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BRGM
ETABLISSEMENT PUBLIC FONCIER DE LA
METBOPOLE LORRAINE (EPML)
Réhabilitation des bassins de décantation de
l'ancienne mine de FÂULQUEMONT (57)
Etude des digues et de la réutilisation
des schlamms comme remblais
Corinne CLEMENT
24 Mai 1989
89 SGN 424 LOR
Document non public
BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERESService Géologique Régional Lorraine
Rue du Parc ds Brabois - 54500 Vand,uvre-lès-Nancy Tél. 83 51 43 51
BRGM
ETABLISSEMENT PUBLIC FONCIER DE LA
METBOPOLE LORRAINE (EPML)
Réhabilitation des bassins de décantation de
l'ancienne mine de FÂULQUEMONT (57)
Etude des digues et de la réutilisation
des schlamms comme remblais
Corinne CLEMENT
24 Mai 1989
89 SGN 424 LOR
Document non public
BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERESService Géologique Régional Lorraine
Rue du Parc ds Brabois - 54500 Vand,uvre-lès-Nancy Tél. 83 51 43 51
ETABLISSEMENT PUBLIC FONCIER DE LA
METROPOLE LORRAINE (EPML)
Réhabilitation des bassins de décantation de
l'ancienne mine de FAULQUEMONT (57)
Etude des digues et de la réutilisation
des schlamms comme remblais
Corinne CLEMENT
89 SGN 424 LOR
ElESUME
L'ETABLISSEMENT PUBLIC FONCIER DE LA METROPOLE LORRAINE (EPML) a confiéJL JLJU
au groupement BRGM - ECOLOR la réalisation d'une étude des bassins de
décantation de l'ancienne mine de FAULQUEMONT et, notamment, l«s T)t3ssl-bill-t«s
de réaménagement à court terme de ces bassins et la réutilisation éventuelle
des schlamms comme matériau de remblais.
Les HOUILLERES DU BASSIN DE LORRAINE (HBL), encore propriétaires de ces
terrains, ont décidé au cours de l'étude de procéder ultérieurement à l'ex¬
ploitation des schlamms de l'ensemble du Bassin Houiller et, en particulier,
ceux de Faulquemont. Cette disposition a donc remis en cause certains points
de l'étude initialement proposée.
Ce rapport concerne uniquement l'étude menée par le BRGM. L'étude
d'environnement et de réaménagement à la charge d'ECOLOR fait l'objet d'un
rapport séparé.
Il a donc été traité deux points particuliers :
- une étude de la stabilité des digues à partir des données existantes
tant dans les archives du BRGM que des HBL.
La consultation des différents documents a permis de mettre en évidence
certains points faibles auxquels il faudra attacher une attention
particulière lorsque l'hypothèse de remise en eau d'un des bassins sera
de nouveau plausible ;
ETABLISSEMENT PUBLIC FONCIER DE LA
METROPOLE LORRAINE (EPML)
Réhabilitation des bassins de décantation de
l'ancienne mine de FAULQUEMONT (57)
Etude des digues et de la réutilisation
des schlamms comme remblais
Corinne CLEMENT
89 SGN 424 LOR
ElESUME
L'ETABLISSEMENT PUBLIC FONCIER DE LA METROPOLE LORRAINE (EPML) a confiéJL JLJU
au groupement BRGM - ECOLOR la réalisation d'une étude des bassins de
décantation de l'ancienne mine de FAULQUEMONT et, notamment, l«s T)t3ssl-bill-t«s
de réaménagement à court terme de ces bassins et la réutilisation éventuelle
des schlamms comme matériau de remblais.
Les HOUILLERES DU BASSIN DE LORRAINE (HBL), encore propriétaires de ces
terrains, ont décidé au cours de l'étude de procéder ultérieurement à l'ex¬
ploitation des schlamms de l'ensemble du Bassin Houiller et, en particulier,
ceux de Faulquemont. Cette disposition a donc remis en cause certains points
de l'étude initialement proposée.
Ce rapport concerne uniquement l'étude menée par le BRGM. L'étude
d'environnement et de réaménagement à la charge d'ECOLOR fait l'objet d'un
rapport séparé.
Il a donc été traité deux points particuliers :
- une étude de la stabilité des digues à partir des données existantes
tant dans les archives du BRGM que des HBL.
La consultation des différents documents a permis de mettre en évidence
certains points faibles auxquels il faudra attacher une attention
particulière lorsque l'hypothèse de remise en eau d'un des bassins sera
de nouveau plausible ;
une étude mécanique et géotechnique des schlamms en vue d'une
réutilisation éventuelle de schlamms issus d'autres bassins de décanta¬
tion. La comparaison des résultats de laboratoire avec des schlamms
issus d'un bassin du Nord-Pas-de-Calais a montré que ces matériaux
appartiennent à la même classe de sol : ce sont des sols fins de type
A2h d'après la classification RTR, et présentent les mêmes caractéristi¬
ques. Ceci nous a apporté d'autres renseignements sur le comportement
géotechnique de ces matériaux.
Une étude minéralogique et chimique (lixiviation) a montré qu'au contact
M-e l-'-eau -i«s -schliaBims -ne libèrent pas de polluants organiques ni de métaux
lourds.
* BRGM : BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES.
** ECOLOR : ASSOCIATION D'ETUDE ET D'AMENAGEMENT ECOLOGIQUES EN LORRAINE.
une étude mécanique et géotechnique des schlamms en vue d'une
réutilisation éventuelle de schlamms issus d'autres bassins de décanta¬
tion. La comparaison des résultats de laboratoire avec des schlamms
issus d'un bassin du Nord-Pas-de-Calais a montré que ces matériaux
appartiennent à la même classe de sol : ce sont des sols fins de type
A2h d'après la classification RTR, et présentent les mêmes caractéristi¬
ques. Ceci nous a apporté d'autres renseignements sur le comportement
géotechnique de ces matériaux.
Une étude minéralogique et chimique (lixiviation) a montré qu'au contact
M-e l-'-eau -i«s -schliaBims -ne libèrent pas de polluants organiques ni de métaux
lourds.
* BRGM : BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES.
** ECOLOR : ASSOCIATION D'ETUDE ET D'AMENAGEMENT ECOLOGIQUES EN LORRAINE.
ETABLISSEMENT PUBLIC FONCIER DE LA
METBOPOLE LORRAINE (EPML)
Réhabilitation des bassins de décantation de
l'ancienne mine de FAULQUEMONT (57)
Etude des digues et de la réutilisation
des schlamms comme remblais
SO^MAIRE
Page
1. OBJET DE L'ETUDE 1
1 .1 .-+iissTon -tiu -BRGM 1
1.2. Programme initial 2
1.3. Difficultés rencontrées 2
1.4. Etudes réalisées par le BRGM 4
2. STABILITE ACTUELLE DES DIGUES 4
2.1. Historique des bassins 4
2.2. Géométrie et constitution des digues 6
2.2.1. Description des bassins et des digues de
Faulquemont
2.2.2. Contexte géologique régional
2.2.3. Terrains de fondation
2.2.4. Corps de digues
2.3. Désordres affectant la digue n* 3 - 9
2.4. Surveillance des digues et bassins 10
2.4.1. Origine du projet
2.4.2. Résultats
2.4.3. Conclusion
ETABLISSEMENT PUBLIC FONCIER DE LA
METBOPOLE LORRAINE (EPML)
Réhabilitation des bassins de décantation de
l'ancienne mine de FAULQUEMONT (57)
Etude des digues et de la réutilisation
des schlamms comme remblais
SO^MAIRE
Page
1. OBJET DE L'ETUDE 1
1 .1 .-+iissTon -tiu -BRGM 1
1.2. Programme initial 2
1.3. Difficultés rencontrées 2
1.4. Etudes réalisées par le BRGM 4
2. STABILITE ACTUELLE DES DIGUES 4
2.1. Historique des bassins 4
2.2. Géométrie et constitution des digues 6
2.2.1. Description des bassins et des digues de
Faulquemont
2.2.2. Contexte géologique régional
2.2.3. Terrains de fondation
2.2.4. Corps de digues
2.3. Désordres affectant la digue n* 3 - 9
2.4. Surveillance des digues et bassins 10
2.4.1. Origine du projet
2.4.2. Résultats
2.4.3. Conclusion
3. ETUDE DES SCHLAMMS COMME REMBLAIS. 13
3.1. Caractéristiques physiques et mécaniques,
3.1.1. Teneur en eau
3.1.2. Granulométrie
3.1.3. Indice de plasticité
3.1.4. Valeur de bleu
3.1.5. Cohésion et angle de frottement
3.1.6. Portance des schlamms
3.2. Classification des schlamms
3.3. Utilisation des schlamms comme remblais.,
3.3.1. Evaporation importante
3.3.2. Conditions climatiques moyennes
3.3.3. Temps pluvieux
3.4. Compactage des remblais
6 r5v -f-ondatlons -sur Tembláis de schleimms
3.6. Caractéristiques chimiques
3.6.1. Analyse minéralogique
3.6.2. Essais de lixiviation
4 . CONCLUSION
13
17
19
20
22
22
25
LISTE DES FIGURES 1 - Plan de situation,
2 - Répartition des teneurs en eau.
3 - Diagramme de plasticité des schlamms.
4 - Essais Procter et poinçonnement CBR sur les schlamms,
3. ETUDE DES SCHLAMMS COMME REMBLAIS. 13
3.1. Caractéristiques physiques et mécaniques,
3.1.1. Teneur en eau
3.1.2. Granulométrie
3.1.3. Indice de plasticité
3.1.4. Valeur de bleu
3.1.5. Cohésion et angle de frottement
3.1.6. Portance des schlamms
3.2. Classification des schlamms
3.3. Utilisation des schlamms comme remblais.,
3.3.1. Evaporation importante
3.3.2. Conditions climatiques moyennes
3.3.3. Temps pluvieux
3.4. Compactage des remblais
6 r5v -f-ondatlons -sur Tembláis de schleimms
3.6. Caractéristiques chimiques
3.6.1. Analyse minéralogique
3.6.2. Essais de lixiviation
4 . CONCLUSION
13
17
19
20
22
22
25
LISTE DES FIGURES 1 - Plan de situation,
2 - Répartition des teneurs en eau.
3 - Diagramme de plasticité des schlamms.
4 - Essais Procter et poinçonnement CBR sur les schlamms,
M3RGMSG3L0R
FIGURE 1
-
O1
Limite
Numero
PLAN 0E
Extrait de la carte IGN
du secteur étudié
des bassins
SITUATION
SAINT-AVOLD n° 35-13
.ECHELLE: 1/50.000
- 1 -
1, OBJET DE L'ETUDE
1.1.1. Mission du BRGM
Dans le cadre de la politique de résorption des friches industrielles,
l'EPML a demandé au BRGM - Service Géologique Régional Lorraine d'étudier les
différentes possibilités de réaménagement des bassins de décantation de
l'ancienne mine de Faulquemont (Moselle).
Ces bassins, au nombre de 3, sont situés au Nord-Ouest de Faulquemont
(voir figure 1) et ont été mis en place dans la vallée du ruisseau de
Dorviller. Chaque bassin est fermé par une digue en terre. La digue du bassin
n" 3 supporte une voie communale allant de Flétrange à Dorviller.
Dans un premier temps, il avait été envisagé d'enlever tout ou partie
'^'es -schliÊannis ties Tüf-férents "bassins pour les transformer en zone de loisirs
et, en particulier, ceux du bassin n* 3 (réserve de pêche). La réutilisation
des schlcimms en tant que matériaux de remblais a également été envisagée.
Les objectifs de cette étude étaient :
- de définir et d'identifier les mesures à prévoir sur les bassins de
décantation afin de garantir la sécurité des zones d'habitation situées
en aval et d'assurer la stabilité des digues en fonction de leur
réaménagement futur ;
- de définir les potentialités de réaménagement du site.
L'étude de la réintégration des espaces du point de vue environnement et
,4 paysager a été confiée au bureau d'étude ECOLOR et fera l,î objet d'un rapport
séparé.
- 1 -
1, OBJET DE L'ETUDE
1.1.1. Mission du BRGM
Dans le cadre de la politique de résorption des friches industrielles,
l'EPML a demandé au BRGM - Service Géologique Régional Lorraine d'étudier les
différentes possibilités de réaménagement des bassins de décantation de
l'ancienne mine de Faulquemont (Moselle).
Ces bassins, au nombre de 3, sont situés au Nord-Ouest de Faulquemont
(voir figure 1) et ont été mis en place dans la vallée du ruisseau de
Dorviller. Chaque bassin est fermé par une digue en terre. La digue du bassin
n" 3 supporte une voie communale allant de Flétrange à Dorviller.
Dans un premier temps, il avait été envisagé d'enlever tout ou partie
'^'es -schliÊannis ties Tüf-férents "bassins pour les transformer en zone de loisirs
et, en particulier, ceux du bassin n* 3 (réserve de pêche). La réutilisation
des schlcimms en tant que matériaux de remblais a également été envisagée.
Les objectifs de cette étude étaient :
- de définir et d'identifier les mesures à prévoir sur les bassins de
décantation afin de garantir la sécurité des zones d'habitation situées
en aval et d'assurer la stabilité des digues en fonction de leur
réaménagement futur ;
- de définir les potentialités de réaménagement du site.
L'étude de la réintégration des espaces du point de vue environnement et
,4 paysager a été confiée au bureau d'étude ECOLOR et fera l,î objet d'un rapport
séparé.
