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Lpc LABORATOIRES DES PONTS ET CHAUSSr:ES La recomnaissance des sols Tracés Gisements de matériaux Fondations d'ouvrages d'art NOTE D'INFORMATION TECHNIQUE AOUT 1969

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Lpc LABORATOIRES DES

PONTS ET CHAUSSr:ES

La recomnaissance des sols

Tracés Gisements de matériaux Fondations d'ouvrages d'art

NOTE D'INFORMATION TECHNIQUE

AOUT 1969

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LA RECONNAISSANCE DES SOLS

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' .. '" .

Sommaire général

a-tracés 5

b - gisements de matériaux 19

c - fondations dJouvrages dJart 29

annexes 37

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A - TRACÉS

SO:VIM A IRE

2. ;~TLJDE PRÉLIM INA IRE

2. 1. Q u est ion..,; à se poser 2.2. Element:- nécessa ires au JabOl' .. tlOl I"('

2.3 . MHhodes el moyen s d'é tudt' 2.4 . ConcJllsions des études

:1. ÉT UDE DÉTA I LLF.E

3. 1. Recunnaissance gén é rale

3 . 1. 1. Quest.ions à se poser 3. 1.2 . E léments nécessaire::; au Jaboratui rt· 3.1.3. Methodes e t moyens d'ét ude :3. 1.4. Conclusions des études

: ~ . 2 . Et ud e spécifique des terrassemenL:,

3.2 . 1. Questions à se poser 3.2 .2. E lements nécessaires au labo r illoil"P 3.2.3 . Methodes e t moyens d ·etudf' ;l .2. -l . Conclu s ions des é tu des

;1

3,3. b:t ude ~pe('ifiqul' de:, ti:l l u:-;

3.3. 1. Que~tions à se pose l 3.3.2. Eléments nécessaIres all laboratoire 3.3.3 . Méthode::; et moyens d'étude 3.3.4. Conclusions des études

3.4. Etude s péc ifique des versants instab le..,;

3.5. b.:t ude spécifique des zone::; compressibles

3.5.1. Questions à se poser 3.5.2. Elemen ts nécessaires au l<.1bol'u l oi l 'l' 3.5.3. Méthodes et moyens d'étude 3.5.4. Conc lusions de" études

3.6 . Etude spéc ifique de:, tunneb

3.6 . 1. Ques t ions à se poser 3.6./'. Elements nccessaire .:-: au ]'lbl)J"atuÎ n · 3.6.3. Mé thodes l~ t mo.ven:, d'étude 3.6.4 . Conclu:,ion:-: d e:, Ê' tudes

3.7. ~tude specifique de . ...: .~ i:'L' tnenb (p.m . )

3.H. Et udl' nes rondat.io n:, (r()uvra ~: es ct·art (p .m.)

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l BUT DU DOCUMENT

Ce document a pour but de rappeler aux ingénieurs maîtres d'œuvre les problèmes qu'ils peuvent rencontrer à l'occasion d'une étude de tracé et d'indiquer l'aide que peuvent apporter les laboratoires.

Il précise la façon dont ces problèmes doivent être posés aux laboratoires.

A chaque phase de l'élaboration du projet correspondent des étapes dans les études de laboratoire :

étude préliminaire. étude détaillée, subdivisée elle-mème en • reconnaissance générale, et • études spécifiques.

Chaque étape apporte une conna issance des sols plus complète que celle qui la précède. Au stade des études spécifiques, chaque problème particulier, chaque ouvrage, chaque déblai, chaque remblai élevé est étudié séparément.

Attirons dès maintenant l'attention sur le fait qu'un des buts essentiels de l'étude préliminaire est de déceler les passages difficiles qui peuvent constituer un élément décisif du prix et par suite du choix du tracé, et de les étudier sa ns attendre d'une façon plus approfond ie.

2 ÉTUDE PRÉLIMINAIRE

L'étude préliminaire permet à l'ingénieur de fixer le meilleur tracé et de faire une éva lu ation sommaire du coût des travaux.

Ce choix du trace est é laboré prog-ressivement. Il do it tenir compte de nombreuses données autres que les caractér ist iques des so ls; il importe cependant que tet élémen t du choix soit pris en considération dès le début de l'étude. Ceci ne pourra s. fa ire que par un dialogue constan t entre le projeteur, d'une part, et un géologue et un ingénieur géotechnicien connaissant particulièrement bien à la fois les sols de la région et les problèmes posés par la construction des routes, d'autre part. Ce dialogue peut devenir plus précis dès que le projeteur a fixé son choix sur un nombre li mité de tracés possibles. Le géologue et l'ingénieur géotechni cien peuvent alors préciser leur appréciation par des visi les sur le terrai n, l'examen de cartes géologiques, etc.

Il n'est pas possible de codifier la première phase de l'élaboration de l'étude préli­minaire, dans la1uelle trop de paramètres interviennent.

Le choix s'étant fixé sur un tracé, avec éventuellement quelques variantes, il devient effec:ivement possible po ur le laboratoire d 'en faire une étude géo logique et géo­technique plus complète.

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C'est cette étude que nous décrivons ci-apl'es.

2.1. - Questions à se poser

Il s'agit â ce stade de connaître, de manière dégrossie, les traits caractéristiques des terrains traversés et en particulier

la nature des sols constituant les grandes masses de déblais et de remblais, - les passages difficiles.

Les passages difficiles les plus couramment rencontrés concernent

• le franchissement de zones de sols compressibles, • les déblais profonds . • les remblais de grande hauteur, • les ouvrages situés sur des versants naturels instables, • les grands déblais dans le rocher, • les tunnels, • les grands ouvrages d'art ou les ouvrages présentant des sujétions particulières

du point de vue de leurs fondations.

A un stade un peu plus avancé de i'étude préliminaire, il convient de se préoccuper des emprunts susceptibles de fournir des matériaux de remblais el de couches de forme, et des carrières ou ballasti~res susceptibles de fournir des matériaux de chaussées.

2.2. - Eléments nécessaires au laboratoire

L'ingénieur doit donner au laboratoire tous les plans qui lui sont nécessaires pour reporter les indications géologiques et géotechniques, et en particulier des plans au 1/10000 et au 1/20000 ou au 1/25000.

Dés qu'une ébauche du projet est établie. il doit en donner les profils en long et en travers.

Dans les zones difficiles que l'ingénieur demandera d'étudier plus en detai!. il conviendra qu'il donne également au laboratoire tous les plans et coupes de détail qui lui sont nécessaires.

2.3. - Méthodes et moyens d'étude

Les études géologiques jouent un role essentiel au stade de l'étude préliminaire. Elles doivent cependant s'appuyer. autant que nécessaire, sur des sondages et des études géophysiques destinés à recouper et compléter les observations sur affleurement.

Le géologue utilise, pour son travail, les cartes et mémoires géologiques, l'examen de photographies aériennes, et effectue des visites sur le terrain . Il s'appuie en tant que de besoin sur le géotechnicien.

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pl/.~· r; .~· (tif(' s/I (/ 1111(' solide' ('.r"ùicJ1l.;(, d"~ ("('s l'ro''It"' IIIf'S.

Une grand~ attention doit êt.re portée à l 'hydrogéologie, c·est -à~dire a la position des nappes, il leur fluctuation et â leur mouvement.

Dans toutes les zones difficiles où une étllde nlus detaillél: est demandée par lïngé~ !lieur, on utilisera d'une façon plus ou moins complète les Il'ldhodcs décrites dans le cadre des études détaillées.

" u

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2.4. - Conclusions des études

Les résultats sont rassemblés sous forme :

d'une carte et de coupes géologiques à des échelles adaptées à la précision que l'on recherche (par exemple: 1/20000 ou 1/25000 pour les cartes générales, 1/10000 pour la zone du tracé, 1/5 000 pour les zones difficiles) . La carte géologique doit déborder largement le tracé (un ou deux kilomètres de part et d'autre);

d'un rapport géologique. Ce rapport doit, non seulement, donner à l'ingénieur les éléments nécessaires à l'établissement de l'étude préliminaire, mais également proposer les lignes directrices des études ultérieures.

Ces documents sont complétés par des rapports particuliers pour chaque zone difficile. Le volume et le contenu de ces rapports dépendent de l'importance que doit prendre l'étude de ces zones.

3 ÉTUDE DÉTAILLÉE

L'étude déta illée doit permettre à l'ingénieur de définir les caractéristiques du projet, avec une précision telle qu'il puisse déterminer exactement les emprises et faire une estimation aussi juste que possible.

Du point de vue des études de laboratoire, ainsi que nous l'avolls indiqué, l'étude détaillée se décompose en deux phases:

la reconnaissance générale, - les études spécifiques.

3.1. - RECONNAISSANCE GÉNÉRALE

Elle a pour but d'obtenir une bonne connaissance d'ensemble des caractéristiques géologiques et géotechniques des sols intéressés par le tracé, y compris de celles des zones d'emprunt.

Cette reconnaissance n'est pas spécialisée, en ce sens que les informations qu'elle donne pourront être utilisées pour l'étude de chacun des problèmes spécifiques (terrassements, ouvrages d'art, ta lus, etc.).

3.1.1. - Questions à se poser

Ce sont sensiblement les mêmes qu'au stade de l'étude préliminaire. Du fait des moyens plus importants qui peuvent être mis en œuvre, l 'étude pourta cependant être beaucoup plus approfondie.

3.1.2. - Eléments nécessa ires au labol'atoi re

Le maître d'œuvre doit donner au laboratoire tous les plans, coupes, etc., établis au cours de l'étude préliminaire, ou qu'il établira au cours de l'étude détaillée.

Il est commode d'utiliser, pour les longueurs du profil en long, la même échelle que pour le plan et une échelle des ha uteurs dilatée. On peut utiliser, par exemple, des plans au 1/5 000 et des profils en long au 1/5 000-1/500.

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Dans la mesure où il en dispose. il donne également les photographies aériennes de la zone du tracé.

Il donne, au fur et à mesure de leur détermination, toutes les informations sur les volumes de déblais et de remblais correspondant à chaque zone.

Il signale, dès que possible. les contraintes d 'emprise qui peuvent amener il modifier certaines solutions techniques, en particulier dans le cas de talus importants.

3.1.3. - Méthodes et moyens d'étude

Le laboratoire dispose d'un certain nombre de méthodes de reconnaissance. Leur utilisation est, évidemment, fonction des possibilités d'accès sur le terrain , des donn ées géologiques de base et de l'efficacité de chaque méthode, et peut se faire en plusieurs étapes.

