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Titre
du projet |
Amélioration
de la connaissance des caractéristiques géotechniques
des sols grossiers : application aux sols des torrents
[ rapport
pdf ] |
| Type
d'aléa |
Erosion
- crues et laves torrentielles |
| Mots-clés |
Ouvrages
de correction torrentielle - Sols grossiers - Granulométrie
hétérogène - Caractéristiques mécaniques
- Essais de cisaillement - Dispositif expérimental -
Courbes effort-déformation |
| Champs
disciplinaires |
Géomécanique,
géotechnique |
1) Organismes et auteurs
| Organisme
pilote |
Cemagref
ETNA |
| Organisme(s)
associé(s) |
LIRIGM |
| Coordonnateur |
Jean-Marc
TACNET |
| Participants |
Philippe
GOTTELAND |
2) Contexte du projet
| Site(s)
d'étude |
Etude
des caractéristiques mécaniques d’un
échantillon de sol provenant du torrent Le Manival (commune
de Saint-Ismier) |
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Contexte
de l'étude |
Parmi
les difficultés de la conception d’ouvrages de
protection contre les risques naturels en montagne, se pose
celle de l’hétérogénéité
géologique des sites d’implantation. Les données
géotechniques physiques et mécaniques des sols
sont en effet essentielles dans la mise en œuvre des
techniques de calcul allant de méthodes analytiques
simples aux modèles numériques complexes. Elles
permettent de déterminer les actions de poussée
des terres, d’analyser la stabilité des berges
et de vérifier la stabilité des fondations de
l’ouvrage. Dans les sols rencontrés en montagne,
ces données géotechniques sont peu nombreuses
et les méthodes classiques de reconnaissance permettant
habituellement d’y accéder (essais in situ ou
en laboratoire) peu adaptées aux granulométries
observées. Ceci résulte notamment des difficultés
liées au contexte de telles études (sites d’accès
difficiles, hétérogénéité
et granulométrie très grossière des sols
de torrent, prélèvement d’échantillons
de sols significatifs confronté à des problèmes
de volume ou de variabilité spatiale, appareillages
permettant les essais dans les sols grossiers inexistants
ou inutilisables).
Malgré toutes ces inconnues, un certain nombre d’ouvrages
continuent d’être construits en adoptant des hypothèses
de calcul identiques d’un ouvrage à l’autre
sans réelle considération des différences
géologiques entre les sites. Ainsi, dans le cadre des
ouvrages de correction torrentielle, les pratiques habituelles
de dimensionnement sont basées sur l’adoption
systématique de valeurs moyennes des caractéristiques
mécaniques et physiques des sols. Même si cette
démarche a permis la réalisation d’un
grand nombre d’ouvrages dans des conditions de sécurité
satisfaisantes, elle présente cependant des inconvénients
(fondements scientifiques et caractère universel de
la méthode très contestables voire risqués
dans certains sols de torrent, surdimensionnement probable
de nombreux ouvrages, insuffisances techniques et réglementaires
pour répondre aux problèmes de sécurité
et de calcul soulevés par la mise en oeuvre d’ouvrages
de protection de type « plage de dépôt
»). L’amélioration de la connaissance des
caractéristiques géomécaniques des sols
de torrent constitue donc un axe de recherche particulièrement
important. |
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Initiation
du projet |
Participation
du PGRN |
| Montant
du financement
(k€) |
4,573
k€ (30 kF) |
Part
du CG38 - PGRN |
50
% |
| (Co)-Financements |
Contrat
COVED (entreprise) : ces crédits ont payé la manip
(pour des essais sur déchets ménagers)… |
| Appréciation
du rôle du financement CG38 - PGRN |
Cette
contribution à l’achat de matériel / capteurs
a permis de faire des essais sur des sols grossiers. |
3)
Objectifs, méthodes et résultats
| Objectifs |
Contribuer
à l’amélioration de la connaissance des
caractéristiques géomécaniques des sols
de torrent et plus généralement des sols grossiers.
