 kPa


Ns = 11 (A: quilibre limite pour = 71

Pour = 40: point B sur OAF = OA/OB = 1.72

Coefficients de scurit usuelsCoefficients de scurit usuels

En calcul traditionnel F = 1,5 F = 1,5 (1,3 en situation provisoire)(1,3 en situation provisoire)li empiriquement aux li empiriquement aux dformationsdformations


En calcul aux ELU = 1,0 = 1,0 ((quilibre avec actionsquilibre avec actionsmajores et rsistances rduitesmajores et rsistances rduites))

Remblais sur sols compressiblesDiffrents modes de rupture selon le profil de cohsion non draine cu

Par poinonnement Par glissement circulaire (type fondations superficielle )


Avec fissuration

Sans fissuration

Remblais sur sols compressiblesPour les calculs de stabilit :coefficient minorateur de Bjerrum appliquer sur cu mesure au scissomtre en fonction de la plasticit du matriau (empirique)


4. Mthodes de traitement des instabilits4. Mthodes de traitement des instabilits3 grands principes :

1. Modifier la gomtrie : rduire la pente moyenne : TERRASSEMENTSTERRASSEMENTS

2. Rduire les pressions interstitielles : rabattre la nappe : DRAINAGEDRAINAGE


3. Augmenter la rsistance du sol par prchargement (sols compressibles) : AMELIORATIONAMELIORATIONou par ajout defforts rsistants : ouvrages de soutnements, inclusions (tirants ) : RENFORCEMENTRENFORCEMENT

1. TERRASSEMENTS (effet CT et LT)

Remblais sur sols compressibles

Influence de la pente du talus

H

V


Effet dune banquette latrale (risberme) : contrepoids CT : M(P1) stabilisateur = tan LT

H/V

cu

1. TERRASSEMENTS (effet CT et LT)

Talus de dblais Influence de la pente du talus

32H/1V2


3H/1V

En sol purement frottant sans nappe :F = tan / tan augmente lorsque diminue

2. DRAINAGE (effet LT seulement) perons (discontinus) ou masques (continus) drainantsLignes de courants rabattues derrire les perons (vacuation par drain longitudinal)+ effet de substitution (remplaant dun sol peu frottant par un sol trs frottant)


Drains subhorizontauxTubes perfors de grande longueur (jusqu plusieurs dizaines de mtres)Lignes de courants rabattues derrire les drains (vacuation gravitaire)Ncessite un entretien (colmatage)

3. AMELIORATION - RENFORCEMENT (effet CT ou LT)

Sols compressibles : amlioration par prchargement (CT)F(h1,cuo) 1,3 1,5Consolidation cu = .h1.tan .UMonter h2 tel que F(h2,cuo+cu) 1,3 1,5Construction par tapes

cuo


Construction par tapes

Renforcement par inclusionsAugmentation des caractristiques mcanique du terrain composite

Clouage de talus

Clouage de pente par pieux

Traitement des instabilitsTraitement des instabilits

Il y a souvent intrt combiner les trois principesIl y a souvent intrt combiner les trois principes : Modification de gomtrie + drainage Renforcement + drainage Modification de gomtrie + renforcement

Chercher adapter le projet de stabilisation au type


Chercher adapter le projet de stabilisation au type dinstabilit (dclare ou potentielle, vitesse de quelques cm/an plusieurs mtres / an), et la destination de louvrage (construction sensibles ou route provisoire )

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