Ces méthodes sont les suivantes

1" Traînés de résistivité, qui donnent au géologue une vision globale du terrain et lui permettent de distinguer les zones homogènes. Ces profils de résistivité per­mettent d'implanter il bon escient les sondages et de mieux les interpréter (la maille peut être, par exemple, de 50 mètres avec des profondeurs d'exploration de l, 3, 5 et 8 mètres).

2' Profi ls sismiques, particulièrement bien adaptés aux terrains rocheux.

3' Sondages Highway de 6 mètres ou de 12 mètres, suivant la profondeur des déblais. Ils sont implantés il l 'i ntersection a"ec les voies existantes et dans toutes les zones où le géologue l'estime nécessa ire.

4" Puits de reconnaissance, qui permettent une reconnaissance à vue fort utile.

5" Sondages carottés il l'emplacement des ouvrages d'art.

6" Essais in si tu à J'emplacement des ouvrages d'art ou dans certaines zones parti-culières (sols compressibles).

Les échantillons de so ls remaniés extraits font l'objet d'essais systématiques d'identi­fication et de mesure de teneur en eau. Des uiézomètres sont installés dans tous les sondages où l'on a relevé la présence d'eau. .

L'ensemble des études doit étre suivi de très près il la fois par le géologue et par le géotechnicien .

3.1.4. - Conclusions des ét udes

A :i\ssue de la reconnaissance générale, les documents su ivants sont établis

un rapport géologique très complet avec coupes géologiques detaillées,

des profils de résistivité et éventuellement de sismique,

des coupes géotechniques sommaires. Les coupes et profils en long divers peuvent être, par commodité, il échelles déformées; mais cette distorsion est il éviter pour un profil en travers, pour une coupe de détail ou pour exprimer une allure générale.

un cahier des résultats d'identification par sondage,

un bordereau récapitulatif par sol type, dans lequel le laboratoire s'efforce de définir un nombre limité de types de sols par la valeur moyenne et les intervalles de variations de certaines caractéristiques d'identification,

un rapport géotechnique.

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Les rapports géologique et géotechnique doivent s'ettorcer de tirer lLn certain nombre de premières conclusions destinées ft orienter au mi e ux les études spécifiques ulté· rieures, Ils doive nt, en particulier, a ttirer l'attention sur les zones qu'il convient d'étudi e r en pre mi e r,

:l.2. - ÉTUDE SPÉCIFIQUE DES TEUUASSEMENTS

L'étude spéci fiqu e des terrassements est effectuée CI\'el' les lllernes mo~'ens que la reconnaissa nce généra le, utilisés d'une façon plu!' intense dans toutes les zones de déblai, Il n 'est d'ailleurs pas possible de donn er des indications précises sur la maille de sondage ft adopter, qui d épelld fortement des caractèrbtiques généra les des terrains,

Les sols existants font d 'a utre part l'objet d'essais compli-rnentaires destinés cl en préciser le comportem e nt pendant et arrès les tra\'iHIX .

:3. 2. 1. - Questions il se poser

L'ingénieur, ayant fait un e premiere estimation des cubatures des d iffé rents terrClins, doit e nsuite s 'efforcer de les classer e n C'éltégories .

Plusieurs types d e classifications doivent etH.' en n?Rlite etablis

l ' S";O/'" h'., rI;ff;nrll' ;.,· '(".rll'wli"". il doit s 'eltorcer de distinguer, pour 1" bonne preparation des appels d'offres. les catégor ies sui\'antes:

déblais e n terrain meuble, déblais en roche rs non COl11p~cts n&('es~ital1t lïnten'c llti(1n de rippers mais ne nécessitant pas l'usage d'explosif!), déblais en roch e rs compacts nécess i tant l'usage d 'e xplosi t's .

t SII;CO/ii rof/l'c/ol;,"/. certaines parties des "emblais nécessitent des terrains sé lec­tionnés, C'est ai nsi qu'on pe ut citer:

les matériaux pour couche de form e, - les matériaux pour remb la i;.; derrière les ouvrages d 'art. - des remblais particuliers tels que remb la is rour zones inon dable"'s, elc.

3" SII;er'/i1 /,'s ('(/"rI;I;""s ri" mis,. "/1 (('Ile,.,'. l'ingénieur doit s'etl'orcer de classer les terrains en :

te rra ins ré ulili sab l ~s IXl r tous les tem ps. - terrains inutiiisab]es, à mettre systéma tiqw-' menl a la dÉ'charge . - terra ins a utiliser ou à ne pas utiliser suivant J e~ con d itions a t mosphériques

Comp te tenu des besoins en matériaux de remblais, e t de~ quanti tes qu'il est prévu d e mettre systé ma tiquem ent ou éventuellement cl la déchélrgc. l'in géni eur doit prévoir les quantités d'emprunts équ iva len tes. Ct::s enlprun ts doivent ëtrc évidemment constitu és de matériaux aussi peu sl:'ns ibles quc possib le ilUX intempéries.

3.2.2. - Elémcnts nécessaires au lahunttoirt,

Ce so nt ceux qui ont ete:. ment ionnes ;:Ill sujet dE' l'p tlld e !J1"C~ l illljllai l"e. Nous rappel­lerons seu lemen t que pou r Je probl~me p;ntirl.llier des tel'~ ' éls:"wmen t s, des ind ica t ions précises sur les vo lumes de déblais et rif' remLdrli." pr0\'l1." di\n~ chaque zone sont nécessaires au laboratoire,

3.:L3 . - Méthooes et 1ll0'\'l' ns d'étudt·

Ce sont . pour l"essentiei. ceux qui {lnt pte n\('ntiolll1t·'S <l prOplJS dt, I~I reconnaissrll1ce

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générale. La maille des sondages doit être cependant fortement resserrée dan s les zones de débla i.

Une étude Proctor-C.B.R de chaque famille de sols permet de complé ter la fi che signa létique par famille.

A chacun e des question s mentionn ées précédemment on peut faire correspondre les moye ns d 'étude suivants

1" C ltI .I;Se l1leH/ .\'lI; (; (/1l1 ies e1ifficl/ltés d 'extradÎ(J1l On se base essentie llement sur l'é tude sismique complétée dans un stade ultérieur par l'exécuti on de puits ou de sondages qui permettent de voir le terra in e t d'en apprécier la dureté. On tiendra compte éga lement de la façon dont se présentent les fi ssures, et en particulie r de leur orientation , a in si que de la maille de ces fi ssures qui donnent des indications sur la dimension des dalles et des blocs extraits.

:2 '" C/0 .\"8(, 1/11:11 1 .mj {j {lIll raflee/nfjoll Il est fait essentie ll ement sui vant les r ésultats des essais d 'identifica tion.

:3" (: /o .l;.I;(; II/{'1I1 .v//;/;(Illf ft 's Ctmdil ioll s d, · /, (;"ti!i.w/!iOI1

Il n 'existe actuellement aucune doctrine bien définie dans ce domaine.

L 'ingénieur doit se baser essentie llement sur les résultats des essais d 'identifica tiun , su r des essa is Proctor-C.B.R. et sur les valeurs des teneurs en eau naturelle à différentes saisons. Rappelons, en particulier, qu'une teneur en eau dépassant la limite de plasticité rend généralement le matériau difficile à compacter .

In sistons encore sur le fait que la bonne conna issa nce du climat e t des sols de la r égion doit étre la base de ce classement.

3.2.4. - Conclusions des études

Pour l'essentie l, les résultats de l'étude de terrassement sont présentés comme ce ux de la reconnaissance générale . Les fiches signalétiques par famille sont complé tées par les études Proctor-C.B.R

Le rapport géotechnique est complété par le classement des sols suivant les diffi­cultés d'extraction , l 'a ffectation, les conditions de réutilisation.

:U - ÉTUDE SPÉCIFIQUE DES TALUS

Tout talus de grande hauteur, tout ensemble de ta lus même de faible ha uteur dans une couche géologique déterminée doivent fa ire l'obj e t d 'une é tude spécifique. C'est un des dom aines dans lesquels les Hudes sont actuellement notoirement insuffisantes e t il en résulte, sur de nombreux chantie rs, de t rès gra ves mécomptes.

3.:L 1. - Questions à se poser

Deu x grandes ca tégories de ta lus doivent ètre di stin guées : - les talus de remblais, - les ta lus de déblais.

Les ta lus de rembla is de fa ible hauteur créent généra lement peu de problèmes. P ar contre, 1//1 /, (, 11ll, /ai d e f..! l'fInde IUI/fl e llr ('si Ifli r-àitalJ/ l.' Ollfï'(I.!..!.(' d 'ort el il importe (/"l[

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lus.';(' (uhiet (r(~ffldes extn;mel1lent soignées. On appliquera pour ces études les méthodes utilisées pour l'étude des talus de déblai dans les sols.

Nous classerons donc les questions à se poser suivant les deux catégories: talus dans les sols,

- talus dans le rocher.

1"' 'J'allls dlln') les sols

Le problème est de choisir un profil de talus et d'adopter toutes dispositions utiles avant, pendant et après la construction pour que le talus reste stable.

Parmi les dispositions à prendre, il faut inclure la vitesse d'exécution du talus, le drainage des terrains avant, pendant et après l'exécution, l'exécution de certains dispositifs spéciaux tels que masque de butée, mur de pied, etc.

Il convient d'attirer l'attention sur le fait que l'exécutio// dll r!mil/o .!!J' efficacc' est souc('n! Ifil (;Ihl/('III IJIIIS importullt de fa stallilifé lfU(, le clwi.r IJWI)/"('I1Wllt dit dit profil dit lalus.

:2" TollIs dans le rucll('1"

Deux catégories de problèmes se posent: - les problèmes de stabilité profonde, - le3 problèmes de stabilité superficielle.

La stabilité profonde n'est compromise généralement que par l"existence de réseaux de discontinuité (failles, diaclases, etc.). La connaissance de cette dis· continuité est donc un élément important.

Les problèmes liés à une instabilité superficielle sont beaucoup plus fréquents. Cette instabilité peut provenir d'une altérabilité du matériau, d'une sensibilité au gel, à l'érosion, etc . Il importe de connaître la sensibilité du matériau à tous les facteurs d'évolution .

Nol/.\" (/ffirol/s rtlf/r'lI/ioll dl's ill:.!.('"inlrs .'illr le: fail (/IIC r(:üOllltioll sll/wrliciclle des (ullls ('.\.{ ln;.\" f/"(:r///('IIII1Wllf Ii(:(' (1I1X (:o"difiolls ({('.rh;;/f;"" (utilisation intempestive de charges trop importantes d'explosifs).

:1.3.2 .. Elémcnts nécessaires au laboratoire

Le laboratoire a besoin, pour l'étude des talus, de plans et de pronIs en long au 1/2000 ou au 1/500 et de profils en travers tres détaillés. avec échelle non déformée au 1/200 au moins, car la géométrie exacte de la coupe est importante.