La démarche adoptée vise à progresser
en termes scientifiques mais aussi à appliquer ces
résultats en terme d’ingénierie pour aboutir,
à terme, à :
- des méthodes de dimensionnement de nouvelles formes
d’ouvrages de protection contre les risques naturels
;
- une utilisation économique des matériaux du
site pour des travaux de confortement ou de remblai, le renforcement
des sols par géosynthétiques apparaissant comme
une possibilité intéressante. |
| Méthodologie |
Etude
expérimentale de sols réels comportant à
la fois des éléments fins et grossiers pour
définir la courbe intrinsèque du matériau.
Mesure des valeurs de résistance des matériaux
(cohésion effective du sol et angle de frottement effectif)
par essais de cisaillement direct au moyen de deux demi-boîtes
coulissant horizontalement l’une sur l’autre à
vitesse constante, en appliquant une force T mesurée
à l’aide d’un dynamomètre. Essais
de cisaillement sol/sol, sol/géosynthétique
et sol/géogrille, en précisant les conditions
de réalisation de ces essais (granulométrie
de l’échantillon, compacité, teneur en
eau, drainage de l’échantillon durant l’essai,
vitesse de cisaillement, niveau de contraintes appliqué),
en vue de l’interprétation des résultats.
Etablissement de courbes effort-déformation en fonction
du déplacement de la boîte pour différentes
valeurs de contraintes verticales. |
| Résultats |
Adaptation
d’une boîte de cisaillement direct rectiligne
carrée de section 1000 mm pour permettre l’étude
de sols de forte granulométrie (test de modifications
techniques du boîtier, définition d’un
protocole d’étude…).
Approche des caractéristiques mécaniques des
sols grossiers.
Comparaison des résultats avec ceux obtenus sur d’autres
boîtes de cisaillement plus petites (300 mm de côté).
Première approche des lois de frottement à l’interface
entre géotextiles et sols grossiers (adaptation de
l’appareillage et mesure des caractéristiques
mécaniques). |
4)
Débouchés du projet
| Utilisateurs
finaux potentiels |
Obtention
de propriétés mécaniques et de connaissances
géotechniques sur les sols grossiers pour les concepteurs
d’ouvrages géotechniques |
|
Production
scientifique |
-
Méthodologie innovante
- Production de connaissances locales / régionales
- Production de connaissances pratiques / opérationnelles |
|
Partenariats |
-
Préexistant
- Qui se poursuit |
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Retombées
du projet |
Thèse
d’Aziz Aboura + Thèse de Ulrich Langer (2005)
: Shear and compression behaviour of undegraded Municipal
Solid Waste (...)
Manip toujours en activité pour la caractérisation
de matériaux hétérogènes grossiers
: permet de vendre des essais.
Voir
aussi le projet 1999 : "Ouvrages
de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites
instables - Utilisation de matériaux grossiers - renforcement
par géosynthétiques - ouvrages de référence" |
5)
Valorisation du projet
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Publications
et communications |
Congrès et revues :
- J.M. Tacnet, P. Gotteland, A. Bernard,
G. Mathieu et C. Deymier : Mesures des caractéristiques
géotechniques des sols grossiers. Application aux sols
de torrent. 2000 [pdf]
- Tacnet, J.M., Gotteland, P., Bernard,
A. : Mesures des caractéristiques géotechniques
des sols grossiers application aux sols de torrent. Poster
SolGroInterpraeventV3 [pdf]
- Tacnet, J.M., Gotteland, P., Bernard,
A. : Geotechnical characterizing of coarse grained soils :
application to torrent soils. Poster SolGroInterpraeventV3GB
[pdf]
-
P. Gotteland, J.M. Tacnet et A. Abourra : Caractérisation
des sols grossiers. Application aux sols de torrent. Rev.
Fr. Génie Civil.[pdf]
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Web |
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