- 2 -
1.2. Programi« initial
Etant donnée l'étendue du problème, il avait été proposé de découper
l'étude en plusieurs parties :
- une étude de la stabilité actuelle des digues avec examen visuel de
l'état des digues et de leurs abords ; recherche des travaux effectués
sur ces digues soit pour entretien, soit à cause de dégâts et risques de
rupture dans les archives des HBL et du BRGM ;
- une étude de la stabilité des digues par modélisation informatique
d'après les données existantes, tant sur la topographie que sur les
caractéristiques des matériaux constituant les digues ;
- une étude de la stabilité des digues en fonction du récunénagement
également -par -modélisation ri-nf<«nftatique . -Plusieurs cas de figures
avaient été envisagés avec des niveaux de schlamms et d'eau variables ;
- une étude du bassin versant permettant de connaître les possibilités
d'alimentation en eau des bassins après l'arrêt des pompages d'exhaure ;
- une étude en laboratoire de la possibilité de réutiliser les schlamms
comme matériaux de remblais afin de niveler éventuellement les terrains
voisins du carreau de la mine,
1.3. Difficultés rencontrées
Les HOUILLERES DU BASSIN DE LORRAINE ont décidé, avant de céder leur
terrain à l'EPML, de réutiliser les schlamms dans la centrale en cours de
construction à Emile Huchet, Les schlamms seront brûlés, sauf modification,
vers les années 1992,
La consultation des différents rapports en possession du BRGM et des HBL
n'a pas pennis de retrouver les caractéristiques mécaniques des terrains
nécessaires aux modélisations informatiques. Remarquons qu'aucune étude
géotechnique, avant ou après construction des digues, ne semble- exister. De
plus, les données qui ont pu être retrouvées quant à la nature des matériaux
- 2 -
1.2. Programi« initial
Etant donnée l'étendue du problème, il avait été proposé de découper
l'étude en plusieurs parties :
- une étude de la stabilité actuelle des digues avec examen visuel de
l'état des digues et de leurs abords ; recherche des travaux effectués
sur ces digues soit pour entretien, soit à cause de dégâts et risques de
rupture dans les archives des HBL et du BRGM ;
- une étude de la stabilité des digues par modélisation informatique
d'après les données existantes, tant sur la topographie que sur les
caractéristiques des matériaux constituant les digues ;
- une étude de la stabilité des digues en fonction du récunénagement
également -par -modélisation ri-nf<«nftatique . -Plusieurs cas de figures
avaient été envisagés avec des niveaux de schlamms et d'eau variables ;
- une étude du bassin versant permettant de connaître les possibilités
d'alimentation en eau des bassins après l'arrêt des pompages d'exhaure ;
- une étude en laboratoire de la possibilité de réutiliser les schlamms
comme matériaux de remblais afin de niveler éventuellement les terrains
voisins du carreau de la mine,
1.3. Difficultés rencontrées
Les HOUILLERES DU BASSIN DE LORRAINE ont décidé, avant de céder leur
terrain à l'EPML, de réutiliser les schlamms dans la centrale en cours de
construction à Emile Huchet, Les schlamms seront brûlés, sauf modification,
vers les années 1992,
La consultation des différents rapports en possession du BRGM et des HBL
n'a pas pennis de retrouver les caractéristiques mécaniques des terrains
nécessaires aux modélisations informatiques. Remarquons qu'aucune étude
géotechnique, avant ou après construction des digues, ne semble- exister. De
plus, les données qui ont pu être retrouvées quant à la nature des matériaux
- 3 -
constituant le corps de la digue n* 3 sont contradictoires : dans un cas il
s'agit de matériaux argileux issus du milieu en'vironnant , c'est-à-dire un
matériau cohérent, dans d'autres cas il s'agit de schistes noirs,
probablement issus de la mine de Faulquemont, c'est-à-dire, du point de vue
géotechnique, de matériaux frottants sans cohésion.
Une étude de sols s'imposait donc afin de connaître rigoureusement la
nature des matériaux et de déterminer leurs caractéristiques mécaniques.
Les investigations nécessaires à ces déterminations sont relativement
lourdes, d'autant plus que la ' configuration des différents bassins peut être
modifiée par les HBL au cours de la récupération des schlamms : bassins plus
ou moins curés, remblaiement des bassins par des matériaux divers, voire même
des déchets (gravats par exemple), destruction partielle ou totale des digues
des bassins 1 et/ou 2...
Devant toutes ces modifications et les inconnues restant en suspens, le
projet initial d'étude de stabilité des digues en fonction des hypothèses de
remplissage des bassins ne peut être mené à bien dans l'état des connaissan¬
ces actuelles.
L'étude de la stabilité de ces digues et les possibilités de
réaménagement ne pourront être réalisées que lorsque la configuration défini¬
tive des bassins après réutilisation des schlamms par les HBL sera connue.
Une reconnaissance de sols telle que celle proposée initialement devra
nécessairement être envisagée avant toute étude. Rappelons qu'il avait été
prévu :
- des essais in situ : sondages carottés de 20 à 25 m de profondeur
depuis la crête de la digue jusqu'au sol de fondation de cette demière
avec essais pressiométriques tous les mètres et essai de perméabilité de
type Lefranc dans le corps de digue et dans le terrain de fondation ;
- des essais de laboratoire afin de déterminer les caractéristiques
mécaniques des matériaux constituants la digue (essai triaxial Cu+u ou
essais à la boîte de CASAGRANDE selon la nature du matériau rencontré).
- 3 -
constituant le corps de la digue n* 3 sont contradictoires : dans un cas il
s'agit de matériaux argileux issus du milieu en'vironnant , c'est-à-dire un
matériau cohérent, dans d'autres cas il s'agit de schistes noirs,
probablement issus de la mine de Faulquemont, c'est-à-dire, du point de vue
géotechnique, de matériaux frottants sans cohésion.
Une étude de sols s'imposait donc afin de connaître rigoureusement la
nature des matériaux et de déterminer leurs caractéristiques mécaniques.
Les investigations nécessaires à ces déterminations sont relativement
lourdes, d'autant plus que la ' configuration des différents bassins peut être
modifiée par les HBL au cours de la récupération des schlamms : bassins plus
ou moins curés, remblaiement des bassins par des matériaux divers, voire même
des déchets (gravats par exemple), destruction partielle ou totale des digues
des bassins 1 et/ou 2...
Devant toutes ces modifications et les inconnues restant en suspens, le
projet initial d'étude de stabilité des digues en fonction des hypothèses de
remplissage des bassins ne peut être mené à bien dans l'état des connaissan¬
ces actuelles.
L'étude de la stabilité de ces digues et les possibilités de
réaménagement ne pourront être réalisées que lorsque la configuration défini¬
tive des bassins après réutilisation des schlamms par les HBL sera connue.
Une reconnaissance de sols telle que celle proposée initialement devra
nécessairement être envisagée avant toute étude. Rappelons qu'il avait été
prévu :
- des essais in situ : sondages carottés de 20 à 25 m de profondeur
depuis la crête de la digue jusqu'au sol de fondation de cette demière
avec essais pressiométriques tous les mètres et essai de perméabilité de
type Lefranc dans le corps de digue et dans le terrain de fondation ;
- des essais de laboratoire afin de déterminer les caractéristiques
mécaniques des matériaux constituants la digue (essai triaxial Cu+u ou
essais à la boîte de CASAGRANDE selon la nature du matériau rencontré).
- 4 -
De même pour l'étude du bassin versant, il a été convenu de reporter
l'étude après l'arrêt du pompage d'exhaure afin de se placer dans des condi¬
tions plus proches de ce que sera le contexte réel futur des bassins.
1.4. Etudes réalisées par le BttGM
Finalement, seules les études concernant la stabilité actuelle des
digues avec recherche des différents travaux d'entretien ou de réparation
effectués sur ces digues au cours du temps ainsi que la réutilisation des
schlamms comme matériaux de remblais ont été effectuées. Cette demière étude
pouvant éventuellement servir ultérieurement pour d'autres bassins. Elle a
porté sur :
- une étude mécanique : détermination de la teneur en eau, de la granu¬
lométrie, de l'indice de plasticité, des valeurs de bleu, de la portance
des schlamms ;
- une étude chimique avec détermination de la composition minéralogique
par diffraction X et identification de la pollution pouvant provenir de
ces matériaux par un test de lixiviation accélérée.
2. STABILITE ACTUELLE DES DIGUES
La documentation des HBL concemant la mine de Faulquemont a été consul¬
tée chez Monsieur MAZURE, Unité d'Exploitation Immobilier Lorrain, Service
des Eaux.
2.1. Historique des bassins
Aucun document concemant Hétude ou la conception des ouvrages n'a été
retrouvé dans toute la documentation consultée. Seuls les arrêtés préfecto¬
raux relatifs à la demande de construction de digues par les HBL ont été
retrouvés. Ils permettent de connaître, approximativement, la date de cons¬
truction des différents bassins.
A partir des documents en possession soit des HBL, soit du BRGM,
- 4 -
De même pour l'étude du bassin versant, il a été convenu de reporter
l'étude après l'arrêt du pompage d'exhaure afin de se placer dans des condi¬
tions plus proches de ce que sera le contexte réel futur des bassins.
1.4. Etudes réalisées par le BttGM
Finalement, seules les études concernant la stabilité actuelle des
digues avec recherche des différents travaux d'entretien ou de réparation
effectués sur ces digues au cours du temps ainsi que la réutilisation des
schlamms comme matériaux de remblais ont été effectuées. Cette demière étude
pouvant éventuellement servir ultérieurement pour d'autres bassins. Elle a
porté sur :
- une étude mécanique : détermination de la teneur en eau, de la granu¬
lométrie, de l'indice de plasticité, des valeurs de bleu, de la portance
des schlamms ;
- une étude chimique avec détermination de la composition minéralogique
par diffraction X et identification de la pollution pouvant provenir de
ces matériaux par un test de lixiviation accélérée.
2. STABILITE ACTUELLE DES DIGUES
La documentation des HBL concemant la mine de Faulquemont a été consul¬
tée chez Monsieur MAZURE, Unité d'Exploitation Immobilier Lorrain, Service
des Eaux.
2.1. Historique des bassins
Aucun document concemant Hétude ou la conception des ouvrages n'a été
retrouvé dans toute la documentation consultée. Seuls les arrêtés préfecto¬
raux relatifs à la demande de construction de digues par les HBL ont été
retrouvés. Ils permettent de connaître, approximativement, la date de cons¬
truction des différents bassins.
A partir des documents en possession soit des HBL, soit du BRGM,
- 5 -
L'arrêté préfectoral du-29 mars 1951, suite à une demande du 20 novembre
1947, accorde le déversement des eaux de lavage du siège de la mine de
Faulquemont dans le ruisseau de Dorviller après passage dans un bassin de
décantation. Les travaux d'aménagement du bassin n* 1 ont probablement été
terminés au milieu de l'année 1951,
L'arrêté préfectoral du 9 juin 1953 conceme la construction des bassins
n* 2 et n" 3, le bassin n* 2 étant réservé pour la décantation des schlamms
et le n* 3 pour les eaux de remblayage hydraulique.
Les bassins n' 2 et 3 ont été terminés à la fin de l'année 1953.
Les schl£imms en suspension dans l'eau sont déversés dans les bassins.
Ils se déposent aussitôt par décantation en formant une sorte de delta.
L'évacuation du trop-plein des eaux des bassins est assurée par une cheminée
en béton verticale reliée à un aqueduc passant sous le barrage et aboutissant
dans l'ancien lit du ruisseau de Dorviller. Les dimensions de l'aqueduc et de
la cheminée doivent permettre d'éviter le débordement sur la crête, la
submersion ou écoulement au-dessus de la digue, ce qui entraînerait une
dégradation de 1 ' ouvrage .
Les eaux de ruissellement du bassin versant correspondant à la retenue
sont interceptés par un fossé de garde ceinturant les bassins et se jetant à
l'aval du barrage dans le lit du ruisseau de Dorviller.
Les bassins ne sont plus en service depuis la fermeture de la mine
(1979). Cependant, le bassin n' 3 continue à recevoir une partie des eaux
d'exhaure de la mine.
Actuellement, l'évacuation des? eaux du bassin n* 3 se fait par un
déversoir, l'ovoïde passant sous la digue ayant été fermée il y a une dizaine
d'années. Le dépôt de schlamms le long du parement amont de la digue joue un
rôle de masque d'étanchéité car leur perméabilité est en général plus faible
que celle des matériaux du corps de digue.
- 5 -
L'arrêté préfectoral du-29 mars 1951, suite à une demande du 20 novembre
1947, accorde le déversement des eaux de lavage du siège de la mine de
Faulquemont dans le ruisseau de Dorviller après passage dans un bassin de
décantation. Les travaux d'aménagement du bassin n* 1 ont probablement été
terminés au milieu de l'année 1951,
L'arrêté préfectoral du 9 juin 1953 conceme la construction des bassins
n* 2 et n" 3, le bassin n* 2 étant réservé pour la décantation des schlamms
et le n* 3 pour les eaux de remblayage hydraulique.
Les bassins n' 2 et 3 ont été terminés à la fin de l'année 1953.
Les schl£imms en suspension dans l'eau sont déversés dans les bassins.
Ils se déposent aussitôt par décantation en formant une sorte de delta.
L'évacuation du trop-plein des eaux des bassins est assurée par une cheminée
en béton verticale reliée à un aqueduc passant sous le barrage et aboutissant
dans l'ancien lit du ruisseau de Dorviller. Les dimensions de l'aqueduc et de
la cheminée doivent permettre d'éviter le débordement sur la crête, la
submersion ou écoulement au-dessus de la digue, ce qui entraînerait une
dégradation de 1 ' ouvrage .
Les eaux de ruissellement du bassin versant correspondant à la retenue
sont interceptés par un fossé de garde ceinturant les bassins et se jetant à
l'aval du barrage dans le lit du ruisseau de Dorviller.
Les bassins ne sont plus en service depuis la fermeture de la mine
(1979). Cependant, le bassin n' 3 continue à recevoir une partie des eaux
d'exhaure de la mine.
Actuellement, l'évacuation des? eaux du bassin n* 3 se fait par un
déversoir, l'ovoïde passant sous la digue ayant été fermée il y a une dizaine
d'années. Le dépôt de schlamms le long du parement amont de la digue joue un
rôle de masque d'étanchéité car leur perméabilité est en général plus faible
que celle des matériaux du corps de digue.
- 6 -
Du point de vue construction et conception, ces digues présentent deux
caractéristiques principales :
- l'absence d'organe d'étanchéité et de drainage,
- l'absence de massifs ou de couches perméables drainant la partie avale
du corps de digue.
Il ressort de ce bref historique des bassins deux points importants
quant au réaménagement futur :
1* Etant donné que les schlamms jouent le rôle de masque d'étanchéité
sur le parement cimont de la digue, il conviendra de ne pas curer complè¬
tement les schlamms lors de leur excavation ou de revoir complètement
1' étanchéité du corps de digue.
"2" La -présence d^un aqueduc en béton traversant le corps de digue et qui
a été rebouché risque de poser de gros problèmes de stabilité lors de la
mise en eau éventuelle des bassins si le rebouchage n'est pas correct.