Il doit connaître les contraintes d'emprise pouvant modifier la solution, surtout lorsque le talus est important.

3.3.3. - Méthodes ct moyens d'étude

1" C(/S des fullls d(/m' 1('.') sols

L'étude de stabilite est essentiellement baser: .

d'une part. sur l'execution d'essais de cisaillement (au triaxial ou il la bo ite) sur échantillons intacts, donc basee sur la technique de prélèvement,

et d ·autre part; sur la connaissance du régime hydra~dique et la prévision de son évolution après l'ouverture de la fouille, nécessitant j'installation de nombreux piezomp.tres dans les trous de sondage, ces piézomètres étant suivis pendant une période d'au moins une année.

En outre, il est souvent recomm~mdé d'effectuer des essais de perméabilité.

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2" Tallls tla!!.,; le w cller

L'étude de la fissuration de la masse rocheuse est faite par le géologue qui se base sur des reconna issan ces sur le terrain. sur l'examen des ca rottes extraites des sondages, sur l 'examen des fo uilles qu'il est intéressant d'ouvri r pour reconnaître les terrains en vue de J'exéc ution des terrassements.

L 'étude de la stabilité superfici elle est basée sur l'examen des ta lus dans les form ations analogues de la région , sur la détermination pétrographique des roches extraites sur carottes, sur l'exécution d 'un certain nombre d 'essa is d'évolution (mesure de la gé livité, de l'a ltérabilité. e tc. ) .

Certains éléments déterminants pour la stabilité des ta lus ne peuvent être déce lés qu 'a u moment de l 'exécuti on . Il importe dom; ll'l(' J'exécutio/l dcs ta fil s d e {.!. /'(/I/(/(' hUllt l' lI /" soit suivie de Ir(~.\· }J/"(~s JUI/" 1(' :.!éotn'/lIliciell fllli les fi étru!if.s, de façon qu'on puisse prendre en cours d'exécution toutes les décisions qui pourraient s' imposer , et en particulier d'exécuter tous les drainages qui n 'a vaient pu être prévus.

3.3.4. - Conclusions des études

Les résul ta ts sont présentés sous forme de coupes géologiques et géotechniqlles, faisant apparaître les ca ra ctéristiques de frottement des matéri aux , ainsi que les circula tion s d 'eau .

Les échelles déformées doivent être exclues, ca r il est essenti el d 'a voir un e repré­sentation fid èle des pentes de parement, de l 'inclina ison des couches, de la form e de la nappe e t d 'un glissement supposé.

Ces échelles, les plus grandes possibles en fon ction des dimensions du ta lus et du problème spécifique, doivent donner des form ats de coupes pratiques pour le maitre d'œuvre.

Si l'ingénieur le souhaite, le laboratoire peut également effectuer une étude de stabilité des talus sur la base des profils prévus.

Il est essentiel de noter que dans le cas de talus rocheux, dont la stabilite profonde n'est pas en cause, leur profil doit ê tre choisi en fon ction de nombreux impératifs (securite, facilite d 'entre tien, esthétique, coût) . Ce choix doit être fait pa r l'ingénieur et non par le laboratoire qui pourra seulement le conseiller.

3.4. - ÉTUDE SPÉCIFIQUE DES VERSANTS INSTABLES

Le tracé peut avoir à tra verser des versants qui sont naturellement à la limite d 'equilib re. Ces zones sont touj ours éminemment difficiles. L'exécution de remblais peut conduire à des ruptures en grande masse. L 'e xécution de déblais, même de très faible hauteur, peut amener , pa r un phenomène de g lissement régressif, des g lis­sements d 'ensemble très importants.

Ces versants in stables se trouvent généralement so it dans les zones montagneuses, soit dans les zones où il ex iste une circulation d 'ea u sous un mantea u d'éboulis ou d'altéra tions.

La mise en évidence des circula tions d 'eau est touj ours un élément t rès important de l'étude de ces versants. Le drainage de cer ~ai nes zones constitue la so luti on la plus fréquemment utilisée, mai.\· il doit ( :/f( ' ('ffedl/l ; Iml !! IC'l1Ip", a l"fll1l Il' dt:/"" du c!llIllli l' l" (plus ieurs années, pa r fois) .

Les méthodes d'é tude de ces zones sont les mêmes que cell es de l'étude des zo nes de débla i.

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3,5, - t;TUDE SI'ÉCIFIQU~; DES ZONES COMPRESSIBLES

Il s'agit id du cas des remblais placés sur des terrains susceptible., de tassements importants.

3.5.1. - Questions il se pOst'!'

La gamme de solutions pour traverser rie telles zones est tres étendue. Il y a tout d'abord un problème de choix entre la solution" remblai» et la solution « ouvrage d'art », Les conditions d'exécution des rf'mblëlis peu\'ent elles-mêmes varier d'une façon très importante .

Le choix des méthodes d'exécution suppose que l'ingénieur ait les rcnseignen1ents suivants sur les sols qui supportent le remblai:

limite de chaque couche; compressibilité des sols de chacune de ces cOllches, la compressibilité étant elle­même caractérisée par deux éléments: importance des tassements sous une charge donnée, importance des temps nécessaires pour la réalisation de ce tassement:

-,- stabilité du sol de chacune des couches, c'est-il-dire aptitude il résister au poin-c.;onnement exercé par le remblai.

La connaissance de la perméabilité des sols en place complète souvent heureusement les indications du laboratoire. En effet, cette perméabilité en place, très anisotrope , est souvent assez mal caractérisée par un essai a l'œdomètre .

3.5.2. - Eléments néc:('ssaircs ail laboratoire

Plan d'ensemble au 1/2000 - 1/200 et profil en travers detaille avec échelles non déformées au I/oQO ou 1/200 de la zone et du remblai em'isagés,

3.5.3. '"' Méthodes et Illo:.ens d'étudl'

Le~ indications sur la compressibilité ne peu\'ent être genéralement obtenues que par des essais en laboratoire .

Les indications sur le temps de consolïdation sont déduites des mêmes essais ou de l'exécution d'essais de perméabilité en place,

Les conditions de cisaillement peuvent être obtenues soit par l'exécution d'essais de cisaillement en laboratoire (triaxial ou boite de cisaillement) , soit par l'exécution d'essais en pl~ce.

Ces essais en place peuvent être, suivant les cas, des essais au scissomètre. au péné­tromètre, au pressiomètre. Le choix entre ces différents types d'essais ne peut être fait que par le spécialiste du laboratoire, compte tenu de la nature particuliere du sol.

Précisons que ces études doivent être abordées le plus tôt possible car elles sont souvent longues. et d'autre part certaines méthodes d'exécution nécessitent de commencer l'ouvrage très longtemps Rvant sa mise en service (plusieurs anrLées généralement) ,

3.5.4. - Conclusions des étud<.'s

Les résultats sont présentés sous forme: de coupes géologiques et géotechniques mettant en é\'irlence les limites de l'ou che.-

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homogenes . Lorsque la géométrie des couches présente un certain intérêt, eviter les échelles déformées; , des ca ractéristiques de compressibilité et de permeabilité de chacune de ces couches; des caractéristiques de cisaillement.

A la demande du maitrc d'œu\'fe, le laboratoire peut faire des études détaillées de stabilité et de tassement du remblai. Il ne peut le faire que sur la base des indications que lui aura données le maître d'œuvre sur les caractéristiques envisagées pOUl' le remblai ainsi que sur les méthodes d 'exécution qu'il prévoit. Un dialogue étroit est nécessaire entre le maître d'œuvrE" et le laboratoire, ce dernier ne disposant pas de tous les éléments économiques permettant de comparer les différentes solutions.

3.6. - ÉTUDE SPÉCIFIQUE DES TUNNELS

Les tunnels constituent souvent des ouvrages difficiles.

3.6.1 . ~ Questions à se poser

Le profil en long étant supposé détermin('·. les questions a se poser sont essentiel­lement les suivantes: - forme de la section transversale. - méthodes d'exécution.

A noter que la forme de la section et les conditions d'exécution sont deux élément~ très liés.

Bien que le choix des méthodes d'exécution soit du ressort de l 'entreprise, il est important que l'ingénieur ait étudié il l 'ava nce d'une façon détaillée les différentes possibilités. Cette étude est d'ailleurs léJ base nécessaire d'une évaluation correcte.

Parmi les éléments qui peuvent conditionner les méthodes d'exécution, la nature du sol ou de la roche et le régime des eaux constituent les deux éléments déterminants.

Dans des terrains difficiles. des solutions peLl\'ent être trouvées par drainage ou par d'autres traitements convenablt,s du terrain (injections, etc.). Dans toute la mesure du possible, ces procédés devront avoir étÉ> expérimentés avant l'établissement des dossiers d'appels d'offres,

Les deux tètes du tunnel constituent souvent des zones éminemment difficiles. Du fait de leur position, elles commandent le déroulement du chantier,

3.6.2. - Elémcnts nécessaires au laboratoire

Le laboratoire a besoin de tous les plans et coupes que peut lui donner l'ingénieur.

3.6.3. ~ Méthodes cl Illo,\'ens d'étud ... ·

Les méthodes et moyens à mettre en œuvre dépendent très fortement des caracté­ristiques du tunnel et en particulier de l'épaisseur du recouvrement.

La géologie constitue généralement la partie principale de ces études. Compte tenu du coût des sondages pour les tunnels profonds, on est en effet amené â.. essayer de prévoir les conditions qui règnent cl j'intérieur du massif, à' partir de J'étude de la surface et de quelques sondages assez dispersés.

La géophysique. qui permet d'explorer des volumes importants et profonds et de mettre en évidence les structures. donne souvent des éléments fort utiles. C'est géné-

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ralement la sismique qui est employée, soit sous la forme sismique-réfraction, soit sous la forme de mesure en transmission directe entre trous de sondage et la surface.

Les sondages sont souvent très coûteux du fait de leur profondeur. Il est souvent plus avantageux d'exécuter une galerie de reconnaissance, qui donne une information beaucoup plus complète et peut contribuer au bon déroulement du chantier (exécution des drainages et des injections) . On a généralement intérét ;\ placer cette galerie en dehors de la section du tunnel.

Pour les tunnels dans les sols, les caractéristiques d 'identification des matériaux, leur résistance à la compression, leur perméabilité. la position des nappes sont les éléments les plus importants.

Pour les roches, leur dureté (qui conditionne la foration l, leur état de fractura tian (qui conditionne la stabilité), le régime des nappes, l'existence éventuelle de karst et de circulations d 'ea u souterraines, sont les éléments les plus importants.

Pour les tunnels à grande profondeur, la résistance à la compression simple de la roche est un élément intéressant car elle conditionne lél tenue des parois après J'excavation .

