[PGRN] [Programme de recherche départemental]

Projet CG38 - PGRN piloté par le Cemagref ETNA

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
Année

1996

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)
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.
Programme plus vaste
*
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
Produits délivrables
 
Partenariats
- Préexistant
- Qui se poursuit
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

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]

Pages Web
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