Afin de ne pas menacer la stabilité de l'ouvrage dans le cas d'une
éventuelle remise en eau, il faudra soit faire des injections dans cette
conduite et vérifier la perméabilité ainsi induite (qualité de
l'injection), soit laisser suffisamment de schlamms au-dessus de
l'ovoïde pour qu'aucune infiltration ne puisse se faire et éviter un
quelconque passage d'eau au travers de la digue.
2.2. Géométrie et constitution des digues
2.2.1. Descrlptloa des bassins et des digues
¿ Les trois bassins s'étagent sur une même vallée- ; le plus en amont étant
le. bassin n* 1, suivi du bassin n* 2 puis du n* 3 (voir figure 1). Ils sont
formés tous les trois de la même façon : le fond de la vallée est barré par
une digue homogène.
Les principales caractéristiques géométriques des digues, sont résumées
dans le tableau ci-après.
- 6 -
Du point de vue construction et conception, ces digues présentent deux
caractéristiques principales :
- l'absence d'organe d'étanchéité et de drainage,
- l'absence de massifs ou de couches perméables drainant la partie avale
du corps de digue.
Il ressort de ce bref historique des bassins deux points importants
quant au réaménagement futur :
1* Etant donné que les schlamms jouent le rôle de masque d'étanchéité
sur le parement cimont de la digue, il conviendra de ne pas curer complè¬
tement les schlamms lors de leur excavation ou de revoir complètement
1' étanchéité du corps de digue.
"2" La -présence d^un aqueduc en béton traversant le corps de digue et qui
a été rebouché risque de poser de gros problèmes de stabilité lors de la
mise en eau éventuelle des bassins si le rebouchage n'est pas correct.
Afin de ne pas menacer la stabilité de l'ouvrage dans le cas d'une
éventuelle remise en eau, il faudra soit faire des injections dans cette
conduite et vérifier la perméabilité ainsi induite (qualité de
l'injection), soit laisser suffisamment de schlamms au-dessus de
l'ovoïde pour qu'aucune infiltration ne puisse se faire et éviter un
quelconque passage d'eau au travers de la digue.
2.2. Géométrie et constitution des digues
2.2.1. Descrlptloa des bassins et des digues
¿ Les trois bassins s'étagent sur une même vallée- ; le plus en amont étant
le. bassin n* 1, suivi du bassin n* 2 puis du n* 3 (voir figure 1). Ils sont
formés tous les trois de la même façon : le fond de la vallée est barré par
une digue homogène.
Les principales caractéristiques géométriques des digues, sont résumées
dans le tableau ci-après.
- 7 -
'
BASSIN N'I
BASSIN N*2
BASSIN N*3
PENTE
TALUS
1/1,6
1/2,5
1/1,5
HAUTEUR
MAXIMALE
18,00 m
15,00 m
18,00 m
LARGEUR
EN CRETE
5,00 m
5,00 m
10,00 m
SURFACE
BASSIN
12 ha
10 ha
12 ha
REMARQUES GENERALES
complètement asséché, hors ser¬
vice, talus aval sec
pratiquement comblé avec des
schlcunms, hors service
empli de schlamms, maintenu en
service pour transit eau exhaure
Rappelons que la crête de la digue n' 3 supporte la voie communale
allant de Flétrange à Dorviller.
2.2.2. Contexte géologique régional
Le Bassin Houiller de Lorraine est réparti sur les feuilles de Boulay,
Forbach, Saint-Avold et Sarreguemines de la carte géologique au 1/50.000. Il
est situé sur la bordure orientale du Bassin de Paris dont J. DEBELMAS
(Géologie de la France, Tl) écrit que, au début du Trias, il se présentait
comme une vaste dépression, tournée vers l'Est et comprise entre le Massif
Ardennais au Nord, le Massif Central au Sud et une "province gauloise" à
l'Ouest, probablement soulevée à la fin du Permien. Pendant le Trias, les
schistes et grès permiens sont d'abord recouverts par les grès vosgiens et
grès bigarrés du Trias inférieur (Bundsandstein) dont l'épaisseur peut
atteindre 600 m, couronnés par un conglomérat (Saint-Odile) bien visible dans
les Vosges gréseuses. L'étude de la direction des courants d'après les
figures: de sédimentation a permis de montrer que les cours d'eau s'écoulaient
principalement du Sud-Ouest vers le Nord-Est, les sables grossiers se dépo¬
saient soit dans de- Vcistes deltas, soit sur des rivages et étaient assez
souvent, immergés, ce qui favorisait la cimentation des dépôts meubles en
grès.
- 7 -
'
BASSIN N'I
BASSIN N*2
BASSIN N*3
PENTE
TALUS
1/1,6
1/2,5
1/1,5
HAUTEUR
MAXIMALE
18,00 m
15,00 m
18,00 m
LARGEUR
EN CRETE
5,00 m
5,00 m
10,00 m
SURFACE
BASSIN
12 ha
10 ha
12 ha
REMARQUES GENERALES
complètement asséché, hors ser¬
vice, talus aval sec
pratiquement comblé avec des
schlcunms, hors service
empli de schlamms, maintenu en
service pour transit eau exhaure
Rappelons que la crête de la digue n' 3 supporte la voie communale
allant de Flétrange à Dorviller.
2.2.2. Contexte géologique régional
Le Bassin Houiller de Lorraine est réparti sur les feuilles de Boulay,
Forbach, Saint-Avold et Sarreguemines de la carte géologique au 1/50.000. Il
est situé sur la bordure orientale du Bassin de Paris dont J. DEBELMAS
(Géologie de la France, Tl) écrit que, au début du Trias, il se présentait
comme une vaste dépression, tournée vers l'Est et comprise entre le Massif
Ardennais au Nord, le Massif Central au Sud et une "province gauloise" à
l'Ouest, probablement soulevée à la fin du Permien. Pendant le Trias, les
schistes et grès permiens sont d'abord recouverts par les grès vosgiens et
grès bigarrés du Trias inférieur (Bundsandstein) dont l'épaisseur peut
atteindre 600 m, couronnés par un conglomérat (Saint-Odile) bien visible dans
les Vosges gréseuses. L'étude de la direction des courants d'après les
figures: de sédimentation a permis de montrer que les cours d'eau s'écoulaient
principalement du Sud-Ouest vers le Nord-Est, les sables grossiers se dépo¬
saient soit dans de- Vcistes deltas, soit sur des rivages et étaient assez
souvent, immergés, ce qui favorisait la cimentation des dépôts meubles en
grès.
- 8 -
.. La transgression vers l'Ouest des lagunes donne les grès -à Voltzia de la
base du Trias moyen (Muschelkalk) , surmontés par les quatre épisodes princi¬
paux du Muschelkalk :
- Wellenkalk, calcaire ondulé,
- Anhydritgruppe, lits de gypse et sels intercalés dans des bancs
mameux ou dolomitiques,
- Haupt Muschelkalk, calcaire coquillier à Cératites, Térébratules et
Encrines ,
- Lettenkohle, couches argileuses lagunaires.
Au Trias supérieur (Keuper), les lagunes poursuivent leur transgression
vers l'Ouest,
Au Pliocène, un mouvement épirogénique soulève le Nord et l'Est du
Bassin et permet l'installation du réseau hydrographique.
Très schématiquement, la région qui nous intéresse est soulevée par
l'anticlinal de Sarrebriick, d'auce Sud-Ouest /Nord-Est qui fait affleurer les
terrains houillers et sur lesquels s'appuient en auréoles les formations du
Trias inférieur (Bundsandstein), du Trias moyen (Muschelkalk) et du Trias
supérieur (Keuper) .
2.2.3. Terrain de fondation
Les terrains de fondation des digues de la mine de Faulquemont sont
constitués. des couches à Cératites du Muschelkalk supérieur, d'une puissance
de 50 m environ. Elles se distinguent du calcaire à Entroques sous-jacent par
un plus grand développement des bancs mameux. Les dalles de calcaire des
couches à Cératites ont en moyenne 10 à 20 cm, parfois 30 à 40 cm d'épais¬
seur. Elles alternent avec des niveaux mameux d'épaisseur comparables. Les
calcaires, de texture lithographique ou cristalline, sont gris-crème, parfois
roux ou bicolore (bleu et beige). Les surfaces des dalles sont souvent
ondulées ou vermiculées mais peuvent être également très planes. Les marnes
sont grises ou gris- verdâtre par altération. Elles sont généralement assez
raides et leur compacité a tendance à croître avec la profondeur.
- 8 -
.. La transgression vers l'Ouest des lagunes donne les grès -à Voltzia de la
base du Trias moyen (Muschelkalk) , surmontés par les quatre épisodes princi¬
paux du Muschelkalk :
- Wellenkalk, calcaire ondulé,
- Anhydritgruppe, lits de gypse et sels intercalés dans des bancs
mameux ou dolomitiques,
- Haupt Muschelkalk, calcaire coquillier à Cératites, Térébratules et
Encrines ,
- Lettenkohle, couches argileuses lagunaires.
Au Trias supérieur (Keuper), les lagunes poursuivent leur transgression
vers l'Ouest,
Au Pliocène, un mouvement épirogénique soulève le Nord et l'Est du
Bassin et permet l'installation du réseau hydrographique.
Très schématiquement, la région qui nous intéresse est soulevée par
l'anticlinal de Sarrebriick, d'auce Sud-Ouest /Nord-Est qui fait affleurer les
terrains houillers et sur lesquels s'appuient en auréoles les formations du
Trias inférieur (Bundsandstein), du Trias moyen (Muschelkalk) et du Trias
supérieur (Keuper) .
2.2.3. Terrain de fondation
Les terrains de fondation des digues de la mine de Faulquemont sont
constitués. des couches à Cératites du Muschelkalk supérieur, d'une puissance
de 50 m environ. Elles se distinguent du calcaire à Entroques sous-jacent par
un plus grand développement des bancs mameux. Les dalles de calcaire des
couches à Cératites ont en moyenne 10 à 20 cm, parfois 30 à 40 cm d'épais¬
seur. Elles alternent avec des niveaux mameux d'épaisseur comparables. Les
calcaires, de texture lithographique ou cristalline, sont gris-crème, parfois
roux ou bicolore (bleu et beige). Les surfaces des dalles sont souvent
ondulées ou vermiculées mais peuvent être également très planes. Les marnes
sont grises ou gris- verdâtre par altération. Elles sont généralement assez
raides et leur compacité a tendance à croître avec la profondeur.
- 9 -
Les calcaires sont très souvent fissurés. Ils peuvent jouer un rôle de
drain créant ainsi un cheminement préférentiel de l'eau sous le corps de
digue, entraînant la ruine de l'ouvrage, dans le cas d'un curage trop
important et d'une remise en eau des bassins.
2.2.4. Corps de digue
Les données concemant la nature du corps des digues ne sont pas cohé¬
rentes entre elles :
- dans les rapports du BRGM et dans les documents des HBL, il apparaît
que la digue est constituée essentiellement de matériaux argileux. La
partie supérieure du corps de la digue est constituée de crasse et de
remblais alluvionnaires de type sables et graviers sur une épaisseur de
1 à 2,00 m. La partie inférieure est une argile verte provenant proba¬
blement d'un emprunt local ;
- les coupes de sondages effectuées par l'Entreprise FONDASOL en vue de
l'installation d'un inclinomètre et de la mise en place de piézomètres
dans le corps de la digue n" 3 indiquent que l'ensemble du corps de
digue est constitué de remblais de schistes noirs surmontés de 1 à 2,00
m de limons argileux et de blocs.
La stabilité des ouvrages dans le temps et la nature du réaménagement
possible des bassins ne seront évidemment pas les mêmes si le corps de digue
est constitué de l'un ou de l'autre type de matériaux ; ces demiers ayant,
du point de vue géotechnique, des comportements tout à fait différents. D'où
l'importance de connaître avec exactitude la nature et les caractéristiques
de ces matériaux,
2.3. Désordres affectant la digue n*' 3
En juillet 1982, des désordres importants sont apparus sur la digue du
bassin n* 3. Ces désordres se sont manifestés par l'ouverture de fissures en
crête de digues sur le revêtement de chaussée- de la voie communale allant de
Flétrange à. Dorviller, La direction des fissures principales était
Nord-Est/Sud-Ouest avec un décalage de 1 à 1,5 cm entre les lèvres. D'autres
- 9 -
Les calcaires sont très souvent fissurés. Ils peuvent jouer un rôle de
drain créant ainsi un cheminement préférentiel de l'eau sous le corps de
digue, entraînant la ruine de l'ouvrage, dans le cas d'un curage trop
important et d'une remise en eau des bassins.
2.2.4. Corps de digue
Les données concemant la nature du corps des digues ne sont pas cohé¬
rentes entre elles :
- dans les rapports du BRGM et dans les documents des HBL, il apparaît
que la digue est constituée essentiellement de matériaux argileux. La
partie supérieure du corps de la digue est constituée de crasse et de
remblais alluvionnaires de type sables et graviers sur une épaisseur de
1 à 2,00 m. La partie inférieure est une argile verte provenant proba¬
blement d'un emprunt local ;
- les coupes de sondages effectuées par l'Entreprise FONDASOL en vue de
l'installation d'un inclinomètre et de la mise en place de piézomètres
dans le corps de la digue n" 3 indiquent que l'ensemble du corps de
digue est constitué de remblais de schistes noirs surmontés de 1 à 2,00
m de limons argileux et de blocs.
La stabilité des ouvrages dans le temps et la nature du réaménagement
possible des bassins ne seront évidemment pas les mêmes si le corps de digue
est constitué de l'un ou de l'autre type de matériaux ; ces demiers ayant,
du point de vue géotechnique, des comportements tout à fait différents. D'où
l'importance de connaître avec exactitude la nature et les caractéristiques
de ces matériaux,
2.3. Désordres affectant la digue n*' 3
En juillet 1982, des désordres importants sont apparus sur la digue du
bassin n* 3. Ces désordres se sont manifestés par l'ouverture de fissures en
crête de digues sur le revêtement de chaussée- de la voie communale allant de
Flétrange à. Dorviller, La direction des fissures principales était
Nord-Est/Sud-Ouest avec un décalage de 1 à 1,5 cm entre les lèvres. D'autres
- 10 -
fissures transversales, plus petites, sont apparues. Leur orientation était
quasiment Nord-Sud et l'ouverture atteignait 3 à 5 mm. Des venues d'eau en
charge à moins d'I m de profondeur sous le niveau de la route et des
anomalies topographiques, pouvant correspondre à des glissements de terrain
très localisés sur le parement aval de la digue, ont été mises en évidence.