3.6.4. - Conclusions des études

Elles sont présentées sous forme de coupes géologiques et géotechniques mettant en évidence les limites des couches et précisant toutes les caractéristiques connues des matériaux qui les constituent.

Il imJlorte llU 'CHI il/(/iqu l.' ff(~.~· IIc.'ftemelit. sl/r c:e.\· {:(Jupes et (fulls les ftll'/Ulf/s tl"i les an:oml'lI{.!.lie llt , ce qui eNt ccrfillU/e cl ce ll"; e.lil h,,,JOfhè.\·e.

Dans les zones oû on a très peu d'informations, il con\'ient d'essayer de préciser au maximum les parties du tracé où des difficultés pourraient étre rencontrées. Elles devront étre délimitées assez largement et l'ingénieur pourra, au moment de l'exécution, effectuer dans toutes ces zones les sondages à l'avancement qui seraient nécessaires.

3.7. - ÉTUDE SPÉCIFIQUE DES GISEMENTS

Pour mémoire, ce probléme étant traité par ailleurs.

3.8. - ÉTUDE DES FONDATIONS D'OUVRAGES D'ART

Pour mémoire. ce problème étant traité par ailleurs.

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B - GISEMENTS DE MATÉRIAUX

SOMMAIRE

\. BUT DU DOCUMENT

2. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE

2.1. Emprunts pour remb la is

2.1.1. Queslions à se poser 2.1.2. Eléments nécessaires au labul'illtli l " 2.1.3. Méthodes et moyens d'étude 2. 1.4. Concl usion:-; de:; études

2.2. Chaussees

2.2.1. Questions à se pose r 2.2-.2. Eléments nécessaires au labol'atoil'l' 2.2.3. Méthodes e t moyens d'é tude 2.2.4. Conclusions d e;\ études

3. ÉTUDE DÉTAILLÉE

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3.1. l!;mprunls pour rembletb

3.1.1. Quest ions à se poser 3.1.2. Eléments nécessaires au labol'Cltoi re 3.1.3. Méthodes et moyens d'étude

3.1.3.1. Gisements de sables e t graviers 3,1.3.2. Giseme nts rocheux 3. 1.3.3. Gisements d 'altération ou

irréguliers 3.1.4. Conclusions des études 3.1.5. Problèmes spéCiaux

3.2. Couches dt· form e

3.3. Chaussées

3.3. 1. Ques tions il se poser 3.3.2. Elém ent:-; nêce~sai res <t U laboratoi rl' 3.3.3. Méthodes et moyens d'étude 3.3 .4. Conclus ions d es études

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1 BUT DU DOCUMENT

Ce docu ment a pour but de décrire les études à effectuer pour la recherche et la reconnaissance de gisements de ·matériaux.

Il se place dans l'hypothèse où ces matériaux seront utilisés ,pour la çonstructioll d'une autoroute, mais les indications qu'il donne sont transposables à d'autres natures · de travaux.

Dans tous les cas, l'étude doit étre décomposée en deux stades: l'étude préliminaire et l'étude détaillée, Lorsqu'elle est liée à la reconnaissance d 'un tracé d'autoroute, l'étude préliminaire se place au stade de J'avant-projet sommaire et l'étude détaillée au stade de l'avant-projet détaillé.

2 ÉTUDE PRÉLIMINAJRE

A ce stade, il s'agit de recenser des zones susceptibles de fournir des matériailx en quantité nettement surabondante, ce qui permettra par la suite de sélectionner certains d 'entre eu x, compte tenu de leur qualité et des problèmes économiques liés à leur exploitation . Les prix des matériaux sont en effet variables suivant les régions et les distances de transport; dans certaines vallées, il suffit de prendre des matériaux d'excellente qualité pour constituer les remblais, dans d'autres zones il est nécesRaire de traiter les limons faute de mieux.

Des problèmes psychologiques peuvent se poser à l'occasion d 'un remembrement. de l'exploita.tion des nappes, d'un aménagement, etc.

2.1. - EMPRUNTS POUR REMBLAIS

2.1.1. - Questions à se poser

Le ma itre d 'œuvre doit envisager et comparer les différentes possibilités qui s'offrent à lui :

- quelles sont les zones susceptib les de fournir dès matériaux de remblai? - quelle est la nature de ces matériaux, quelle utilisation pourra en , être faite,

compte tenu de certaines conditions de réemploi (conditions atmosphériques locales en particulier) ?

- comment seront-ils extra its, quels problèmes poseront-ils à la mise' en œuvre (extraction sous l'eau - traitement du rembla i) ?

- que lle est la distance de ces zones par rapport au tracé, quels sont les mo.\'en. de communications?

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2. .1.2 . - E lémcn ts néct'ss~ i rcs a u la ho ra loi rt.'

Lc! rlICl iL! 'e d 'Œllvre doit définir, à l'échelle ciu 1/:20000, le tracé ou lé! zone .III trace. :1\'('<..: ses varianles possibles el, sï l le peul, les zones 0\:' il pense a voi r iJC'soin de m;!.lériaux, les conditions particulières d'utilisé'llion (rembl<Ji dans une zone inondable, elc. ), un ordre de gr.1 nrlellr des qUJlIlités nrcessaircs dans ch.1que tccm:on unp idée de la zone dans laq uell e il env isage d 'cxpl.:) ile r dps emprunts.

:~ . J . :~ . - Méthufh's e t mO,\'l'IlS d 'é tud e

l.'étude commence par l'établissement d'une l'ill"te el d'une l"l,Iupe géo logiquL's (l:die t:Hrte est d'ailleurs celle qui est fa ite pour l"étude du tracé). Elle doit ~lrc étendue ;'1 \lne certaine zone de part et d 'autre du tracé. Le lever de cette CCI rte s'appu ie, bien entendu, sur la carte géologique générale de le région (d u 1/50000 nu 1/80000) .

, •. /' /'Ofll.!!../"{/ /J/' il ·.\· uhit ' III1l'.'i

Leur étude se [ai t en morne temps que le lever de la ca r te géologique. Elle permet souven t d'établir des corrélations avec les données de la géolog ie, donc une meilleure délimitation des contours géologiques. Elle permet, à partir de l'é tude de la topo­graphie et des' formes du rélief, de prévoir les caractérist iques des roches, de déceler la forme des st ructures géologiques, l'emplacemen t d la natu re des accidents qu i les affectent.

Certa ins reliefs t rès fa ib les sont visib les sur photographie aérienne a lors qu 'ils écha ppent à l'observation au sol (ressaut de topograph ie dù il un nh'eau de sab le dans une zone argileus.e,. cône de déject ion, b ras mort , et c.) .

Elle permet enfin le repérage d'ancien nes ex t ractions ou d 'affleuremen ts.

- Hf ' /f.W ·;J.! lI l'IIH'lIfs rO{"(/f/.\"

A ce stClde: il est souvcnt très uti le de connait re : les anciennes exploitations: (\iti li sation, caractéristiques); les exploitatiu ns actu elles: (u tilisa ti on, mo.vens d'ex ploitation et réset"Ves): les sondages eft"ectués pl)Ul' d'autres bu ts.

0 11 peut il ce stade, et suivant lL's cas, e ffe ct uer que lques sondages rapides ù la tal'Ïere (ùétin ition du niveau, épaisseur, qualité du ma tériau dél ns une ancienne e xploitation) .

2. .1.4. - Cunclu sions des études

A la fin de l"é tudc, faite en généra l en même tc'mps que ccl le clu tnlcé, le laboratoire fOllrnit au maître d'œuvre les documents suiva nts :

Cilrte géologique d.istinguant la nature lithologique' d('g sols et des roches afnclI ­rants lZO~.A d'argile, zon'e de sable, e tc .) . il J'éche lle 1/'20000 cie prérérence:

sur la tnt'rne carte ou sur un document specia l. l"E'prr;1gc dcs afflcLlïcrnenls, car­rièrl ' ;-i ('t l{isements pOUl' lesquels on a une irlt~e des quantités cxploitab lcs el eg? len1l'nt oes indi ces potenti els qui guideront une prospection complémentaire évenl!IE'Jle:

rcnseignell1Cnls connus (granularitê, t1 t i l j ~; :l! i on élctl :el1c) .

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La I .. >rcci s ion ('st \'ariable et dépend rie chaque C"'1S, du mflleriRll, des possib iliLés (\'[1 crrs, de prélt.'vements , des connaiSSélnCeS que J'on ~l sur la n'gion.

Tous ces ï~n se i gn e nlents ont. pour hui une premiè re estirnntion du coù t des emprunts.

2.2.1 ... Questions il se puscr

QUé..1ntite et qualile nécessaires des matériaux pour Ch;Hlssées . A ce stade, le choix entre un e chaussée de type. noir )) ou ~ blanc Il n'cst pr.ts fait et il fnul envisager les deux solutions .

Quelles sont, dans la zone du tracé, les carrieres et gravières déjà connues et exp loitées; qu e lle est la q U<llile des matér iaux qui en proviennent et la quantité disponible?

Ces matériaux poseronL-ils cles problèmes spéciaux il l'exploitation ou à l'utilisa­t ion (ess')rage, poilution , etc ,) '!

2.2.2. - Elémcnts nét'('ssa ircs au lahuratoirl!

le plan du trace; les quantités et caractéristiques des matériallx recherchés.

Le maître d'œuvre doit. dans la mesure où cela lui est possible, poser par couche les problèmes de materiaux et distin~uer les quantités dont il a besoin, leurs qualités minimales pour c hacune d'elles (surface , base, fondation, forme) ,

2.2.3 . - Méthodl'S ct Illuycns d'étude

Ce travail consiste en un recensement. commun avec celui qui a été décrit au ~ 2.1.3. et basé sur les é léments su iva nts:

carte geologique ; _.- photographies aériE'nnes: - renseignements locaux - connaissance régiona le des gisements exista nts .

On peu t proceder il quelques essais de qualite sur des matériaux prélel'és,

2.2.4. - Conclusiuns des études

Elles sont presentées sous la même forme qu'au ~ 2. 1.4. et l'ensemble des documents, é laborés pour l'étune préliminaire des gisements, participera au recensement des possibilités de la region ,

3 ÉTUDE DÉTAILLÉE

Le trace est a lors fixe à quelqu es dizaines de mètres pr;'s. Il 'agit. dans les zones d 'emprunts chois ies apres l'A.P,S., de dennir et de verifier les quantités et les qua lités des matériaux que l'on pourra ex traire.

POLIr chaque gisement, il faut vérifier que les quantités sont plus importantes que celles qui seront nécessaires.

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~.l. - EMI'IWNTS POUR REMBLAIS

:t1.1. - Questions à se poser

Choix des zones d'emprunts, qualités des matériaux et quantités disponibles.

