[PGRN] [Programme de recherche départemental]

Projet CG38 - PGRN piloté par le Cemagref ETNA

Titre du projet

Ouvrages de protection contre les risques naturels et ouvrages en sites instables -
Utilisation de matériaux grossiers - renforcement par géosynthétiques - ouvrages de référence
[ rapport de synthèse pdf ] [ rapport final pdf ]

Type d'aléa
Erosion - crues et laves torrentielles
Année

1999

Mots-clés
Risques naturels en montagne - Sites instables - Chutes de blocs - Correction torrentielle - Ouvrages en remblai - Raidissement des pentes - Utilisation de matériaux grossiers - Renforcement par géosynthétiques - Conception - Dimensionnement
Champs disciplinaires
Géotechnique, géomécanique


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
Glissement affectant le talus aval de la RD 30 (reliant Saint-Pancrasse à Saint-Hilaire-du-Touvet, à proximité des plages de dépôt du ruisseau de la Gorgette et du torrent des Bressons) ; Merlon pare-blocs à Crolles
Contexte de l'étude

Chaque année, les services techniques de l’Etat et des collectivités territoriales conçoivent et réalisent des équipements de protection contre les risques naturels en montagne. Ils sont également amenés à reconstruire des équipements publics (routes, ouvrages d’art) endommagés par ces phénomènes parce qu’ils étaient construits dans des zones exposées ou dans des contextes d’implantation difficiles.

Ces réalisations impliquent souvent la réalisation d’ouvrages en remblai : digues de protection contre les crues torrentielles (protection des berges, plages de dépôt), contre les avalanches, contre les chutes de blocs ; remblais de plate-forme routière construits dans des zones instables. La conception de ces ouvrages répond à deux contraintes :

1) La recherche d’un raidissement des pentes des talus pour une plus grande efficacité du dispositif de protection (arrêt des masses solides en mouvement, augmentation de la capacité de stockage, diminution de l’emprise au sol, absorption des déformations liées aux instabilités de versant…) ;

2) Les difficultés d’accès aux sites, qui conduisent à rechercher des matériaux de remblai sur le site (sols grossiers issus des formations de pente : éboulis, moraines, dépôts torrentiels), dont les caractéristiques mécaniques, indispensables au dimensionnement des ouvrages géotechniques, sont mal connues (leur caractérisation nécessite alors l’utilisation d’appareillages et de méthodologies non classiques).

Pour ces deux raisons, les techniques de renforcement de sols par géosynthétiques peuvent être une solution intéressante. Le projet étudie la faisabilité et les conditions de mise en œuvre de ces techniques.

Programme plus vaste
*
Initiation du projet
Projet initié par le PGRN
Montant du financement (k€)
9,147 k€ (60 kF)
Part du CG38 - PGRN
~ 50 %
(Co)-Financements
 
Appréciation du rôle du financement CG38 - PGRN
Apport décisif et essentiel dans un projet très lourd au niveau expérimental.

Soutien à une initiative de recherche en application directe avec le contexte de mise en place d’ouvrages de protection en montagne (utilisation de sols grossiers pour la réalisation d’ouvrages concrétisée par une application sur des cas réels…).


3) Objectifs, méthodes et résultats

Objectifs
Objectif opérationnel :

Analyser la faisabilité et les conditions de mise en œuvre de la technique de renforcement de sols par géosynthétiques avec utilisation de sols hétérogènes à forte granulométrie prélevés sur le site, dans 2 contextes :

- réalisation d’une digue pare-blocs avec réutilisation du matériau (grossier) du site ;

- réalisation d’un remblai routier sur versant instable avec utilisation de matériaux grossiers extraits d’une plage de dépôt torrentielle.