Jt.
Une étude menée par le BRGM a montré que la stabilité générale de
l'ouvrage n'était pas menacée. Après l'exclusion des hypothèses de glissement
de terrain lié à un comportement hydraulique anormal du fait de la présence
de niveaux conducteurs au sein de l'ouvrage (les eaux pouvant provenir soit
du bassin lui-même, soit du fossé côté aval, soit du bassin versant) et de
phénomènes de renards avec entraînement de fines le long de l'ovoïde, il
s'est avéré que les désordres affectant la chaussée avaient leur origine dans
la réalisation même de la route. Les phénomènes ont peut-être été amplifiés
par un fonctionnement défectueux du fossé de la route et par la présence de
-terrier-lie "rats -musqués qui ont occupés durant une longue période le parement
amont de l'ouvrage. A la suite d'une période plu'vieuse, le niveau d'eau dans
le bassin a augmenté et l'eau a noyé les terriers^ celle-ci empruntant les
galeries d'aération, serait ressortie côté aval, ravinant profondément le
parement. Des mesures conservatrices et de surveillance de la digue ont été
prises (voir § 2.4.2.).
2,4, Surveillance des digues et des bassins
2,4,1, Origine du projet
Les HBL ont confié au BRGM, en novembre 1978, une mission" générale
d'évaluation de la sécurité des digues qui ferment tous les bassins dont
elles ont la responsabilité.
Après un examen d'ensemble des lieux, il a été décidé de maintenir sous
surveillance la digue n' 3 ; les bassins 1 et 2 n'étant plus en activité et
partiellement ou totalement comblés de schlamms ne nécessitaient pas de
surveillance systématique.
* publication des données et des résultats des études après accord des
HBL.
- 10 -
fissures transversales, plus petites, sont apparues. Leur orientation était
quasiment Nord-Sud et l'ouverture atteignait 3 à 5 mm. Des venues d'eau en
charge à moins d'I m de profondeur sous le niveau de la route et des
anomalies topographiques, pouvant correspondre à des glissements de terrain
très localisés sur le parement aval de la digue, ont été mises en évidence.
Jt.
Une étude menée par le BRGM a montré que la stabilité générale de
l'ouvrage n'était pas menacée. Après l'exclusion des hypothèses de glissement
de terrain lié à un comportement hydraulique anormal du fait de la présence
de niveaux conducteurs au sein de l'ouvrage (les eaux pouvant provenir soit
du bassin lui-même, soit du fossé côté aval, soit du bassin versant) et de
phénomènes de renards avec entraînement de fines le long de l'ovoïde, il
s'est avéré que les désordres affectant la chaussée avaient leur origine dans
la réalisation même de la route. Les phénomènes ont peut-être été amplifiés
par un fonctionnement défectueux du fossé de la route et par la présence de
-terrier-lie "rats -musqués qui ont occupés durant une longue période le parement
amont de l'ouvrage. A la suite d'une période plu'vieuse, le niveau d'eau dans
le bassin a augmenté et l'eau a noyé les terriers^ celle-ci empruntant les
galeries d'aération, serait ressortie côté aval, ravinant profondément le
parement. Des mesures conservatrices et de surveillance de la digue ont été
prises (voir § 2.4.2.).
2,4, Surveillance des digues et des bassins
2,4,1, Origine du projet
Les HBL ont confié au BRGM, en novembre 1978, une mission" générale
d'évaluation de la sécurité des digues qui ferment tous les bassins dont
elles ont la responsabilité.
Après un examen d'ensemble des lieux, il a été décidé de maintenir sous
surveillance la digue n' 3 ; les bassins 1 et 2 n'étant plus en activité et
partiellement ou totalement comblés de schlamms ne nécessitaient pas de
surveillance systématique.
* publication des données et des résultats des études après accord des
HBL.
- 11 -
Depuis les désordres survenus en 1982, la digue n' 3 fait l'objet d'une
surveillance systématique dont le but est de suivre l'évolution de la retenue
au cours du temps. Chaque mois a lieu une visite sur le site avec vérifica¬
tion de l'état du talus aval et des éventuels débits d'infiltration. Les
mesures de surveillance effectuées et leur fréquence sont exposées dans le
tableau ci-dessous. De plus, après les crues, les fossés de garde des instal¬
lations annexes et des évacuateurs sont contrôlés.
NATURE DE LA SURVEILLANCE
relevé du niveau d'eau dans le bassin
mesure des niveaux piézométriques
mesure topographique
observation visuelle du parement aval
observation visuelle du fossé
d'évacuation suivi des_jalons
inclinomètre
observation visuelle d'éventuelles
fuites en pied de talus
NOMBRE
7
1
FREQUENCE
mensuelle
mensuelle
semestrielle
mensuelle
mensuelle
2,4.2. Résultats
1982 : suite à l'ouverture des fissures en crête de l'ouvrage, plusieurs
hypothèses concemant l'origine des désordres pouvant avoir des conséquences
graves ont été émises et les mesures suivantes ont été prises :
- vidange partielle du bassin,
- mise en place de 5 piézomètres et d'un inclinomètre,
- campagne de dératisation et comblement des terriers.
Le comportement hydraulique de la digue n* 3 est sain. Deux piézomètres
traduisent l'existence d'un niveau local superficiel dû à des circulations
erratiques en provenance du fossé bordant la route et du bassin à la faveur
des terriers.
- 11 -
Depuis les désordres survenus en 1982, la digue n' 3 fait l'objet d'une
surveillance systématique dont le but est de suivre l'évolution de la retenue
au cours du temps. Chaque mois a lieu une visite sur le site avec vérifica¬
tion de l'état du talus aval et des éventuels débits d'infiltration. Les
mesures de surveillance effectuées et leur fréquence sont exposées dans le
tableau ci-dessous. De plus, après les crues, les fossés de garde des instal¬
lations annexes et des évacuateurs sont contrôlés.
NATURE DE LA SURVEILLANCE
relevé du niveau d'eau dans le bassin
mesure des niveaux piézométriques
mesure topographique
observation visuelle du parement aval
observation visuelle du fossé
d'évacuation suivi des_jalons
inclinomètre
observation visuelle d'éventuelles
fuites en pied de talus
NOMBRE
7
1
FREQUENCE
mensuelle
mensuelle
semestrielle
mensuelle
mensuelle
2,4.2. Résultats
1982 : suite à l'ouverture des fissures en crête de l'ouvrage, plusieurs
hypothèses concemant l'origine des désordres pouvant avoir des conséquences
graves ont été émises et les mesures suivantes ont été prises :
- vidange partielle du bassin,
- mise en place de 5 piézomètres et d'un inclinomètre,
- campagne de dératisation et comblement des terriers.
Le comportement hydraulique de la digue n* 3 est sain. Deux piézomètres
traduisent l'existence d'un niveau local superficiel dû à des circulations
erratiques en provenance du fossé bordant la route et du bassin à la faveur
des terriers.
- 12 -
1983 : les fluctuations des niveaux piézométriques sont peu importantes
entre une période de très fortes pluies et une- période sèche. Une baisse
altimétrique de la topographie générale de la digue et des déplacements dans
l'axe de la chaussée ont été relevés. Ils sont probablement dus à un tasse¬
ment des matériaux constituant le corps de digue. Ces tassements sont
d'autant plus importants que la hauteur du remblai est grande. Ceci entraîne
des contraintes de traction dans la chaussée en surface. Ces phénomènes ne
sont pas gênant tant que les fissures de traction ne modifient pas les
écoulements au sein de la digue. Ils semblent que ces déplacements se produi¬
sent essentiellement pendant la période pluvieuse.
1984 : les fluctuations hydrauliques sont restées dans le même inter¬
valle que pour l'année 1982. Il n'y a donc pas eu de modification de la
drainance à la base du remblai. De même, il n'a été observé aucun mouvement
inclinométrique ni tassement au cours de l'année.
1985 : il a été observé une reprise des tassements au cours de l'hiver.
Les mouvements semblent plus importants sur les bords qu'au centre de la
digue. Ils sont cependant de faibles amplitudes.
1986 : les mesures topographiques et inclinométriques sont stables.
1987 : idem à 1986.
1988 : l'observation des niveaux piézométriques montre qu'après une
forte pluie, l'ouvrage est sensible au hausse brutale du niveau d'eau dans le
bassin. Dès que le débit d'exhaure augmente et que les précipitaions sont
supérieures à la normale, il y a mise en saturation du corps de digue, ce qui
peut entraîner à long terme la ruine de l'ouvrage.
2.4.3, Conclusion
Le suivi de la digue n* 3 depuis 1982 montre que la stabilité de
l'ouvrage dans le temps n'est pas atteinte et dépend fortement des conditions
météorologiques ainsi que du niveau d'eau dans le bassin. En cas de périodes
pluvieuses ou de fortes pluies, les mesures inclinométriques montrent un
déplacement horizontal et vertical (tassement) de l'ouvrage. Bien que ces
- 12 -
1983 : les fluctuations des niveaux piézométriques sont peu importantes
entre une période de très fortes pluies et une- période sèche. Une baisse
altimétrique de la topographie générale de la digue et des déplacements dans
l'axe de la chaussée ont été relevés. Ils sont probablement dus à un tasse¬
ment des matériaux constituant le corps de digue. Ces tassements sont
d'autant plus importants que la hauteur du remblai est grande. Ceci entraîne
des contraintes de traction dans la chaussée en surface. Ces phénomènes ne
sont pas gênant tant que les fissures de traction ne modifient pas les
écoulements au sein de la digue. Ils semblent que ces déplacements se produi¬
sent essentiellement pendant la période pluvieuse.
1984 : les fluctuations hydrauliques sont restées dans le même inter¬
valle que pour l'année 1982. Il n'y a donc pas eu de modification de la
drainance à la base du remblai. De même, il n'a été observé aucun mouvement
inclinométrique ni tassement au cours de l'année.
1985 : il a été observé une reprise des tassements au cours de l'hiver.
Les mouvements semblent plus importants sur les bords qu'au centre de la
digue. Ils sont cependant de faibles amplitudes.
1986 : les mesures topographiques et inclinométriques sont stables.
1987 : idem à 1986.
1988 : l'observation des niveaux piézométriques montre qu'après une
forte pluie, l'ouvrage est sensible au hausse brutale du niveau d'eau dans le
bassin. Dès que le débit d'exhaure augmente et que les précipitaions sont
supérieures à la normale, il y a mise en saturation du corps de digue, ce qui
peut entraîner à long terme la ruine de l'ouvrage.
2.4.3, Conclusion
Le suivi de la digue n* 3 depuis 1982 montre que la stabilité de
l'ouvrage dans le temps n'est pas atteinte et dépend fortement des conditions
météorologiques ainsi que du niveau d'eau dans le bassin. En cas de périodes
pluvieuses ou de fortes pluies, les mesures inclinométriques montrent un
déplacement horizontal et vertical (tassement) de l'ouvrage. Bien que ces
- 13 -
mouvements soient de faible amplitude, il sera très important de les prendre
en compte lors de l'étude de la stabilité de l'ouvrage en cas de
réaménagement .
Dès que le niveau dans le bassin augmente (supérieur à 294 NGF), on
assiste à une mise en saturation du corps de digue avec risque de dégradation
de l'ouvrage. Le niveau d'eau ne doit pas dépasser cette cote. Il ressort de
cette étude que l'hypothèse de la remise en eau du bassin devra s'accompagner
d'une étude très fine d'imperméabilisation et de confortement de la digue.
3, ETUDE DES SCHLAMMS COMME REMBLAIS
3.1. Caractéristiques physiques et mécaniques
3.1.1. Teneur en eau
La teneur en eau des échantillons prélevés dans les différents bassins
est très élevée dans l'ensemble. Elle varie de 30 à 50 % emnoyenne et "ce
quelle que soit la provenance des échantillons. Le tableau ci-après résume
les différentes valeurs obtenues :
MOYENNE
ECART TYPE
ECHANTILLON
Dl
46,88
41,81
35,90
44,64
51,29
50,31
47,19
50,99
46,13
5.3
D2
52,49
42,33
54,96
41,46
30,96
58,33
58,17
51,17
54,19
40,1
47,99
50,62
48,56
8,3
D3
55,37
22,06
30,66
33,47
20,96
34,76
55,41
23,3
38,51 .
22,23
19,00
24,24
31,05
31,62
12,2
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mouvements soient de faible amplitude, il sera très important de les prendre
en compte lors de l'étude de la stabilité de l'ouvrage en cas de
réaménagement .
Dès que le niveau dans le bassin augmente (supérieur à 294 NGF), on
assiste à une mise en saturation du corps de digue avec risque de dégradation
de l'ouvrage. Le niveau d'eau ne doit pas dépasser cette cote. Il ressort de
cette étude que l'hypothèse de la remise en eau du bassin devra s'accompagner
d'une étude très fine d'imperméabilisation et de confortement de la digue.
3, ETUDE DES SCHLAMMS COMME REMBLAIS
3.1. Caractéristiques physiques et mécaniques
3.1.1. Teneur en eau
La teneur en eau des échantillons prélevés dans les différents bassins
est très élevée dans l'ensemble. Elle varie de 30 à 50 % emnoyenne et "ce
quelle que soit la provenance des échantillons. Le tableau ci-après résume
les différentes valeurs obtenues :
MOYENNE
ECART TYPE
ECHANTILLON
Dl
46,88
41,81
35,90
44,64
51,29
50,31
47,19
50,99
46,13
5.3
D2
52,49
42,33
54,96
41,46
30,96
58,33
58,17
51,17
54,19
40,1
47,99
50,62
48,56
8,3
D3
55,37
22,06
30,66
33,47
20,96
34,76
55,41
23,3
38,51 .
22,23
19,00
24,24
31,05
31,62
12,2
Echantillon D3
-^ 1-10 20 30 40 50 60 70 80 teneur en eau (%)
Echantillon D2
W:::::-.'.-..
, 1 1 1 1 1 1 1
10 20 30 40 50 60 70 80 teneur en eau (%)
Echantillon Dl
7y 20 30 40 50 60 70 80 teneur en eau (%)
FIGURE 2 - Répartition des différentes teneurs en eau mesurées sur lesschlamms prélevés dans les bassins 1, 2 et 3.