Renseignements influant sur l'exploitation (structure, épaisseur, hétérogénéité, problèmes particuliers, présence de nappe, blocs, couverture, etc.).

Problèmes annexes (zones d'amenagement, problèmes agricoles, remembrement), qu'il faut étudier dès ce stade .

3.1.2. - Elémcnts nécessaires au lahoratoire

Définitions des zones ou des besoins importants se font sentir; si possible même. répartition des besoins en quantité et en qualité. bien que ceci soit souvent diffic ile, l 'étude de terrassement n'étant pas terminée.

A ce stade, une discussion approfondie entre le maitre d'œuvre et le laboratoire est nécessaire ca r souvent un choix s'impose entre différentes possibilités et il faut donc définir un ordre dans les études.

3.1.3. - Méthodes et lIIoyens d'étude

Les moyens à mettre en œuvre dépendent de la nature du matériau à l'état naturel et du type de gisement. On doit distinguer :

!.!iSf'II/f'111 dC' slIhlr.'s ct f.!..raGÎr·/'s. d'origine alluvi onnaire (alluvions récentes ou anciennes des cours d'eau) ou d'origine marine et éolienne (sables fins , tertiaires par exemple).

!.!.isl.'IIIC!11 1 roche/I.\' (craie, calcaire tendre . marne , grès ) ,

.!.!.i.\·('/III'llf d'ul lém/ill/' 0/1 iff(;f.!. III;('I" (arène, lentilles de sab le. silex) .

Les moyens d 'etude sont d'ailleurs difficilps il définir a priori et chaque gisement est souvent un cas d'espèce .

:U.:U. - Gisements de sables et graviers

L'étude préliminaire a permis de définir une zone étendue contenant en certains points des gisemen ts, a priori favorables.

EI/I(I( , .!..! I ;(II1hysilllll'

Son but est de degrossir le problème par un ensemble de mesures peu onéreuses et commodes. Elle permet d'interpoler entre les données des sondages.

En général, la résistivité donne de bons résultats dans les zones de sables et de graves, en permettant de faire la différence entre les matériaux argileux de couverture et les matériaux alluvionnaires, d'apprécier l'hétérogénéité du gisement. et dans certains cas sa puissance.

La présence de la nappe phréatique peut poser des problèmes dans une telle étude et enlever de la préc ision à ces methodes.

Les mesures doivent toujours débuter par des éta lonnages sur des carrières existantes ou des sondages connus. Si ce n'est pas possible. il faut alors procéder il des sondages d'étalonnage.

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La campagne consiste en général en un trainé de résistivité à maille plus ou moins lâche qui peut être resserrée dans les zones intéressantes (carte de résistivité).

La sismique réfraction peut donner des éléments quand la résistivité ne permet pas de faire des différences (définition du niveau de l'horizon rocheux sous un gravier). Dans certains cas, elle permet de préciser le niveau de la nappe.

S(Hldat!es

Il s'agit de reconnaissance à la tarière Highway fournissant des échantillons remaniés en quantité suffisante pour effectuer une étude de qualité (teneur en eau, limites d'Atterberg, granulométrie, pollution, aptitude au compactage) .

Ces sondages doivent être suivis de très près par le laboratoire et les coupes de sondages doivent différencier les matériaux en fonction de leurs caractéristiques géotechniques.

Souvent, la présence de nappe ou de matériaux non cohérents conduit à adopter la technique des tarières hélicoïdales continues qui peuvent descendre sous la nappe · et donnent une coupe du gisement et sa puissance. Les prélèvements obtenus sont plus ou moins représentatifs suivant la granularité. Seuls, les forages tubés en gros diamètre donnent des résultats indiscutables, et le laboratoire peut être conduit à en demander un certain nombre pour préciser les premières données sur le gisement.

3.1.3 .2 .. Gisements rocheux

La définition de tels gisements se tait à partir de la géologie et des connaissances régionales. Une étude géologique précise et localisée doit alors être faite pour définir les conditions de gisement (pendage. fracturation, altération, etc.) .

Elle conduit en général à retenir une zone qui est la meilleure. compte tenu de différents éléments: couverture, fissuration, etc .

Etude t.!.éophY·\·ÎlJ'U;

Elle est conduite par rétraction sismique. Cette méthode permet en général de déterminer à quelle profondeur se rencontrera la roche saine sous la zone d'altération ou de recouvrement. Elle pourra éventuellement indiquer, dans un massif rocheux, les passages de zones fissurées .

Sondllg('s dt' r;hific.:al;(l1I

Le mode de sondage dépend de chaque cas. Pour des terrains relativement friables ou fissurés, des trous à la pelle mécaniqu~ donnent une bonne idée du matériau. Si le matériau est plus dur, quelques sondages carottés. en général en petit diamètre (0 50 mm environ), sont plus adaptés.

Il est difficile de connaitre à j'avance les problèmes que peuvent poser les matériaux rocheux. Une tranchée d'essai permet alors, pour un prix relativement faible par rapport au coût d'exploitation du gisement, de connaitre les conditions d'exploitation , de préciser les problèmes de terrassement et de réutilisation, et, d'une façon générale, de relier aux mesures faites par le laboratoire les caractéristiques d'exploitation et de mise en œuvre. Il convient en effet d'attirer l'attention sur l'importance que peuvent avoir sur une exploitation industrielle des facteurs tels que l'épaisseur des bancs, les fissures, les bancs argileux. même de faible épaisseur.

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Une tranchée qui permet de répondre à ces problèmes est toutefois à réserver, soit pour des gisements importants, soit pour un ensemble de gisement~ dans le même matériau .

3.1.3.3. - Gisements d'altération ou irréguliers

Leur étude est un cas d'espèce. Elle commence, en général. après une étude géolo­gique, par un dégrossissage géophvsique.

Ellir/l' gé0l'''ysic/lIl'

Dans les gisements d 'altération sur place comme les arènes granitiques et les grès décomposés, on obtient avec des méthodes sismiques de bons résultats pour déter­miner l'épaisseur d'altération.

Dans le cas de certaines lentilles de sable ou de concentrations dans l'argile , c'est la résistivité qui permet de dégrossir le problème. Pour que de telles poches soient prospectables, il faut qu'elles aient une certaine étendue (de l'ordre de 1 ha) .

Ces sondages peuvent être faits par des moyens tres divers: tariere Highway, pelle mécanique, bulldozer, etc ., ou par une association de ces moyens.

Leur but est de vérifier et de préciser les résultats de la géophysique et d'effectuer une étude de qualité.

3.1.4. - Conclusions des études

Elles concernent la structure, l'étendue, la qualité des matériaux et les problèmes que peuvent poser leur extraction ou leur emploi.

La précision dépend des moyens employés et. surtout, des difficultés rencontrées. Elle doit être suffisante pour permettre une bonne appréciation des caractéristiques du gisement, afin d'éviter que le maître d'œuvre soit amené à demander un complément d'information .

S/I'/U; tf//'l'

Le laboratoire fournit une série de profils en travers sur lesquels sont reportées les différentes couches. permettant d'apprécier les variations d'épaisseur de chaque couche (quantités).

()//{tliff;

Le matériau ou les matériaux sont groupés par familles et les essais géotechniques en définissent la qualité: courbes granulométriques - limite à'Atterberg - équivalent de sable - critères de compactage - nature des matériaux.

La qualité de la couverture doit aussi être considérée. car c'est un élément important dans l'économie de l'exploitation du gisement. Est-elle utilisable? et dans quelles conditions " (coefficient d'homogénéité).

3.1.5. - Problèmes spéciaux

Il s'agit de la présence d'une nappe et de ses caractéristiques, du probleme de l'essorage des matériaux. de l'ex istence de rognons pouvant gêner l'exploitation ou de poches d'argile à éliminer.

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Dans certains cas, ces problemes peuvent faire l'objet d 'une étude spéciale qui sort du cadre de ces recommandations (nappe, pompage. craies, réutilisation d'arène, limons à traiter) .

3.2 - COUCHES nE FORME

Le processus est le méme que ci-dessus, mais il faut s'assurer que le matériau sera tel que ses qualités conviend ront à son utilisfltion en ('ouche de forme.

Le choix d'une doctrine n'est pas encore fait et les critères demandés à un tcl matériau sont souvent mal définis et peu précis.

:u. - CHAUSSÉES

3.3.1. - Questions il sc poser

En partant de l'étude préliminaire, étude des difJérente:-; possibilités.

Où prendre les matériaux? quantités dispunibles. Qualité et continuité de la qualité. Utilisation (processus de traitement. etc.!.

3.3 .2. - Elemcnts nécessaires au laboratoire

Il s'agit essentie llement de choisir entre les différentes possibilités en\'isagees Cl

l'A.P.S ., et pour ce lle qui aura été retenu e, de fair~ une étude détaillée du gisement.

Bien entendu, cette étude devra tenir compte de la technique d'utilisation envisagée (assise non traitée, traitement au laiti er. au ciment, etc .) .

3.:t3 . - Méthodes ct moycns d 'é tude

l)rt ' llIit ~ ,.(' "I/tIsC' dl' 1'( ;'lId( ' : call~pat{ne de cl ég ross issHge par géophysique, sondages, comme pOUl' un remblai .

Dl' I/xii: " /{, l'//(/.\'i ' : il s 'agit de préciser surtout la qualité et l'homogénéité du gisement : d 'o u la nécessité d'une campagne de sondages (Highway , Benoto ou carottés), per­mettant de connaitre, outre la 'coupe, la qualité (essais de qualité en laboratoire dont le Los Angeles et l'équivalent de sable - définition de la pollution) et d'envisager les modes d'extraction et de reconstitution éventue ls d'un produit élaboré.

Certaines méth odes, comme la diagraphie, semblent capables, dans un proche avenir, d'apporter des précisions ù.

'j'/'(Ii .\· i(~ II/(, "I/(/ .w': é\'en tuellement, essai cI'abattage ou d'exploitation pour tester le gisement.

Essa i d e concassage .

Dans le cas de g isements al lu viClux, une tranchée donne une coupe et une idée précise de la config urati on du gisement.

La diagraphi e t:st l'e nreg is trement de certa ine .... propr ie tê :s phy:; iq ul's db tcn' llil}!' ( res isli,·ite. radioélcti"i té naturellc ... ) dan:; uo sondage. Ces ('nregi strcmen\ ~ permettant des corrélations ent re di lrêren l ~ niveaux cl ce:; methoclcs (don t l'utili :-: atinn n'cs\ pas courante cl dont l 'in \ c rpr~ tillinll IÙ.'S t p<lS encore compll.'leme nt résol ue il l'(' t' helle' dc's travaux public~l. perl1\('ttronl pro h.Jblen1C'l1\ !'O ll ~ peu de préc ise r de!' do nné C'i' ('omme la pollution. ln frac tll ­j'al i on. CI l',

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3.3.4. - Conclusions des études

Comme dans les autres cas, il s'agit d'abord des quantités et qualités des matériaux, mais dans une optique d'exploitation et d'utilisation (structure - problemes parti­culiers liés à l'extraction ou au réemploi).