Méthodologie
- Analyse des techniques et procédés existants utilisables dans le cadre d’ouvrages géotechniques de protection contre les risques naturels (intérêt de la technique, conditions particulières de mise en œuvre et limites actuelles) ;

- Etude des aspects spécifiques liés à l’utilisation des sols grossiers (torrents, formations de pente) dans la réalisation d’ouvrages en sols renforcés (hypothèses courantes caractéristiques mécaniques de frottement sol/sol, sol/interface, démarche de dimensionnement) ;

- Etudes paramétriques réalisées sur deux cas réels afin de comparer la faisabilité de solutions utilisant des sols à forte granulométrie et tester l’influence des variations de paramètres mécaniques sur le dimensionnement.
Résultats
- Description des ouvrages ciblés (merlons de protection, digues paravalanches, digues de plages de dépôt), des critères de conception (tableaux regroupant pour chaque type d’ouvrage les critères de formes, conditions de mise en œuvre, nature des sollicitations, contraintes particulières) et des problèmes liés à leur conception ;

- Synthèse des différentes techniques de renforcement des sols (description des procédés de renforcement par inclusion de nappes ou de lamelles de renforcement et conditions d’utilisation des différentes méthodes) ;

- Etudes paramétriques (cas réels) :

1) calculs de stabilité globale et de stabilité interne du remblai routier (RD 30), proposition de solutions techniques et estimation des coûts ;

2) estimation pour le merlon pare-blocs (Crolles) de la tension maximale nécessaire à l’obtention de la sécurité souhaitée (pour un indice maximal de déformabilité fixé), à partir d’un balayage à l’aide de cercles potentiellement critiques (modélisation Cartage). Les résultats permettent de confirmer que les propriétés retenues pour le sol grossier peuvent avoir une grande influence sur le dimensionnement des géosynthétiques de renforcement.


- Conclusion générale : Dans un contexte de stabilisation des routes implantées en sites instables, les solutions basées sur l’utilisation de sols à forte granulométrie renforcés par géosynthétiques ne peuvent être mises en œuvre que dans des pentes relativement faibles.

Dans le contexte d’ouvrages de protection contre les aléas naturels gravitaires rapides, le choix d’une technique de renforcement dépend de plusieurs facteurs : possibilité de réutiliser les matériaux et capacité à résister aux impacts. Sur le premier point, constat d’une méconnaissance du fonctionnement géomécanique d’inclusions géosynthétiques au contact de sols grossiers…



4) Débouchés du projet

Utilisateurs finaux potentiels
Concepteurs d’ouvrages géotechniques ; services opérationnels chargés de la maîtrise d’œuvre d’ouvrages en remblai en sites difficiles en montagne (Service des Routes du Conseil Général de l’Isère, Service RTM)
Production scientifique
- Production de connaissances locales / régionales
- Production de connaissances pratiques / opérationnelles
Produits délivrables

- Boîte de cisaillement (cf. Ph. Gotteland).

Partenariats
- Préexistant
- Qui se poursuit
Retombées du projet
- Confirmation de l’intérêt des problématiques abordées (Etude et caractérisation des mécanismes d’interfaces entre inclusions et sols à forte granularité.
- Modélisation des sollicitations dynamiques pour le dimensionnement d’ouvrages en sols renforcés).
- Mise en œuvre de cette technique par le RTM pour la conception d’ouvrages réels (ex. : Torrent du Riffol).
- Initiation d’un projet de recherche national sur le même thème (non abouti).


5) Valorisation du projet

Publications et communications

- P. Gotteland, J.M. Tacnet et A. Abourra : Caractérisation des sols grossiers. Application aux sols de torrent. Rev. Fr. Génie Civil.[pdf]

- Tacnet, JM., Gotteland, Ph., Aboura, A.(1999): Sols grossiers renforcés pour ouvrages en site instable (exemple des ouvrages de protection contre les risques naturels). Présentation au 4ème Congrès sur les Géosynthétiques "Rencontres 99" [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]

Pages Web
Lien avec le projet 1996-97 : "Amélioration de la connaissance des caractéristiques géotechniques des sols grossiers : application aux sols des torrents"
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