Echantillon D3
-^ 1-10 20 30 40 50 60 70 80 teneur en eau (%)
Echantillon D2
W:::::-.'.-..
, 1 1 1 1 1 1 1
10 20 30 40 50 60 70 80 teneur en eau (%)
Echantillon Dl
7y 20 30 40 50 60 70 80 teneur en eau (%)
FIGURE 2 - Répartition des différentes teneurs en eau mesurées sur lesschlamms prélevés dans les bassins 1, 2 et 3.
- 14 -
L'échantillon D3 présente deux valeurs de teneurs, en eau supérieures à
50 % alors que pour l'ensemble des points la teneur en eau est homogène et se
situe aux alentours de 25 à 30 %, Cet échantillon présente une teneur en eau
plus faible que les autres échantillons : 32 % environ, alors que pour Dl et
D2 la valeur moyenne avoisine 50 %.
Pour les échantillons Dl et D2, la dispersion des mesures est faible et
les teneurs en eau ne sont jamais inférieures à 30 %, Les répartitions des
teneurs en eau sont reportées sur la figure 2,
3.1,2, Granulométrie
Le passing à 80 vm des échantillons D3 et D2 a été déterminé. Les
résultats sont reportés ci-dessous :
-NOM -ECHANTILLON
tamisât à 80 vm
D2
36,40 %
D3
82,5 %
Le pourcentage de fines de l'échantillon D3 est plus important que dans
le D2. Il pourra s'en suivre un comportement géotechnique différent entre les
deux échantillons d'autant plus que les teneurs en eau sont, elles aussi,
différentes.
3.1.3. Indice de plasticité
Les limites d'Atterberg effectuées sur les échantillons prélevés dans
les bassins 2 et 3 permettent de classer les schlamms, d'après le diagramme
de CASAGRANDE, parmi les sols limoneux peu à moyennement plastiques. Les
valeurs sont les suivantes :
- 14 -
L'échantillon D3 présente deux valeurs de teneurs, en eau supérieures à
50 % alors que pour l'ensemble des points la teneur en eau est homogène et se
situe aux alentours de 25 à 30 %, Cet échantillon présente une teneur en eau
plus faible que les autres échantillons : 32 % environ, alors que pour Dl et
D2 la valeur moyenne avoisine 50 %.
Pour les échantillons Dl et D2, la dispersion des mesures est faible et
les teneurs en eau ne sont jamais inférieures à 30 %, Les répartitions des
teneurs en eau sont reportées sur la figure 2,
3.1,2, Granulométrie
Le passing à 80 vm des échantillons D3 et D2 a été déterminé. Les
résultats sont reportés ci-dessous :
-NOM -ECHANTILLON
tamisât à 80 vm
D2
36,40 %
D3
82,5 %
Le pourcentage de fines de l'échantillon D3 est plus important que dans
le D2. Il pourra s'en suivre un comportement géotechnique différent entre les
deux échantillons d'autant plus que les teneurs en eau sont, elles aussi,
différentes.
3.1.3. Indice de plasticité
Les limites d'Atterberg effectuées sur les échantillons prélevés dans
les bassins 2 et 3 permettent de classer les schlamms, d'après le diagramme
de CASAGRANDE, parmi les sols limoneux peu à moyennement plastiques. Les
valeurs sont les suivantes :
Ip indicé de plasticité Ap Argiles peu plasti- Lp Litnons peu p^lastiqnes Qp ?<?l"- orcaniclUèS pcU ptd-ii-
Wt limite de liquidité At Arfji los t (:«.<; pías- Lt Limons très plds tique.«5 Qt «ois orBaniqUëS tteS pl.ife-^ ti.nion tiques
J
FIGURE 3 - DIAGRAMME DE PLASTICITE DES SCHLAMMS PRELEVES DANS LES BASSINS 2 et 3.
Ip indicé de plasticité Ap Argiles peu plasti- Lp Litnons peu p^lastiqnes Qp ?<?l"- orcaniclUèS pcU ptd-ii-
Wt limite de liquidité At Arfji los t (:«.<; pías- Lt Limons très plds tique.«5 Qt «ois orBaniqUëS tteS pl.ife-^ ti.nion tiques
J
FIGURE 3 - DIAGRAMME DE PLASTICITE DES SCHLAMMS PRELEVES DANS LES BASSINS 2 et 3.
- 15 -
NOM ECHANTILLON
limite de liquidité : wl (%)
limite de plasticité : wp (%)
indice de plasticité : Ip (%)
D2
48,2
33,6
14,6
D3
50,5
36,3
14,2
Le diagramme de CASAGRANDE est reporté en figure 3,
3.1.4. Valeurs de bleu
Les valeurs de bleu ont été déterminées sur les échantillons provenant
des bassins 2 et 3, Les valeurs obtenues sont les suivantes :
ECHANTILLON
vB
D2
1.2
D3
0,4
Ces valeurs sont faibles et correspondent aux valeurs généralement
obtenues pour des sables (vB = 0,5 à 2 g). Cet essai signifie donc que les
schlamms ne contiennent pas d'éléments fins argileux et/ou ne possèdent pas
de propriété d'adsorption de surface,
3.1.5. Cohésion et angle de frottement
Des essais de laboratoire réalisés en 1987 sur les schlamms des bassins
de décantation des HBL (La Houve II bassin Nord-Ouest) et du
Nord-Pas-de-Calais (Mazingarbe) dont les caractéristiques mécaniques sont
très voisines de celles des bassins de Faulquemont, en vue d'utiliser ces
schlamms comme terrains de fondation ont permis de connaître les
caractéristiques géotechniques de ces matériaux et les précautions à prendre
avant leur utilisation.
- 15 -
NOM ECHANTILLON
limite de liquidité : wl (%)
limite de plasticité : wp (%)
indice de plasticité : Ip (%)
D2
48,2
33,6
14,6
D3
50,5
36,3
14,2
Le diagramme de CASAGRANDE est reporté en figure 3,
3.1.4. Valeurs de bleu
Les valeurs de bleu ont été déterminées sur les échantillons provenant
des bassins 2 et 3, Les valeurs obtenues sont les suivantes :
ECHANTILLON
vB
D2
1.2
D3
0,4
Ces valeurs sont faibles et correspondent aux valeurs généralement
obtenues pour des sables (vB = 0,5 à 2 g). Cet essai signifie donc que les
schlamms ne contiennent pas d'éléments fins argileux et/ou ne possèdent pas
de propriété d'adsorption de surface,
3.1.5. Cohésion et angle de frottement
Des essais de laboratoire réalisés en 1987 sur les schlamms des bassins
de décantation des HBL (La Houve II bassin Nord-Ouest) et du
Nord-Pas-de-Calais (Mazingarbe) dont les caractéristiques mécaniques sont
très voisines de celles des bassins de Faulquemont, en vue d'utiliser ces
schlamms comme terrains de fondation ont permis de connaître les
caractéristiques géotechniques de ces matériaux et les précautions à prendre
avant leur utilisation.
- 16 -
Il ressort de ces deux études que les schlcimms ont une cohésion très
faible en surface. Cette cohésion augmente avec la profondeur du fait de la
consolidation du matériau sous son propre poids,
A long terme, les caractéristiques de cisaillement, mesurées en système
non drainé, non consolidé, sont de l'ordre de :
Cu = 16 kpa
u = W.
Le poids spécifique humide est environ de 17 kN/m3, le poids volumique
sec varie autour de 13 kN/m3.
3.1,6. Portance du sol
Il a été réalisé un essai Proctor avec mesure du poinçonnement CBR sur 3
échantillons provenant des bassins 1, 2 et 3.
L'essai Proctor permet de connaître la teneur en eau optimale d'un
matériau qui permet d'obtenir, après compactage de ce matériau, la teneur
maximale du poids spécifique sec 3 cl»
Les diagrammes obtenus pour les 3 échantillons en traçant la densité
sècheTjd en fonction des teneurs en eau w % mesurées après compactage sont
reportés sur la figure 4 et résumés dans le tableau ci-après :
Teneur en eau optimale
Densité sèche maximale
Dl
26,1 à 29 %
1,227
D2
24,6 à 25,7 %
1,119
D3
17,5 à 18,7 %
1,268
Du fait du très mauvais comportement des schlamms au compactage, des
difficultés de mesure de la teneur en eau optimale sont apparues au cours de
l'essai. En effet, il a été observé quasi systématiquement un décalage de la
teneur en eau (environ 10 %) entre le début et la fin de l'expérience. De ce
fait, la reproductibilité des expériences n'est pas bonne et la détermination
de l'optimum Proctor pas aisée d'autant plus que les courbes d = f(w%) sont
relativement plates.
- 16 -
Il ressort de ces deux études que les schlcimms ont une cohésion très
faible en surface. Cette cohésion augmente avec la profondeur du fait de la
consolidation du matériau sous son propre poids,
A long terme, les caractéristiques de cisaillement, mesurées en système
non drainé, non consolidé, sont de l'ordre de :
Cu = 16 kpa
u = W.
Le poids spécifique humide est environ de 17 kN/m3, le poids volumique
sec varie autour de 13 kN/m3.
3.1,6. Portance du sol
Il a été réalisé un essai Proctor avec mesure du poinçonnement CBR sur 3
échantillons provenant des bassins 1, 2 et 3.
L'essai Proctor permet de connaître la teneur en eau optimale d'un
matériau qui permet d'obtenir, après compactage de ce matériau, la teneur
maximale du poids spécifique sec 3 cl»
Les diagrammes obtenus pour les 3 échantillons en traçant la densité
sècheTjd en fonction des teneurs en eau w % mesurées après compactage sont
reportés sur la figure 4 et résumés dans le tableau ci-après :
Teneur en eau optimale
Densité sèche maximale
Dl
26,1 à 29 %
1,227
D2
24,6 à 25,7 %
1,119
D3
17,5 à 18,7 %
1,268
Du fait du très mauvais comportement des schlamms au compactage, des
difficultés de mesure de la teneur en eau optimale sont apparues au cours de
l'essai. En effet, il a été observé quasi systématiquement un décalage de la
teneur en eau (environ 10 %) entre le début et la fin de l'expérience. De ce
fait, la reproductibilité des expériences n'est pas bonne et la détermination
de l'optimum Proctor pas aisée d'autant plus que les courbes d = f(w%) sont
relativement plates.
FIGURE 4 - RESULTATS DES ESSAIS PROCTOR ET DES POINÇONNEMENTS CBR SUR LES ECHANTILLONS PRELEVES DANS LES BASSINS1, 2 et 3.
Densité sèche
1,350
1,300
1,250
1,200
1J50 -t
IJOO
1,050 t I I ( I -T I I r T I I P
Essais avec poinçonnement
t--
T 1 1 T -1 < 1 T T 1 ' r T I I r T 1 T
^
~l 1 I T T 1 1 T
o
X
Dl
D2
D3
w%
12,0 14,0 16.0 18,0 20,0 22j0 24,0 26,0 26,0 30,0 32,0
FIGURE 4 - RESULTATS DES ESSAIS PROCTOR ET DES POINÇONNEMENTS CBR SUR LES ECHANTILLONS PRELEVES DANS LES BASSINS1, 2 et 3.
Densité sèche
1,350
1,300
1,250
1,200
1J50 -t
IJOO
1,050 t I I ( I -T I I r T I I P
Essais avec poinçonnement
t--
T 1 1 T -1 < 1 T T 1 ' r T I I r T 1 T
^
~l 1 I T T 1 1 T
o
X
Dl
D2
D3
w%
12,0 14,0 16.0 18,0 20,0 22j0 24,0 26,0 26,0 30,0 32,0
ESSAIS PROCTOR - RESULTATS NUIGRIQUES DES ESSAIS
DOSSIESSCHLAlv1S
SONDAGEDl
PEOFOHIiEim
H* «JJJÔ,
PÍ5 il »oilcPTH
0 Ix »ovle (cm)E Ix mo«l« (cml
Tejtev tJi c«PtjL(l)P t 5(1)
Pis tin (1)P 1 1 (2)P l s (2)
Piî lire f2]Tnev tx eii.(l)Ttxtxr tx txx (2)
10
5020
6350
10,20
11,70
13
4935
6385
10,20
11,70
16
4985
6485
10,20
11,70
19
5020
6510
10,20
11,70
159675
13535
15,20
15 Í0
244985
6455
10,20 ^
11,70
249675
14000
15,20
15,20
710,73
660,49
402,69
710,78
660,49
402,69
613,32
549,29
266,97
613,32
549,29
266,97
647,37
566,83
274,36
647,37
566,83
274,36
589,28516,81,
274,00
589,23
516,81
274,00
745,14
672,30
274,00
745,14
672,30
274,00
471,84
425,69274,00
471,84
425,69274,00
453,56
408,58
258,64
453,56
408,58
258,64
VS yLoytxxtDtjLsitt sèckt
19,51,164
22,71,194
27,51,230
29,81,200
18,31,183
30,41,179
30,01,206
DOSSIEESCHLAIvIES
SONDAGED2
PEOFONDETJE
H" esîiiPis il mo«lc
^ il mo«l« (cm)H ix moile (cm)
Ttitir tx txxPtkiDP l 5(1)
Fis tirt fl)P l k (2)P t s (2)
Pis tire (2)TtXtXT tJLtXX[l)TtMir tx txx [2]
14
4985
6285
10,20
11,70
12
5020
£27310,20
11,70
16
4985
6335
10,20
11,70
18
5020
¿37Ü
10,20
11,70
15
9915
I343Û
15,20
15,20
259675
J343515,20
15,20:
661,83
585,54
269,00
661,83
585,54
269,00
585,88
528,38
258,64
585,88
523,38
258,64
616,44
544,26
262,10
616,44
544,26
262,10
572,98
508,88
270,23
572,98
508,83
270,23
642,58
583,45
274,36
642,58
583,45
274,36
569,47
516,93274,36
569,47
516,93274,36
VfÇ- jxojtxxtDtasité sèckjt
24,11.096
21,3¿085
25,61,124
26,91,113
19,11.070
21,71.135
DOSSIEESCHLAIvIES
SONDAGED3
PROFONDEUE
H* essiiPis il moil«
PTH& il moiIe (cm)H il moile (cm)
Tcitir tx txxPt]L(l)P t 5(1)
Pis tire (1)Pt V.(2)P t s (2)
Pis tmf2)TtJieir cjl «Il (1)Te*eir tx txx (2)
12
5020
63 lo10,20
11,70
14
4935
6365
10,20
11,70
16
4985
6385
10,20
11,70
18
5020
6453
10,20
11,70
16
9675
14100
15,20
15,20
214985
6430
10,20
11,70
530,0?