"

Bien entendu, la reconnaissance proprement dite du gisement ainsi exposée doit être complétée par des études détaillées des matériaux, adaptées à l'utilisation que l'on compte en faire (étude de formule d'enrobé, étude de traitement au laitier, au ciment, etc.) .

Des informations plus développées sur cette reconnaissance proprement dite sont exposées dans le document " Recommandations pour la Reconnaissance Géologique et Géotechnique des tracés d'Autoroutes " édité par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées.

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C - FONDATIONS D'OUVRAGES D'ART

SO MM A I RE

1. BUT DU DOCUMENT

2. ETUDE PRELIMINAIRE OU DETA ILLEE

~. 1. Questions à se poser

2.2. Elements n eces.sH Îr es ël U lilburato Îrc

3.3. Méthodes et mO,vens d 'é tude

2.3.1 Etude géologique

29

2.3.2 . ~tude géuphys iQue 2.3.3. Etude hydrologique 2.3.4. Etude géotechnique da n~ le l'a:, de:;

so ls. a Identification des so ls b - Essais SUl' échanlil l·)ns intacb c - Essais en place

2.3.5. Etude gé'otechnique dans le ca:; de~ roches

2.3 .6. Etude des accès

2.4 . Conclusions des etud e:-.

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l BUT DU DOCUMENT

Si, dan s ce docu ment , il est SUI!qu l q uest ion des fondations, il faut ra ppeler de prime nbord qu 'un ouvrflge d'art est c(Jn ~ titllé de rp.n~emb!e superstructu re et fonda· t ions e t que l'in géni eur doit ahorder et résoudre les deux problemes. sans en ~O lls ··estlmer élLI('I.lI1 . Il doit penser aussi, dès le début d'une é tude. aux: p]'oblemes pé. l'fois très importants que pe uvent poser les accès.

Nuus suppnsons dans ce docum ent que J'implanlatjrln de l'ouvrage est de lc ,'lIli nec. ce qui est le CHS le plus fréquent. Dans le cas con t raire, la reconna issnn ce dev ra être étenduE' à t.outes les zones ou l'ouvrél ge est susceptible d'être impianté et. dans to ule la mesure du possible, on tiendra compte des résultats de ce tte rcconna i s~:iél n ce dans le choi x final de l'implantation .

Il est sou h ~ it H ble de procéder il. une étude pou :-;sée du sol "vfllll de l::\ n t:e r les flppe ls il. IfI concurrence . Si la position des fondati ons es t fixée a priori. ceci ne so ult:ve pas de dirncultés. Si l'appel d 'offre laisse il l'entreprise le choix de l'implantation des appuis. il conviendra:

- de faire une é tude assez comple te pour gflrantir q u 'a ucu ne des solutions possible:-; ne conrluira à de graves difficultés de fond éü;nn ,

de \'e iller il ce qu e soient final ement effcctuéps il ~ 'ernplacement de chaque fondation, et avant le début d'exéc ution de ]'ou\'rngc. la totalité des études décrites dans ce document.

Compte tenu de la diversité des cas possihles, il a paru s tll'lïsant de décrire l'ensemble des études qui d.oi vent être effectuées, en tout é tat de cause. sans distingu€i" le~ différentes poss ibil ités dl'! répartition de ces études d,H1S le temps. ou entrC' le mHÎti"C d'œuvre et J'entrepreneur .

2 tTUDE PRtLIMINAIRE OU DtTAILLtE

2.1. . QVES'fION~ A SE POSER

1" <)"d n " Il ' .\"(/I? 1.(' sll l l'0.,.,.·I-i l d( 's JU'phl'"' I1/{"s d{,.;ri!, 's .".J c!c j \"pnt pl n' néces:~; l in ' Illent les premières questi ons avant le choix du t.vpe de l'onci atio n , qui sera fonr tinn de la nature du sol. Trop Sa livent encore, le maître d'œuvre c.:hoisit lin t.\'pe de fondation . en particulier les fondati ons profondes , à partir d'une étude des ~ols fait e sa ns idées directri ces, et pô'lrfc Îs m0 tll f! sans avoir fai t d'étude p réalable.

Dans n' l'ta in s cas. le ch oix dl1 t~' IW d'ollvral.{e ll1i ·· même peut dl'pt'nctre de 1[1 nalure du sol.

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_ {'ii , JI.i .-III 'YII(' dl' !ol/(/ol;(1II (semelles, pieux battus, pieux forés , puits, caissons, e tc. ), et du niveau sur lequel on s'appuie. étant en tendu que les deux problèmes ne sont pas indépendants.

3 · .\lo(/C" (/"cxrcrtlÎrm rit' /0 !(III(/(/fiOlI, étant entendu que les possibilités d'exécution interviennent dans le choix du type et du niveau de fondation et que ces deux questions doivent s'étudier simultanément. Trop souvent, les risques possibles encourus à l'exécution, du fait des fouilles mal conduites (éboulement, renard, décompactage des sols, remaniement en fond de fouille par circulation intem­pestive ou intempéries, etc.), du battage de palplanches ou de pieux (faux refus, destruction au battage, éboulement de constructions voisines, etc.), de l'existence d'une nappe phréatique (renard , difficulté ou impossibilité d'épuiser la fouille, eaux agressives), etc., ne sont pas appréciés à temps ou sont sous-estimés. De même sont trop souvent sous-estimés les travaux nécessaires à la réalisation de batardeaux, de caissons, etc.

4·' J);1J/CII ,' ·;OII1H'u/CIII dl' /ll !mu/afin/! , qui pose lui-même un problème de stabilité (coefficient de sécurité vis-à -vis de la rupture du sol) , e t un problème de tas­sement (compatibilité des tassements prévisibles avec la structure envisagée, les tassements admissibles étant par exemple plus grands pour un ouvrage isostatique que pour un ouvrage hyperstatique ) .

2.2. - ÉLÉMENTS NÉCESSAmES AV LABORATOIRE

Sauf pour de nombreux ouvrages courants (Réf. FOOT 57) ''', le maître d'œuvre ne peut souvent indiquer dès le début toutes les caractéristiques de l'ouvr,age, en particulier les efforts exercés. L'information du laboratoire et par conséquent les études qu 'il effectuera seront ,donc progressives et suivront l'avancement du projet:

emp lacement de l'ouvrage, position de la ligne rouge; type d 'o uvrage envisagé, tassernent~ admissibles: emplacement des appuis quand il peut être prédéterminé. Zones d'implantation possibles dans le cas contraire ; efforts exercés par l'ouvrage; dans le cas d'un ouvrage en si te aquatique avec fond aftouillable, impératifs liés aux conditions d'affouillement ; plans et coupes divers,

2.3 . - MÉTHODES ET MOYENS D'ÉTUDE

Plusieurs cas doivent être considérés.

Cas l - OI/t;"(I~!.f'S ;IIIJIIII ·/OII/S, dont le prix impose des investigations très compl.êtes.

Cas II - Oll/; rages CO/fmll/S, se plaçant cians le cadre d'un projet plus géné ral et important englobant d'autres types d'ouvrages (ponts d'une autoroute de liaison , par exemplel .

Cas III - 0/1 fm,!!.('.\' ('O /Ill/ll/s isole :,,', pour lesqu els on ne peut consentir, pour la recon­naissance, de dépenses très im porta ntes,

Il est bien entendu que dans chaclln de ces trois cas, les études effectuées et les dispositions retenues au projet doivent assurer le bon comportement de l'ouvrage,

Le choi x des moyens â mettre en œuv re ne peut être défini que dans chaque cas particulier, par une discussion entre le labora toire et le maître d'œuvre ou l'auteur

Ce document " Fondations des ouv rages tYPl'~ ~ est une annexe au catalogue des ouvrages d'art des autol'oules de lia ison, publié par l'ancien Servicf' Spécial dc~ Autorout es {actue l SETRA 1.

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du projet, sur la fa~'on d'obtenir à meilleur compte cette assurance, soit par unl: etude plus détaillee, et des coefficients de securite plus réduits, soit par une investi­gation plus sommaire, et des coefficien ts de sécurité plus importants (surdimension­nement des seme lles, par exemple).

Il importe d 'en tenir compte pour l'utilisation des é lé ments don nés ci-a(J res.

2.3.1 . - Etudc géologiquc

Dans tous les cas, il convient d 'avoir des informations sur la geo logie de la zonf:' où l'ouvrage sera fondé.

Le géologue doit e n particulier s'attacher à don ner au ,geotechnitien des indicatiun:­sur les points suivants:

nature et disposition des couches successives: continuité de ces couches; présence ou absence de cavités souterra ines: réseau de diaclases dans le cas d'un ouvrage fU!lci é su r le rocher.

Dans le cas l , cette connaissance est acquise par une étude géo logique specia le qui doit d'ail1eurs déborder la zone précise ou est implanté l'ouvrage .

Dans le cas II , on benéflcie de l'etude geologique genera le.

Dans le cas III, il convient éga lemen t de demander l'avis d'un géo logue, qui inter­viendra d'autant plus efficacement et à moindre frais qu'il co nnait ra mieux la géologie de la region et les problèmes de l'ingenieuf.

On doit, bien entendu, tenir compte de toutes les informations recueillies il !"occasiun de la construct.ion d'olJvrages voisins.

2.3.2. - Etude géuphysi'l"e

Elle peut préciser les données de la géo logie. Elle peut parfois do nner à l'ingénieul certains éléments importants de décision (profondeur d'un horizon roc heux sous des a lluvions, par exemple).

L'intérêt de son utilisation est une question de cas particuliers.

Dans tous les cas, la géophysique devra p.lre éta lonnêe (affleurements, sonda.ges l ct interprétée par le géologue.

2.3.3 . - Etude hydrologique

Il importe de déterminer le niveau de la nappe phré::ltiql'e, ainsi que ses fluctuations. qui peuvent avoir une incidence sur le dimensionnement de la fondation et slIr le choix des méthodes d 'exécution.

Compte tenu du type de fondation retenu par le maître d 'œuv re, il peut être I1l'CCS­

saire d'aller plus loin : analyse chimiq ue dp l'eau, permeabi lite en place (essais Lefranc et Lugeon), déplace ments de l'eau (lignes de piézometres. etc.l .

2.;~ . 4. - Etude géotcchnÏtllw dans le eus des sols

Dans tous les eas, l'ê tude doit comporter des sondages avec préle\'(..'ments (re<:han­tillons, permetta nt au moi ns un examen visuel et une identifica tion dll sol. Ll· sondage doit descendre en-dessous du niveau de Fond ation.

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Lorsque l'on n'a pas de très fortes présomptions sur la régularité des couches, on devra prévoir au moins un sondage par appui, dépassant le niveau d'appui d'une profondeur égale à, au moins, trois fois la largeur de la base de la fondation.

Il faut tenir compte, pour le choix des méthodes d'étude, du fait que les essais en place et de laboratoire font partie d'un même ensemble: il ne faut pas les opposer, ni même les dissocier. Ils doivent se compléter:

- en fonction des limites de chacun et de leur domaine préférentiel d'utilisation, - en fonction de l'importance économique du probleme, - afin d'effectuer les recoupements nécessaires.

Aussi, toute utilisation systématique et sans discernement de ces essais est à proscrire. Des recommandations et des modes opératoires concernant chaque type d'essai en laboratoire ou en place, aideront à résoudre le difficile problème du choix de l'essai en mécanique des sols et aideront à bien les pratiquer.

On peut envisager les différents types d'études géotechniques suivants:

a) Identification des sols

Lorsque l'étude se place dans le cadre d'un projet plus général, on dispose habituel­lement d'une certaine quantité de résultats d'essais d'identification.

Lorsque l'ouvrage est isolé, les échantillons remaniés prélevés dans le sondage doivent faire l'objet d'essais d'identification , indépendamment des essais sur échan­tillons intacts évoqués en b).

Ces essais peuvent permettre à un spécialiste expérimenté de la mécanique des sols, soit de faire un premier dégrossissage du projet, soit. au moins, d'éviter de faire de grosses erreurs dans le sens d'une sécurité excessive, ou au contraire nettement insuffisante.

En aucun cas, ils ne peuvent suffire à eux seuls et il faut .au moins les compléter par des essais en place.

b) Essais sur échantillons intacts

Ce sont essen tiellement les essais de cisaillement (triaxial, boîte de cisaillement), qui renseignent sur la stabilité, et les essais de compressibilité (œdomètre), qui permettent de prévoir les tassements.

Le prélèvement d'échantillons intacts est coûteux, l'exécution de ces essais égale­ment. Ils ne sont utilisables que s'ils sont effectués sur plusieurs échantillons pour chaque horizon.

Si l'exécution de ces essa is est indispensable pour des ouvrages importants, on pourra souvent s'en dispenser pour les ouvrages moins importants et les remplacer par des essais en place , complétés par l'examen et l'identification des échantillons prélevés dans chaque couche.

c) Essais en place

Ils sont décrits en annexe VI, ainsi que leur domaine d'utilisation. L'essentiel est de les utiliser à bon esc ient, en fonction de l'importance de l'ouvrage et du problème posé, et par rapport aux essais sur échantillons intacts, en laboratoire.

Rappelons que les essais en place sont vabbles pour les problèmes de stabilité mais bien moins adaptés aux problèmes de compressibilite (tassements) .

Rappelons aussi que pour:

{es !()/l(/afifll/s J)rnfolt(fn· . le critere de sta bilité est essentiel d'ou l'utilisation des essais en place.

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les !cH/dat.iol/s sl-l}Jerfic.:ielle.\· :

• si le sol est peu compressible. les essa is en place donnent de bonnes indi cations; • si le sol est compressible, le critère de tassement est essentiel, d'où l'utilisa tion

de l'œdomètre car on ne peut pas évaluer les tassements à pa rtir d'essais en place.

Ces différents types d'essais seront associés de la façon suivante:

CAS DES OUVRAG ES IMPORTANTS

Fom/aliolls ]lmfondes: pressiométre ou pénétromètre (et scissomètre, s' il existe des couches molles, pour les ouvrages d'accès et les poussées latérales sur les pieux ), essais d'identification et essa is de laboratoire sur échantill ons intacts.

F01ulatiol1 s slIJwrficieIJcs: pressiomètre (et scissomètre, s' il existe des co uches molles en profondeur), essais d 'identifica tion et essais de laboratoire comportant néces­sairement des essa is de compressibilité à l'œdomètre sur échantillons intacts.

CAS II D'UN CERT AIN NOMBRE D'OUVRAGES COURA NTS

Fondal io li s JJmf(J/ldes : comme dans le cas I, ma is avec des essais sur échantillons intacts en nombre très limité.

FO/u/alions slIperfic.:ie/Jes: essais en place (le pressiomètre essentie llement), utilisables pour déterminer directement les caractéristiques du sol ou pour extrapoler des essais effectués sur échantillons intacts (en nombre plus limité que dans le cas I) .

Ainsi, il y a intérêt, dans la plupa rt des cas, à commencer l'étude pa r les essais en place, qui seront touj ours nécessaires, s'ils ne sont pas suffisa nts . D'autant plus qu'ils peuvent, d'une façon toute empirique, donner une indication sur l'i mportance des tassements, indi cation grossière mais perm ettant de conclure si la solution est acceptable, si elle exige une étude plus complète ou s'il fau t la modi fie r .

CAS III D'UN O UVRAGE COUR ANT ISOLÉ

Essais en place et essais d 'identifica tion ,

Lorsque les fondations profondes sont nombreuses, on peut être amené, au stade de l'exécution, à procéder à un essa i de chargement de pieux, en vue de déterminer de fa çon plus précise la force portante des pi eux,

Ces essa is sont coûte ux, leu r exécution diffic ile, leur interpréta ti on déli ca te, Il est, en conséquence, fortement conseillé aux maîtres d'œuvr e qui so uhaiteraient exécuter de te ls essa is de prendre l'av is des laboratoires spéciali sés.

2.3.5. - Etude géotechnique dans le cas des roches

S i l'on excepte la zone d 'a ltération, qui s'étudie pa r les méthodes précédemment décrites, les fonda tions dans le rocher ne posent des problèmes que dans le cas où un dièdre peut glisser le lon g d 'une discontinuité sous l'e ff et des forces exercées par l'ouv rage.

L'étude consistera donc essenti e llement à reconnaît re la pos ition et l'or ientation des discontinuités, à déterminer le coe Hicient de frottemen t le long de ces discontinuités.

Dans un premier temps, le maître d'œuvre peut se baser sur un coe fficient de frottement approximatif. Ce n'est que si l'éq uilibre pa raît menacé qu'il convient de fai re une déterminati on plus précise par essa i de cisa il1 ement en laboratoire sur une machine adaptée, ou par un essai de c isaillement en place.

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2.3.6. - Etude des accè~

Soulignons que l'étude de l'ouvrage ne peu t être dissociee de ce lle de ses accès e l que la stabilité de l'ouv rage peut dépe ndre fo rte ment du co mportemen t du sa) sous le remb la i d'acces.

D.lns le cas fr équent où les co uches superncielles so nt compressibles, il es t souvent necessaire de construire le rem blc:li d'accps plusieurs années aWln t l'ou vrage, pour liuite r l'influ ence des ta ssemen ts dus au remblai s ur le comportement de J'ouv ra ge lui ·même (problèmes de froltement négatif e t de pOll ssée laté ra le, etc.).

~.4 . - CONCLUSIONS IJ~;S ~~TUnES

Le labo ra toi re présente les résul lats des études qu'i l a efrect uées so us form e de co upes géologiques et .f:rêo techniqu es, de rêsul tats d 'essais en laboratoire e l en place. de gra phiques, de rapports d'accompagne ment.

Les coupes doivent fair e appa raî t re tres r1airement , mais d'u ne fa~' on sy nth ét ique. la succession des couc hes, leur épaisseur , leur na ture, leurs carac ter is tiques géo­tech niques.

Les rapports. g raphiq ues, tab leaux de résu ltats, font appar:litre :

l'i dentification des so ls, leurs ca r<lcteristiqu es de cisa ill ement. leurs ca ractéristiques de compress ibilité, les caractéristiques déterminées par chaque méthode d'essais en place . les résultats des essais de chargemen t éventue ls.

Sur la base de ces résu ltats et des indications prov isoires qu'il a rc<.;ues du maitre d'œuvre sur la fonda t ion envisagée, le laboratoi re donne il ce lu i-ci une éva luat ion de la fo rce portante, des tassemen ts et des temps de tassements p re\· js ib les.

:.W

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ANNEXES

1. Elll d~s geulogiqut!!i

~. Etudes géophysique.s

3. Diagl'aphies

i. Sondages

5. Essais de sul

6. Essa is en place

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1. - ÉTUDES GÉOLOGIQUES

En s'a ppuyant sur l'hi stoire de la formation des sols e t des roches et de le ur évolution. en étudia nt le ur environnement., la géologie donne des éléments essentiels pour le dégrossissage des prob lèmes, j'organisa tion des études, la synthèse de leurs résultats.

Elle permet, en particulier, de prévoir la c:m rtilll/ité de bancs el de situer leurs ,/i.~("·(I/I /;lIl1irl ;.,· .

notions indispensables pour l' interprétation de toule étude géotechnique.

E lle ne peut ê tre u tilisée que pa r des géologues qui s'appuient sur un certain nombre de données et de méthodes.

Documentation

La plus importante est constituée par les cartes géologiques, les thèses et les mémoires, les a rchives du B.R.G .M. (Code minier), les renseignements locaux (anciennes exploitations, etc.).

Photographies aé riennes

EUes permettent une reconna issance générale de chaque zone, le repérage des affleurements, de reliefs caractéristiques et d 'associations végétales (falaises, bras morts, marécages, etc ... ) susceptibles de renseigner sur la na ture e t la structure du terrain.

Lever géologique

Toute étude géologique de détail suppose une exploration minutieuse du tprrain, l'examen de:" aff leurements , la mesure des pendages, etc .

Hydrogéologie

La plupar t des problèmes majeurs de génie civil étant liés à la présence d'eau, l'étude du régime des nappes et des écoulements a une grande impor tance et constitue, à elle seule, une de~ branches de la géologie.

2. - ÉTUDES GÉOPHYSIQUES

Les é tudes géophysiques visent à explorer des volumes de sol qu'elles caractérisent pa,. des grandeurs phys iques en relation plus ou moins d irec te avec les prob lèmes de l' ingénieur.

Deux gra.n.des catégories de méthodes sont utili sées dans le génie civil :

La méthode électrique

On inj ecte le courant dans le sol par deux électrodes. on mesure la diffé rence de potentiel entre deux au tres é lectrodes. En faisant var ier la géométrie du dispositif, il est poss ible- de déterminer l'eJlllis.wmf et la rési.'iticite de chaque couche.