497,85
258,64
530,07
497,85253,64
500,85
471,23
269,00
500,85
471,23
269,00-
555,93
512,83
262,10
555,93
512,88
262,10
733,70
663,31
270,23
733,70
663,31
270,23
1208,13
1057,75
266,97
1203,13
1057,75
266,97
551,42493,10
269,00
551,42498,10
269,00
VK moyeuLeDe&sité sècXe
13,51,197
14,61,259
17,21.250
17,91.271
19,01.348
23,31,226
ESSAIS PROCTOR - RESULTATS NUIGRIQUES DES ESSAIS
DOSSIESSCHLAlv1S
SONDAGEDl
PEOFOHIiEim
H* «JJJÔ,
PÍ5 il »oilcPTH
0 Ix »ovle (cm)E Ix mo«l« (cml
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Pis tin (1)P 1 1 (2)P l s (2)
Piî lire f2]Tnev tx eii.(l)Ttxtxr tx txx (2)
10
5020
6350
10,20
11,70
13
4935
6385
10,20
11,70
16
4985
6485
10,20
11,70
19
5020
6510
10,20
11,70
159675
13535
15,20
15 Í0
244985
6455
10,20 ^
11,70
249675
14000
15,20
15,20
710,73
660,49
402,69
710,78
660,49
402,69
613,32
549,29
266,97
613,32
549,29
266,97
647,37
566,83
274,36
647,37
566,83
274,36
589,28516,81,
274,00
589,23
516,81
274,00
745,14
672,30
274,00
745,14
672,30
274,00
471,84
425,69274,00
471,84
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453,56
408,58
258,64
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VS yLoytxxtDtjLsitt sèckt
19,51,164
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27,51,230
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18,31,183
30,41,179
30,01,206
DOSSIEESCHLAIvIES
SONDAGED2
PEOFONDETJE
H" esîiiPis il mo«lc
^ il mo«l« (cm)H ix moile (cm)
Ttitir tx txxPtkiDP l 5(1)
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14
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10,20
11,70
12
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16
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269,00
661,83
585,54
269,00
585,88
528,38
258,64
585,88
523,38
258,64
616,44
544,26
262,10
616,44
544,26
262,10
572,98
508,88
270,23
572,98
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642,58
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274,36
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583,45
274,36
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516,93274,36
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VfÇ- jxojtxxtDtasité sèckjt
24,11.096
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DOSSIEESCHLAIvIES
SONDAGED3
PROFONDEUE
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Pis tire (1)Pt V.(2)P t s (2)
Pis tmf2)TtJieir cjl «Il (1)Te*eir tx txx (2)
12
5020
63 lo10,20
11,70
14
4935
6365
10,20
11,70
16
4985
6385
10,20
11,70
18
5020
6453
10,20
11,70
16
9675
14100
15,20
15,20
214985
6430
10,20
11,70
530,0?
497,85
258,64
530,07
497,85253,64
500,85
471,23
269,00
500,85
471,23
269,00-
555,93
512,83
262,10
555,93
512,88
262,10
733,70
663,31
270,23
733,70
663,31
270,23
1208,13
1057,75
266,97
1203,13
1057,75
266,97
551,42493,10
269,00
551,42498,10
269,00
VK moyeuLeDe&sité sècXe
13,51,197
14,61,259
17,21.250
17,91.271
19,01.348
23,31,226
POINÇONNEMENT CBR - RESULTATS NUMERIQUES DES ESSAIS
0du;oisçOIL(lIL&}=S.du7oiiu;osicm2)=
Tem)5(>^»)30-
rl'40"
2*
A'
6'
8-
10*
iOXil^VK
DcjLsité sic\jt¿jixtxx:
ExioBceme:U
ii^>^10,625
1,25
2
2,5
5
7,5
10
12,5
49,719,40
Dl18,3
1,1835kN
lecive
0,6
1,02
1,48
1,68
2,6
3,36
3,96
4,5
jressiolfkP*)309,28
525,77
762,88
865,98
1340,2
1731,95
2041,23
2319,58
Dl30
1,2065kN
leetire
0,04
0,05
0,03
0,09
0,14
0,2
0,26
0,32
jressioi(kPi)20,62
25,77
41,24
46,39
72,16
103,09
134,02
164,95
D219,11,075kN
lectire
0,42
0,89
1,38
1,62,5
3,3
3,94
4,45
îrtssioifkP*l216,49
458,76
711,34
824,74
1288,65
1701,02
2030,92
2293,8
D221,7
1,1355kN
leelire
0,5
1
1,42
1,62,783,5
4,12
4,66
jrtssioi(kPi)257,73
515,46731,96
824,74
1432,93
1804,12
2123,7
2402,05
D319
1,3485icN
lectirt
0,10,22
0,36
0,44
0,97
1,48
1,94
2,3
}res5Íoi(kPi)51,55113,4
185,57
226,8
500
762,88
1000
1185,56
Mice porUst i 2,5 suahihii poiti&t i 5 mm
12371276
6669
11781227
11781365
324476
POINÇONNEMENT CBR - RESULTATS NUMERIQUES DES ESSAIS
0du;oisçOIL(lIL&}=S.du7oiiu;osicm2)=
Tem)5(>^»)30-
rl'40"
2*
A'
6'
8-
10*
iOXil^VK
DcjLsité sic\jt¿jixtxx:
ExioBceme:U
ii^>^10,625
1,25
2
2,5
5
7,5
10
12,5
49,719,40
Dl18,3
1,1835kN
lecive
0,6
1,02
1,48
1,68
2,6
3,36
3,96
4,5
jressiolfkP*)309,28
525,77
762,88
865,98
1340,2
1731,95
2041,23
2319,58
Dl30
1,2065kN
leetire
0,04
0,05
0,03
0,09
0,14
0,2
0,26
0,32
jressioi(kPi)20,62
25,77
41,24
46,39
72,16
103,09
134,02
164,95
D219,11,075kN
lectire
0,42
0,89
1,38
1,62,5
3,3
3,94
4,45
îrtssioifkP*l216,49
458,76
711,34
824,74
1288,65
1701,02
2030,92
2293,8
D221,7
1,1355kN
leelire
0,5
1
1,42
1,62,783,5
4,12
4,66
jrtssioi(kPi)257,73
515,46731,96
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1432,93
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2123,7
2402,05
D319
1,3485icN
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0,10,22
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1,94
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185,57
226,8
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762,88
1000
1185,56
Mice porUst i 2,5 suahihii poiti&t i 5 mm
12371276
6669
11781227
11781365
324476
- 17 -
L'essai CBR permet de définir un indice portant purement empirique qui
est destiné à évaluer les qualités mécaniques d'un sol.
L'indice portant est un nombre sans dimension qui exprime, en pourcen¬
tage, le rapport entre la pression produisant un enfoncement donné dans le
matériau à étudier, d'une part, et un matériau de référence d'autre part.
Les indices portants ont été déterminés à partir de l'optimum Proctor.
Etant donné les variations de teneurs en eau observées au cours de ce der¬
nier, les indices CBR obtenus sont variables. Ils restent néanmoins très
faibles. Les valeurs obtenues sont reportées dans le tableau ci-dessous :
Teneur en eau
"Densit-é -s^che
Indice CBR
DI
18,3
1,183
12,5
30
1 ,-206
0,7
D2
19,1
1,07
12,3
21,7
1,235
13,6
D3
19
1,348
4,8
3,2. Classification des schlamms
Les classifications des sols sont basées sur des paramètres considérés
comme fondamentaux, à savoir :
- les limites d'Atterberg,
- la granulométrie.
permettant de foumir une définition géotechnique rapide d'un sol donné, de
connaître son comportement mécanique, d'apprécier sa tenue au gel, son
pouvoir drainant, sa compressibilité et de déterminer le matériel de compac¬
tage le mieux adapté à la mise en oeuvre de ce matériau en remblais.
- 17 -
L'essai CBR permet de définir un indice portant purement empirique qui
est destiné à évaluer les qualités mécaniques d'un sol.
L'indice portant est un nombre sans dimension qui exprime, en pourcen¬
tage, le rapport entre la pression produisant un enfoncement donné dans le
matériau à étudier, d'une part, et un matériau de référence d'autre part.
Les indices portants ont été déterminés à partir de l'optimum Proctor.
Etant donné les variations de teneurs en eau observées au cours de ce der¬
nier, les indices CBR obtenus sont variables. Ils restent néanmoins très
faibles. Les valeurs obtenues sont reportées dans le tableau ci-dessous :
Teneur en eau
"Densit-é -s^che
Indice CBR
DI
18,3
1,183
12,5
30
1 ,-206
0,7
D2
19,1
1,07
12,3
21,7
1,235
13,6
D3
19
1,348
4,8
3,2. Classification des schlamms
Les classifications des sols sont basées sur des paramètres considérés
comme fondamentaux, à savoir :
- les limites d'Atterberg,
- la granulométrie.
permettant de foumir une définition géotechnique rapide d'un sol donné, de
connaître son comportement mécanique, d'apprécier sa tenue au gel, son
pouvoir drainant, sa compressibilité et de déterminer le matériel de compac¬
tage le mieux adapté à la mise en oeuvre de ce matériau en remblais.
Sols fins.
Sols sableuxet graveleuxavec fines.
Sols componantdes fines et
des gros éléments.
Sols et rocnesinsensibles à l'eau.
Hocnes évolutives.
0 < 50 mmTamisai
à 80 ttm > 35 %
D < 50 mmTamisai à 80 umentre 5 et 35 "o
0 > 50 mmTamisât
à 80 um > S %
Tamisât .
à 80 (im < 5 %
Maténaux à structurefine, fragile avec
peu ou cas d'argile.
Matériaux à structuregrossière, fragile avec
peu ou pas d'argile.
Matériaux évolutifsargileux
-Ib < 10
10 < Ip < 20
20 < lo < 50
1» > 50
Tamisaia 80 tim
de 5 á 12 ""«
Tamisâta 80 txm
de 12 à 35 %
Refus à 2 mm< 30 %
Refus à 2 mm_>30%
ES > 35
ES < 35
ES > 25
ES <.25
Ip < 10
Ip > 10
Tamisât à 80 ijim élevé
Tamisâtà 80 iimfaible
D < 50 mm
0 < 250 mm
D > 250 mm
Refus à 2 mm < 30 ',
Refus à 2 mm > 30 %
50 mm < 0 < 250 mm
D > 250 mm
Classe
Ao
At
Aî
A3
Au
Bl
Bj
B3
B,
Bs
Bs
c.
Cj
C3
Dl
D?
TJj
D,
El
Eî
E3
VB
< 0.1
0.1-1,5
1.5-5
5-9
> 9
< 0.1
0.1-0.5
< 0.1-
0.1-0,5
0,5-1,5
1.5-5 .
> 1.5
0,1-1,5
0.1-1.5
<0,1
< 0.1
<'0.1
< 0,1
< 1,5
< 1,5
> 1,5
CLASSIFICATION RTR DES SOLS
Sols fins.
Sols sableuxet graveleuxavec fines.
Sols componantdes fines et
des gros éléments.
Sols et rocnesinsensibles à l'eau.
Hocnes évolutives.
0 < 50 mmTamisai
à 80 ttm > 35 %
D < 50 mmTamisai à 80 umentre 5 et 35 "o
0 > 50 mmTamisât
à 80 um > S %
Tamisât .
à 80 (im < 5 %
Maténaux à structurefine, fragile avec
peu ou cas d'argile.
Matériaux à structuregrossière, fragile avec
peu ou pas d'argile.
Matériaux évolutifsargileux
-Ib < 10
10 < Ip < 20
20 < lo < 50
1» > 50
Tamisaia 80 tim
de 5 á 12 ""«
Tamisâta 80 txm
de 12 à 35 %
Refus à 2 mm< 30 %
Refus à 2 mm_>30%
ES > 35
ES < 35
ES > 25
ES <.25
Ip < 10
Ip > 10
Tamisât à 80 ijim élevé
Tamisâtà 80 iimfaible
D < 50 mm
0 < 250 mm
D > 250 mm
Refus à 2 mm < 30 ',
Refus à 2 mm > 30 %
50 mm < 0 < 250 mm
D > 250 mm
Classe
Ao
At
Aî
A3
Au
Bl
Bj
B3
B,
Bs
Bs
c.
Cj
C3
Dl
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TJj
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< 0.1
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< 0.1
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< 0,1
< 1,5
< 1,5
> 1,5
CLASSIFICATION RTR DES SOLS
- 18 -
Les conditions d'utilisation des schlamms comme remblais et la détermi¬
nation du type de classe à laquelle ils appartiennent ont été effectuées à
partir de la classification des sols définie par la recommandation pour les
Terrassements Routiers (RTR) établie par le LCPC et le SETRA,
Dans cette classification les sols sont répartis en 6 classes définies
en fonction des caractéristiques intrinsèques qui influent le plus sur leur
comportement à la mise en oeuvre et, par conséquent, sur les conditions
d'utilisation à respecter pour obtenir des remblais de bonne qualité.
. Chaque classe est divisée en sous-classe en fonction des .^ caractéristi¬
ques intrinsèques les plus importantes pour chaque .classe, toujours du point
de vue de la mise en oeuvre.
Dans chaque sous-classe, on distingue un certain nombre de cas pour
tenir compte de l'état du matériau en place ; la teneur en eau est le paramè¬
tre d'état le plus important pour les sols.
Les difficultés d'extraction ne sont pas prises en compte.
D'après cette classification, les schlamms étudiés sont des sols fins de
type A2h (voir tableau ci-joint). :
Les sols de cette classe sont très sensibles à l'eau. Ce caractère se
traduit par des difficultés lors de l'exécution des terrassements
(traficabilité, compactage) et du comportement des plateformes. De plus, d'un
point de vue purement géotechnique, ils possèdent les caractéristiques
suivantes :
- leur ténacité à l'état sec et leurs caractéristiques à l'écrasement
sont faibles à moyennes,
- leur expansion et leur réaction au secoucige sont lentes à nulles,
- leur cohésion et leur consistance au voisinage de la limite- de plasti¬
cité sont moyennes,
- leur gélivité- est très élevée et ils sont à l'origine de tassements
importants,
- leurs caractéristiques drainantes sont très médiocres.
- 18 -
Les conditions d'utilisation des schlamms comme remblais et la détermi¬
nation du type de classe à laquelle ils appartiennent ont été effectuées à
partir de la classification des sols définie par la recommandation pour les
Terrassements Routiers (RTR) établie par le LCPC et le SETRA,
Dans cette classification les sols sont répartis en 6 classes définies
en fonction des caractéristiques intrinsèques qui influent le plus sur leur
comportement à la mise en oeuvre et, par conséquent, sur les conditions
d'utilisation à respecter pour obtenir des remblais de bonne qualité.
. Chaque classe est divisée en sous-classe en fonction des .^ caractéristi¬
ques intrinsèques les plus importantes pour chaque .classe, toujours du point
de vue de la mise en oeuvre.
Dans chaque sous-classe, on distingue un certain nombre de cas pour
tenir compte de l'état du matériau en place ; la teneur en eau est le paramè¬
tre d'état le plus important pour les sols.
Les difficultés d'extraction ne sont pas prises en compte.
D'après cette classification, les schlamms étudiés sont des sols fins de
type A2h (voir tableau ci-joint). :
Les sols de cette classe sont très sensibles à l'eau. Ce caractère se
traduit par des difficultés lors de l'exécution des terrassements
(traficabilité, compactage) et du comportement des plateformes. De plus, d'un
point de vue purement géotechnique, ils possèdent les caractéristiques
suivantes :
- leur ténacité à l'état sec et leurs caractéristiques à l'écrasement
sont faibles à moyennes,
- leur expansion et leur réaction au secoucige sont lentes à nulles,
- leur cohésion et leur consistance au voisinage de la limite- de plasti¬
cité sont moyennes,
- leur gélivité- est très élevée et ils sont à l'origine de tassements
importants,
- leurs caractéristiques drainantes sont très médiocres.
- 19 -
3,3. Utilisation des schlamms comne remblais
Pour chaque cas envisagé dans la classification (sol d'une sous-classe
donnée dans un état donné), les tableaux indiquent, en fonction de la situa¬
tion météorologique au moment même où le sol considéré est extrait et mis en
remblais, les conditions de mise en oeuvre à respecter pour obtenir des
remblais de qualité normale en utilisant les techniques d'exécution les plus
courantes. Ne sont indiquées dans ces tableaux que les conditions particuliè¬
res qui sont considérées comme nécessaires à l'obtention de la qualité dans
chaque cas.
Les sols du type A2h sont difficiles à mettre en.v oeuvre en raison de
leur faible portance. Au-delà d'une certaine teneur en eau, la mise en oeuvre
devient même techniquement impossible. Un drainage préalable peut être
envisagé mais requiert des délais assez longs. Les conditions de mise en
oeuvre de ces matériaux dépendent fortement de "la, Bltuatiü-n "météorologique,
3.3.1. Evaporation importante : température moyenne ou élevée,
temps sec, vent.
Ce sont les conditions idéales de mise en oeuvre de ces matériaux.
L'extraction pourra se faire en couches minces pour profiter de la réduction
superficielle de la teneur en eau par aération. Le régalage se fera sous
forme de couches minces (15 à 30 cm) ou moyenne (25 à 50 cm). L'énergie de
compactage sera faible afin d'éviter la mise en saturation.
Cette technique est limitée aux remblais de faible hauteur (inférieurs à
5,00 m) car il est très difficile de contrôler les teneurs en eau et les
risques de glissement et de tassement sont importants.
Une autre solution consiste à traiter ces matériaux avec de la chaux et
d'effectuer un compactage moyen.
- 19 -
3,3. Utilisation des schlamms comne remblais
Pour chaque cas envisagé dans la classification (sol d'une sous-classe
donnée dans un état donné), les tableaux indiquent, en fonction de la situa¬
tion météorologique au moment même où le sol considéré est extrait et mis en
remblais, les conditions de mise en oeuvre à respecter pour obtenir des
remblais de qualité normale en utilisant les techniques d'exécution les plus
courantes. Ne sont indiquées dans ces tableaux que les conditions particuliè¬
res qui sont considérées comme nécessaires à l'obtention de la qualité dans
chaque cas.
Les sols du type A2h sont difficiles à mettre en.v oeuvre en raison de
leur faible portance. Au-delà d'une certaine teneur en eau, la mise en oeuvre
devient même techniquement impossible. Un drainage préalable peut être
envisagé mais requiert des délais assez longs. Les conditions de mise en
oeuvre de ces matériaux dépendent fortement de "la, Bltuatiü-n "météorologique,
3.3.1. Evaporation importante : température moyenne ou élevée,
temps sec, vent.
Ce sont les conditions idéales de mise en oeuvre de ces matériaux.
L'extraction pourra se faire en couches minces pour profiter de la réduction
superficielle de la teneur en eau par aération. Le régalage se fera sous
forme de couches minces (15 à 30 cm) ou moyenne (25 à 50 cm). L'énergie de
compactage sera faible afin d'éviter la mise en saturation.
Cette technique est limitée aux remblais de faible hauteur (inférieurs à
5,00 m) car il est très difficile de contrôler les teneurs en eau et les
risques de glissement et de tassement sont importants.
Une autre solution consiste à traiter ces matériaux avec de la chaux et
d'effectuer un compactage moyen.
- 20 -
3.3.2, Conditions moyennes : ni pluie ni evaporation importantes
Le traitement à la chaux est nécessaire. Le régalage se fera en couches
minces ou moyennes. Le compactage sera faible pour éviter la mise en satura¬
tion qui est possible sur un sol fin traité si la valeur choisie pour le
dosage est faible.
Une autre solution consiste à mettre les schlamms en sandwich avec un
matériau perméable. Le "sandwich" permet la consolidation rapide du sol fin
sous la charge du remblai et un trafic de chantier sur le matériau perméable.
L'épaisseur des couches tiendra compte des caractéristique des deux matériaux
du sandwich et dépendra de la nature du compacteur utilisé ,>'Le'' compactage des
schlamms sera faible. Cette technique est limitée à des remblais de faibles
hauteurs.
3.3.3. Temps pluvieux
Sous ces conditions, la teneur en eau a tendance à augmenter. La mise en
place des remblais ne sera donc pas possible par temps de pluie.
La classification USCS (Unipied Sol Classification Système) déconseille
d'utiliser ce type de matériaux comme :
- sol de fondation, même quand l'action du gel n'est pas à craindre,
- couche de fondation,
- couche de forme.
La très faible traficabilité ne permet pas un traitement en place de ces
matériaux.
3.4. Compactage des remblais
L'objet de ce paragraphe est de donner des indications chiffrées sur les
conditions d'utilisation du matériel de compactage : rouleaux à pneus,
rouleaux vibrants et à pieds dameurs pour la mise en oeuvre des schlcimms en
remblais.
- 20 -
3.3.2, Conditions moyennes : ni pluie ni evaporation importantes
Le traitement à la chaux est nécessaire. Le régalage se fera en couches
minces ou moyennes. Le compactage sera faible pour éviter la mise en satura¬
tion qui est possible sur un sol fin traité si la valeur choisie pour le
dosage est faible.
Une autre solution consiste à mettre les schlamms en sandwich avec un
matériau perméable. Le "sandwich" permet la consolidation rapide du sol fin
sous la charge du remblai et un trafic de chantier sur le matériau perméable.
L'épaisseur des couches tiendra compte des caractéristique des deux matériaux
du sandwich et dépendra de la nature du compacteur utilisé ,>'Le'' compactage des
schlamms sera faible. Cette technique est limitée à des remblais de faibles
hauteurs.
3.3.3. Temps pluvieux
Sous ces conditions, la teneur en eau a tendance à augmenter. La mise en
place des remblais ne sera donc pas possible par temps de pluie.
La classification USCS (Unipied Sol Classification Système) déconseille
d'utiliser ce type de matériaux comme :
- sol de fondation, même quand l'action du gel n'est pas à craindre,
- couche de fondation,
- couche de forme.
La très faible traficabilité ne permet pas un traitement en place de ces
matériaux.
3.4. Compactage des remblais
L'objet de ce paragraphe est de donner des indications chiffrées sur les
conditions d'utilisation du matériel de compactage : rouleaux à pneus,
rouleaux vibrants et à pieds dameurs pour la mise en oeuvre des schlcimms en
remblais.
21
Les caractéristiques sont résumées dans le tableau ci-après. Elles font
intervenir les paramètres suivants : _ -
- nature du matériel de compactage dont la classification se fait selon
. la charge par roue pour les rouleaux à pneus (PI : charge par
roue de 2,5 à 4 T),
. la charge statique appliquée par unité de largeur du cylindre
vibrant et des caractéristiques dynéimiques de l'engin dans le cas
des rouleaux vibrants (VI : charge statique par unité de largeur de
15 à 25 kg/cm),
.la charge statique moyenne par unité de largeur de tambour à
pieds dameurs (PDl : charge moyenne de 30 à 60 kg/cm) ;
- une valeur du rapport Q/S du volume Q de sol compacté pendant un temps
donné à la surface S balayée par le compacteur pendant le même temps ,
- une valeur de l'épaisseur e des couches
Sols eC modalicêd'exécution
A2h couches mincesà moyennes,compactage faible
engins
Q/S
e
vitesse de compac¬tage moyenne
pneu PI
0,06
0,30
3,5 à 3 km/h
vibrant VI boue
0,08
0,30 ou 0,25
2 â 3 km/h
dameurs PDl
0,10
0,30
3 â 5 km/h
21
Les caractéristiques sont résumées dans le tableau ci-après. Elles font
intervenir les paramètres suivants : _ -
- nature du matériel de compactage dont la classification se fait selon
. la charge par roue pour les rouleaux à pneus (PI : charge par
roue de 2,5 à 4 T),
. la charge statique appliquée par unité de largeur du cylindre
vibrant et des caractéristiques dynéimiques de l'engin dans le cas
des rouleaux vibrants (VI : charge statique par unité de largeur de
15 à 25 kg/cm),
.la charge statique moyenne par unité de largeur de tambour à
pieds dameurs (PDl : charge moyenne de 30 à 60 kg/cm) ;
- une valeur du rapport Q/S du volume Q de sol compacté pendant un temps
donné à la surface S balayée par le compacteur pendant le même temps ,
- une valeur de l'épaisseur e des couches
Sols eC modalicêd'exécution
A2h couches mincesà moyennes,compactage faible
engins
Q/S
e
vitesse de compac¬tage moyenne
pneu PI
0,06
0,30
3,5 à 3 km/h
vibrant VI boue
0,08
0,30 ou 0,25
2 â 3 km/h
dameurs PDl
0,10
0,30
3 â 5 km/h
- 22
3.5. Fondations sur remblais de schlamms
Des essais pressiométriques effectuées dans les schlcimms à Mazingarbe
(Houillères du Bassin Nord-Pas-de-Calais) ont montré que les résultats des
essais sont très médiocres :
- les pressions limites varient de 0,11 à 0,15 MPa,
- les modules pressiométriques sont de l'ordre de 0,7 à 1,7 MPa.
Ces valeurs montrent la faible portance et la forte compressibilité des
schlamms qui, d'après la théorie de MENARD, semblent encore en cours de
consolidation. Ceci est confirmé par les faibles caractéristiques mécaniques.
Il sera donc délicat d'envisager de fonder des bâtiments ou des voiries sur
de tels matériaux car des tassements différentiels importants sont à crain¬
dre. Ces données confirment les résultats de la classification USCS.
3.6. Caractéristiques chimiques
3,6,1, Analyse minéralogique
L'analyse minéralogique des échantillons D2 et D3 par diffraction X a
permis d'identifier les composants suivants :
- quartz = 27 %
- mica = 10 %
- chlorite = 12 % l issus essentiellement du charbon
- siderite = 40 %
- dolomie = 7%-
- calcite = 4 %
L'échantillon D2 présente un pourcentage en matériaux organiques élevé.
Dans l'ensemble, la minéralogie est relativement simple. Les mêmes consti¬
tuants sont présents dans les deux échantillons mais les proportions sont
légèrement variables.
Aucun élément toxique n'a été décelé par cette analyse.
- 22
3.5. Fondations sur remblais de schlamms
Des essais pressiométriques effectuées dans les schlcimms à Mazingarbe
(Houillères du Bassin Nord-Pas-de-Calais) ont montré que les résultats des
essais sont très médiocres :
- les pressions limites varient de 0,11 à 0,15 MPa,
- les modules pressiométriques sont de l'ordre de 0,7 à 1,7 MPa.
Ces valeurs montrent la faible portance et la forte compressibilité des
schlamms qui, d'après la théorie de MENARD, semblent encore en cours de
consolidation. Ceci est confirmé par les faibles caractéristiques mécaniques.
Il sera donc délicat d'envisager de fonder des bâtiments ou des voiries sur
de tels matériaux car des tassements différentiels importants sont à crain¬
dre. Ces données confirment les résultats de la classification USCS.
3.6. Caractéristiques chimiques
3,6,1, Analyse minéralogique
L'analyse minéralogique des échantillons D2 et D3 par diffraction X a
permis d'identifier les composants suivants :
- quartz = 27 %
- mica = 10 %
- chlorite = 12 % l issus essentiellement du charbon
- siderite = 40 %
- dolomie = 7%-
- calcite = 4 %
L'échantillon D2 présente un pourcentage en matériaux organiques élevé.
Dans l'ensemble, la minéralogie est relativement simple. Les mêmes consti¬
tuants sont présents dans les deux échantillons mais les proportions sont
légèrement variables.
Aucun élément toxique n'a été décelé par cette analyse.
- 23 -
3.6.2. Essai de lixiviation
L'essai de lixi'viation a été effectué à. l'Institut: de Recherche Hydrolo¬
gique de Nancy selon le protocole défini dans la norme AFNOR X 31.210.