Cette dernière est liée à la teneur en eau et à la minéralisa tion de ,'ea u. Les sols les plu!'i argileux ont les plus fa ibles résistivités.

La s ismique réfraction

On mesure le temp3 que met une impulsion sonore (marteau ou explosif) pour aller d'un point à un autre. En faisant var ier l'écartement des deux points, on détermine l'é l l(li.~" \' l' I/" des couches et III l' ife.'ise cie W H dans chaque couche.

Cette dernière est e n re lation gross ière avec la nature du sol, avec la dureté de la l'ache et son é tat de fractura tion ; e lle permet de prévoir approximativement les conditions d'extraction (matériau meuble, rippable , nécessitant l'explosif) .

La méthode ne peut explorer que des couches de célérité croissant.e vers le bas: une couche dure interd it l'exploration des couches sous·j acentes.

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3. - D1AGRAPHIES

On désigne, par ce terme, l'ensemble des méthodes permettant d'explorer les trous de sondage. Le résultat de la mesure est appelé « log ~.

D'utilisation récente dans le génie civil, et bien qu'il n'existe actuellement en France que très peu d'équipements de diagraphie, ces méthodes seront probablement appelées à se développer. C'est pourquoi, nous avons estimé utile d'en parler.

Les logs les plus importants pour le génie civil sont : LuJ,.! ~·(/lIilflle. qui donne la vitesse du son de la paroi du sondage.

LilI!. électriqu e, qui donne sa résistivité.

LoI!. pO[(/l'isulicl/I splmtrmée, qui traduit l'effet de pile entre les couches, lié à des contl'astes de nalure (argile au contact de sable, par exemple),

Loi!. radioactivité /latureLle, qui donne la radioactivité naturelle du so l, liée à la présence de certains isotopes radioactifs ("'K adsorbé par les argiles, par exemple). Cette méthode permet des corrélations entre sondages.

LuI!, YY. utilisant la diffusion de rayons y qui donne une indication sur le poids spécifique du sol.

Log nel/troll, qui permet, pa! ralentissement de ne utrons, d'apprécier la teneur en eau vOlumique du matériau.

4. - SONDAGES

Il importe de distinguer plusieurs catégories de sondages dont le prix est très différent. On choisira dans chaque cas le type de sondage le mieux adapté, compte tenu des objectifs recherchés.

Prélèvement d'échantillons remaniés

Effectué, généralement, avec des engins du type tarière (à main, mécanique, légère ou lourde, à mèche hélicoïdale continue, etc.). Dans certains terrains ou sous la nappe, l'utilisation de sondeuse à benne preneuse (type Benoto) peut être nécessaire.

Les échantillons prélevés, étant importants, se prêtent bien aux essais d'identification à condition qu'ils soient représentatifs, c'est-à-dire qu'il n'y ait aucune perte significative d'éléments (fines des graves prélevées sous l'eau) ni de contamination.

Prélèvement d'échantillons intacts

Effectué, pour 1.a plupart des sols, avec une sondeuse rotative munie d'un carottier, il ne donne d'échantillons intacts que s'il est fait avec un outil approprié (carottier avec enveloppe inté­rieure réceptic.nnant l'échantillon, évitant ainsi la manutention), manipulé et stocké d'une façon convenable. L'échantillon doit être de dimension suffisante pour pe'rmettre les essais en laboratoire (90 à 110 mm de diamètre convient en général, mais toujours préciser qu'il s'agit du diamètre de l'échantillon 'i l non pas celui du carottier).

Dans les sols mous, on utilise des carottiers à piston et notamment à piston stationnaire. enfoncés par battage ou vérinage.

Dans tous les cas, les résultats de sondages ne peuvent être considérés comme sûrs que si ceux-ci ont été suivis de très près par un technicien ayant de bonnes connaissances en géOlogie, en géotechnique et SUl' les sondages (si possible en permanence sur le chantier) .

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5. - ESSAIS DE SOL

On dis tingue deux grandes ca tégories d'essais :

les essais sur éclumUllo/lS remaniés les essais sur échantillons În t(/ct.'i.

Parmi les premiers fig urent les essais d'ide ntification (granulométries, équivalents de sable, limites d 'Atte rberg, teneurs en eau na ture lle, teneurs en carbonate), les essais Proctor et C,B.R., enfin, et seulement pour les matéria ux granula ires des tinés aux ass ises de chaussée, les essais de qualités (DevaI, Los Angeles),

Les essais les plus importants de la deuxième catégorie sont les essais de cisaillement (lriaxial. boîte de cisaillement) et les essais de compressibilité (œdomètre et éventuellement triaxiaI) , Ils n'ont de sens que si l'échantillon est effectivem ent intact, c'est-à-d ire s i les conditions de prélèvement, de transport et de stockage sont convenables.

A noter que, compte tenu de l'hétérogénéité des sols, il importe de multiplier les essais d'iden· tification à chaque niveau pour être assuré d'avoi r des va leurs représentatives. Pour les échan. tillons intacts, il s'agit de pratiquer, en plus des essais ci-dessus mentionnés, de nombreux essais simples et rapides de laboratoire tels que compression simple, pénétromètre de poche, sc issomètre de labora toire, pénétromètre de consistance, etc. qui permettent, avec des essais en place, de préparer les essais plus complexes et d'en extrapoler les résultats.

6. - ESSAIS EN PLACE

L'avantage des essais en place es t qu'il s sont rapides et peu onéreux, si on les compare aux essais de laboratoire. Par contre, leur interprétation est souvent délicate; aussi le plus grand soin est exigé dans leur ma niement et il ne fmlt pas slU:rifi(.'r lu !JI/ulité (/1/ wofi' dit rtJtldement .

Les essais en place ne permettent pas de résoudre tous les problèmes de mécanique des sols. En particulier, il est impossible, à partir des résultats de ces essais, de donner la valeur des tassements SO 'J S une fondation, particuliè rement lorsque ces tassements sont importants. En gros, les résultats des essais en place actuellement utilisés en France (pénétromètre, pressio­mètre, scissomètre) concernent un comportement à court terme du sol.

On peut donner quatre utili sations des a ppare ils d 'essa is en place , dans les limi tes de leur domaine d'applica tion et de leurs sujétions:

1" Ge sont de bons appare ils de reconnaissance qui pe rmettent de dégrossir et de mettre ainsi en évidence les prOblèmes spécifiques (tassements, etc.). Cependant, il est nécessaire de conj uguer leur 1ltilisation avec le prélèvement d'échantillons remaniés et des essais d'identifica tion . Il fUllt lIb.mllllJHmt wir le sol.

2' Ils permettent d 'in terpoler les résultats obtenus en certains points du site à partir d' essais en laboratoire sur échanti llons intacts et d 'avoir ainsi une idée de l'homo­généité ou de la non homogénéité des couches.

3" Il es t poss ible. à partir des résultats de ces essais, de donner les valeurs des pressions lilllit e.~· ~'O IlS le.\· f.ondutiom . Cependant, il faut remarquer que la pression limite n'est pas le taux de travail, lequel est souvent limité par des critè res de tassements, surtout pour les fondation s superficielles.

4" Dans les cas où il est difficile de prélever des êchantillons intacts (sols fissurés, par exemple), ces essais son t les plus adaptés et parfois les seuls poss ibles.

Selon la nature et l'importance de l'ouvrage' projeté, suivant la précision recherchée sur la valeur du ta ux de travail (compatibilité avec les tassements admiss ib les), ces essais seront ou non utilisés en même temps que des essa is en laboratoire sur échan tillons intacts. Pour les pe tits ouvrages, et lorsque les tassements sont peu importants, des essais en place avec des prélèvements d' échantillons remaniês et des essais d'identification sont généralement suffisants .

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SCISSOMÉTRE DE CHANTIER

Le moment maximal du couple, nécessaire à la rotation de pales enfoncées dans le sol, est fonction de la cohésion non drainée du sol.

Mise en œuvre simple, sans problèmes d'accès, à des profondeurs atteignant 15 à 20 mètres. Rendement élevé (15 à 20 mesures par jour); est très adapté pour les études spécifique~

des sols plastiques compressibles.

N'est pas praticable dans les argiles trop consistantes ou dam; les sols non argileux. Nf' mesure que la cohésion non drainée.

PÉNÉTROMÈTRE DYNAMIQUE

Interprétation du nombre de coups d'une masse tombante, qui enfonce un ensemble tige­pointe conique d'une profondeur donnée .

Rendement élevé, forte puissance de penétration, problèmes d'acces, en général simples. Utilisé pour la reconnaissance sommaire, en particulier dans les sols grossiers, et en cas de battage de pieux.

Mais ne donne qu'une caricature du terrain et exclut toute possibilité d'en chiffrer avec précision ses caractéristiques mécaniques.

PÉNÉTROMETRE STATIQUE

Mesure séparée (qui peut être simultanée) de l'effort total d'enfoncement (jusqu'à 10 tonnes) et de la résistance de pointe d'un tube et d'une pointe conique. enfoncés par vérinage lent et continu.

Rendement élevé. Utilisé pour la reconnaissance rapide quantitative des sols fins et pour l'étude de la stabilité des fondations sur pieux, il donne un ordre de grandeur de la cohésion et permet d'interpoler des mesures plus fines. Son interprétation est d'autant meilleure que la vitesse de pénétration est faible (ne pas dépasser quelques mm/s).

Mais sa théorie est mal connue et son exploitation est empirique. Pose des problèmes d'accès parfois difficiles. Risques d'arrêts sur des blocs ou des couches compactes pouvant surmonter des matériaux plus médiocres. Se prête mal aux sols grossiers et n'est pas destiné aux problèmes de tassements et à la mesure de l'angle de frottement interne.

PRESSIOMÈTRE MENARD

Mise en œuvre par battage ou par forage préalable. Gonflement d'une sonde cylindrique tricellulaire dans le sol, dent on mesure les variations de volume correspondantes et de ce fait obtention d'une relation pressions-déformations en place.

Permet, par battage ou forage, une reconnaissance sommaire du sol, y compris dans les conditions d'accès difficiles. Avec 5 à 10 essais par jour, à une profondeur d'investigation courante de 20-30 mètres, est destiné à la reconnaissance rapide quantitative des sols et à l'évaluation de l'hétérogénéité des matériaux sableux ou sablo-graveleux. Adapté aux problèmes de stabilité (fondations superficielles ou prOfondes).

Mais sa théorie est complexe et mal connue, et son exploitation est empirique. Les essais sont possibles dans tous les terrains, mais avec des précautions parfois difficiles. Est inadapté aux problèmes des tassements importants, les phénomènes de consolidation n'étant pas mis en évidence, Ne mesure pas l'angle de frottement interne.

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