* Caractéristiques analytiques sommaires de l'échantillon :
- aspect = boue homogène sableuse, de couleur noire,
- humidité = 17,6 %,
- matières minérales après calcination à 550 'C = 62,0 % de la
matière sèche,
- chrome total = 30 mg/kg de matière sèche,
- zinc = 430 "
- nickel = 64 "= 95 >
= 28 .000 Tug /kg "
= 75 , "
- sulfates = 23.100 mg/kg "
- indice CH 2 = 86 mg/kg de boue brute.
- plomb
- "fer
- cuivre
Résultats obtenus au cours du test de lixiviation
ASPECT
COULEUR
ODEUR
p^+
RESISTIVITE XL.cm
080 5 mqQ2/I
OCQ mg02/l
1è extcacbion 2è extraction
-Légèrement trouble
Brunâtre
Inodore
3,20
7 208
< 5
a
8,4.5
IQ 730
< 5
JZ
3è extraction
^>-
8,30
6 805
< 5
4.
- 23 -
3.6.2. Essai de lixiviation
L'essai de lixi'viation a été effectué à. l'Institut: de Recherche Hydrolo¬
gique de Nancy selon le protocole défini dans la norme AFNOR X 31.210.
* Caractéristiques analytiques sommaires de l'échantillon :
- aspect = boue homogène sableuse, de couleur noire,
- humidité = 17,6 %,
- matières minérales après calcination à 550 'C = 62,0 % de la
matière sèche,
- chrome total = 30 mg/kg de matière sèche,
- zinc = 430 "
- nickel = 64 "= 95 >
= 28 .000 Tug /kg "
= 75 , "
- sulfates = 23.100 mg/kg "
- indice CH 2 = 86 mg/kg de boue brute.
- plomb
- "fer
- cuivre
Résultats obtenus au cours du test de lixiviation
ASPECT
COULEUR
ODEUR
p^+
RESISTIVITE XL.cm
080 5 mqQ2/I
OCQ mg02/l
1è extcacbion 2è extraction
-Légèrement trouble
Brunâtre
Inodore
3,20
7 208
< 5
a
8,4.5
IQ 730
< 5
JZ
3è extraction
^>-
8,30
6 805
< 5
4.
- 24 -
Quantités extraites
INDICE PHENOL
SULFURES
SULFATES
INDICE CH2
CHROME TOTAL
ZINC
NICKEL
PLOMB
FER
CUIVRE
1è extractionmg/l
< 0,5
< 0,5
17
0,9
< 0,01
0,01
< 0,02
< 0,05
0,30
< 0,01
2è extractionmg/l
< 0,5
< 0,5
5
1,0
< 0,01
0,04
< 0,02
< 0,05
ZA
< 0,01
3è extractionmg/l
< 0,5
< 0,5
2.
1,6
< 0,01
o,oz
< 0,02
< 0,05
0,04.
< 0,01
* Interprétation des résultats
Il s'agit d'un matériau à caractère minéral dominant ne libérant pas,
lorsqu'il est en contact avec de l'eau, de pollution organique dissoute, ni
en métaux lourds.
Ces quantités solubilisées et cumulées au cours des différents extraits
sont faibles et représentent, pour les plus significatives :
- sulfates = 240 mg/ks de matériaux bruts,
- indice CH2 = 35 " "
- fer = 33 '*
- 24 -
Quantités extraites
INDICE PHENOL
SULFURES
SULFATES
INDICE CH2
CHROME TOTAL
ZINC
NICKEL
PLOMB
FER
CUIVRE
1è extractionmg/l
< 0,5
< 0,5
17
0,9
< 0,01
0,01
< 0,02
< 0,05
0,30
< 0,01
2è extractionmg/l
< 0,5
< 0,5
5
1,0
< 0,01
0,04
< 0,02
< 0,05
ZA
< 0,01
3è extractionmg/l
< 0,5
< 0,5
2.
1,6
< 0,01
o,oz
< 0,02
< 0,05
0,04.
< 0,01
* Interprétation des résultats
Il s'agit d'un matériau à caractère minéral dominant ne libérant pas,
lorsqu'il est en contact avec de l'eau, de pollution organique dissoute, ni
en métaux lourds.
Ces quantités solubilisées et cumulées au cours des différents extraits
sont faibles et représentent, pour les plus significatives :
- sulfates = 240 mg/ks de matériaux bruts,
- indice CH2 = 35 " "
- fer = 33 '*
- 25 -
4. CONCLUSION
L'étude des digues et des bassins de l'ancienne mine de FAULQUEMONT,
d'après les différents documents en possession du BRGM, d'une part, et des
HBL d'autre part, a permis de mettre en évidence certains points faibles qui
seront à prendre en compte dans l'étude de la stabilité des digues en fonc¬
tion du réaménagement et notamment lors d'une remise en eau, lorsque cette
étude sera à nouveau possible.
Il faudra, en tout premier lieu, envisager une campagne de reconnais¬
sance de sol telle qu'elle avait été définie dans notre proposition initiale
afin de déterminer la nature exacte des matériaux constituant le corps de
digue et d'en définir les caractéristiques mécaniques (angle de frottement,
cohésion, densité...). Ces caractéristiques sont nécessaires afin de
modéliser les digues et de définir leur comportement au cours du temps.
Les points particuliers que nous avons relevés et qui peuvent poser des
problèmes lors de la mise en eau des bassins sont :
- la nature des matériaux constituant le corps de digue : la stabilité
de l'ouvrage dépend de la perméabilité et de la cohésion du matériau. Il
semblerait d'ailleurs que les schlamms joue le rôle de masque d'étan¬
chéité sur le parement amont de la digue. Il conviendra de ne pas les
curer complètement au cours de leur excavation ou de les remplacer par
un matériau étanche ;
- la présence d'un ovoïde de déversement au travers de la digue permet¬
tant l'évacuation des eaux lorsque la mine était encore en activité, et
rebouché il y a plusieurs années. Il risque de poser des problèmes de
stabilité avec infiltration et migration d'eau autour de l'ovoïde lors
de la remise en eau des bassins ;
- les terrains de fondation constitués d'une altemance de couches de
marnes et de calcaires fissurés qui peuvent servir de passage préféren¬
tiel à l'eau sous le pied de la digue en entraînant la ruine de
1 ' ouvrage ;
- 25 -
4. CONCLUSION
L'étude des digues et des bassins de l'ancienne mine de FAULQUEMONT,
d'après les différents documents en possession du BRGM, d'une part, et des
HBL d'autre part, a permis de mettre en évidence certains points faibles qui
seront à prendre en compte dans l'étude de la stabilité des digues en fonc¬
tion du réaménagement et notamment lors d'une remise en eau, lorsque cette
étude sera à nouveau possible.
Il faudra, en tout premier lieu, envisager une campagne de reconnais¬
sance de sol telle qu'elle avait été définie dans notre proposition initiale
afin de déterminer la nature exacte des matériaux constituant le corps de
digue et d'en définir les caractéristiques mécaniques (angle de frottement,
cohésion, densité...). Ces caractéristiques sont nécessaires afin de
modéliser les digues et de définir leur comportement au cours du temps.
Les points particuliers que nous avons relevés et qui peuvent poser des
problèmes lors de la mise en eau des bassins sont :
- la nature des matériaux constituant le corps de digue : la stabilité
de l'ouvrage dépend de la perméabilité et de la cohésion du matériau. Il
semblerait d'ailleurs que les schlamms joue le rôle de masque d'étan¬
chéité sur le parement amont de la digue. Il conviendra de ne pas les
curer complètement au cours de leur excavation ou de les remplacer par
un matériau étanche ;
- la présence d'un ovoïde de déversement au travers de la digue permet¬
tant l'évacuation des eaux lorsque la mine était encore en activité, et
rebouché il y a plusieurs années. Il risque de poser des problèmes de
stabilité avec infiltration et migration d'eau autour de l'ovoïde lors
de la remise en eau des bassins ;
- les terrains de fondation constitués d'une altemance de couches de
marnes et de calcaires fissurés qui peuvent servir de passage préféren¬
tiel à l'eau sous le pied de la digue en entraînant la ruine de
1 ' ouvrage ;
- 26 -
- la présence de désordres survenus en 1982 en crête de digue ;
- les mouvements du corps de digue mesurés depuis 1982 qui semblent
s'amplifier au cours des périodes de fortes pluies. Les relevés
piézométriques montrent que la digue n' 3 est très sensible aux varia¬
tions du niveau d'eau dans le bassin.
L'étude des schlamms a montré que :
- leur teneur en eau est généralement très élevée, voisine de 50 %,
- leur comportement est plastique,
- ce sont des matériaux fins, le passing à 80 ym est supérieur à 35 %
mais la quantité de matériaux argileux est faible car les valeurs de
bleu mesurées sont du même ordre de grandeur que celles des sables et
graviers ,
- les caractéristiques de portance du sol sont très moyennes et les
schlamms sont très sensibles aux variations de la teneur en eau.
D'où une difficulté d'extraction et de mise en oeuvre de ces matériaux
(traficabilité, compactage..,). Ils ne pourront être terrassés que par temps
sec avec une evaporation importante. L'extraction et le régalage se feront
par couches minces. L'énergie de compactage devra être faible afin d'éviter
la saturation.
Ces matériaux sont également très compressibles et il vaudra mieux
éviter de les utiliser comme couche de fondation pour une route ou un bâti¬
ment car ils risquent d'être à l'origine de tassements différentiels impor¬
tants.
Par contre, il s'agit d'un matériau non polluant lorsqu'il est en
contact avec l'eau. Ces schlamms pourraient être réutilisés pour "remodeler"
un paysage mais il est préférable de ne pas envisager de constructions
dessus.
- 26 -
- la présence de désordres survenus en 1982 en crête de digue ;
- les mouvements du corps de digue mesurés depuis 1982 qui semblent
s'amplifier au cours des périodes de fortes pluies. Les relevés
piézométriques montrent que la digue n' 3 est très sensible aux varia¬
tions du niveau d'eau dans le bassin.
L'étude des schlamms a montré que :
- leur teneur en eau est généralement très élevée, voisine de 50 %,
- leur comportement est plastique,
- ce sont des matériaux fins, le passing à 80 ym est supérieur à 35 %
mais la quantité de matériaux argileux est faible car les valeurs de
bleu mesurées sont du même ordre de grandeur que celles des sables et
graviers ,
- les caractéristiques de portance du sol sont très moyennes et les
schlamms sont très sensibles aux variations de la teneur en eau.
D'où une difficulté d'extraction et de mise en oeuvre de ces matériaux
(traficabilité, compactage..,). Ils ne pourront être terrassés que par temps
sec avec une evaporation importante. L'extraction et le régalage se feront
par couches minces. L'énergie de compactage devra être faible afin d'éviter
la saturation.
Ces matériaux sont également très compressibles et il vaudra mieux
éviter de les utiliser comme couche de fondation pour une route ou un bâti¬
ment car ils risquent d'être à l'origine de tassements différentiels impor¬
tants.
Par contre, il s'agit d'un matériau non polluant lorsqu'il est en
contact avec l'eau. Ces schlamms pourraient être réutilisés pour "remodeler"
un paysage mais il est préférable de ne pas envisager de constructions
dessus.
DOCUMENTS CONSULTES
Plans BRGM
- 78 SGN 540 GEG. Sept. 1978. Bassins de décantation des HBL. Rapport
préliminaire.
79 SGN 713 GEG. Nov. 1979. Expertise des bassins des HBL. Rapport
définitif.
- 79 SGN 810 GEG. Oct. 1979. Expertise des basslTis des "HBL. 'Bassin n" 1
de Folschviller.
- 82 SGN 864 LOR. Désordres affectant la digue n* 3 de Dorviller.
Recherche des causes.
- 83 SGN 040 LOR, Rapport annuel 1982,
- 84 SGN 021 LOR, " " 1983,
- 85 AGI 037 LOR. " " 1984,
- 86 SGN 123 LOR. " " 1985.
- 87 SGN 210 LOR. " " 1986.
- 88 SGN 317 LOR, " " 1987.
- 89 SGN 238 LOR. " " 1988.
DOCUMENTS CONSULTES
Plans BRGM
- 78 SGN 540 GEG. Sept. 1978. Bassins de décantation des HBL. Rapport
préliminaire.
79 SGN 713 GEG. Nov. 1979. Expertise des bassins des HBL. Rapport
définitif.
- 79 SGN 810 GEG. Oct. 1979. Expertise des basslTis des "HBL. 'Bassin n" 1
de Folschviller.
- 82 SGN 864 LOR. Désordres affectant la digue n* 3 de Dorviller.
Recherche des causes.
- 83 SGN 040 LOR, Rapport annuel 1982,
- 84 SGN 021 LOR, " " 1983,
- 85 AGI 037 LOR. " " 1984,
- 86 SGN 123 LOR. " " 1985.
- 87 SGN 210 LOR. " " 1986.
- 88 SGN 317 LOR, " " 1987.
- 89 SGN 238 LOR. " " 1988.
Plans HBL
- MC 10708 : bassin de décantation n" 2. Rehaussement de la digue. Coupe
type (1967).
- MC 10714 : bassin de décantation n* 2. Profil en long de la conduite
d'évacuation des eaux claires (1967).
- FA 2 : bassin de décantation n* 3. Surveillance du remplissage. Plan
et profils cn travers (1975).
- FA 37 : bassin de décantation n* 3. Relevé du niveau d'eau et du
niveau dessus schlamm à la date du 1.03.79.
- FA 38 et 38bis : bassin de décantation n' 3, Relevés périodiques des
déplacements horizontaux et des affaissements de la digue route (1981/83),
- FA 41 : bassin de décantation n' 3. Relevés périodiques des déplace¬
ments horizontaux et des affaissements de la digue route (1988).
Plans HBL
- MC 10708 : bassin de décantation n" 2. Rehaussement de la digue. Coupe
type (1967).
- MC 10714 : bassin de décantation n* 2. Profil en long de la conduite
d'évacuation des eaux claires (1967).
- FA 2 : bassin de décantation n* 3. Surveillance du remplissage. Plan
et profils cn travers (1975).
- FA 37 : bassin de décantation n* 3. Relevé du niveau d'eau et du
niveau dessus schlamm à la date du 1.03.79.
- FA 38 et 38bis : bassin de décantation n' 3, Relevés périodiques des
déplacements horizontaux et des affaissements de la digue route (1981/83),
- FA 41 : bassin de décantation n' 3. Relevés périodiques des déplace¬
ments horizontaux et des affaissements de la digue route (1988).