utilisation d’argiles graveleuses à l’état sec en remblai...

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées – 12-13 décembre 2006Clôture des opérations de recherche « Matériaux recyclés » et « Terrassements »

Utilisation d’argiles graveleuses à l’état sec en remblai de grande hauteur

______________

Le remblai expérimental du Marlenc

Fabrice ROJATLRPC de Toulouse

LRPC de Toulouse


LRPC de Toulouse

Plan de l’exposé

Origine du projetPrésentation du site (déviation de Carmaux)Les matériauxLes objectifs visés

L’instrumentation du remblai expérimentalSuivi des teneurs en eauSuivi des déformationsQuelques résultats de mesures

Les planches d’essaiObjectifs et mise en œuvreMesures et prélèvementsRésultats

Les essais de laboratoire

Conclusions


LRPC de Toulouse

Remblai expérimental du Marlenc

1 – Origine du projet



LRPC de Toulouse

Le site

Déviation de Carmaux (Tarn – RN 88)

7 remblais de grande hauteur (> 15 m, max. 26 m)



LRPC de Toulouse

Les matériaux

Argiles à gravier

Hétérogénéité : nature : couches parfois décimétriquesteneurs en eau



LRPC de Toulouse

Les matériaux

Argiles à gravier


familles de sols

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

TV C1A2 A1 A2 B5/B6

% e

n vo

lum

evolume total: 370 000 m3

à un total estimé de 370 000 m3

Etat hydrique des principales familles de sols du déblai D6

Les volumes de matériaux ne sont qu'indicatif par rapport

Sols A2

05

1015202530354045

< 8 8 à 10 10 à 12 12 à 14 14 à 16 16 à 18 18 à 20

plages moyennes par couche de w%

% e

n vo

lum

e du

tota

l de

s A

2

volume total des A2: 180 000 m3

Sols B5/B6

0

10

20

30

40

50

60

< 8 8 à 10 10 à 12 12 à 14 14 à 16 16 à 18

plages moyennes par couche de w%

% e

n vo

lum

e du

tota

l de

la fa

mill

e

volume total des sables: 107 500 m3

Sols C1A2

0

10

20

30

40

50

60

< 8 8 à 10 10 à 12 12 à 14 14 à 16 16 à 18plages moyennes par couche de w%

% e

n vo

lum

e du

tota

l de

la fa

mill

e

volume total des graves argilo-sableuses: 58 000 m3



LRPC de Toulouse

Les matériaux

Argiles à gravier


Prévision des études : présence importante de matériaux secs et indurés

Problèmes de gonflement à l’imbibition

Les objectifs1 – Origine du projet


LRPC de Toulouse

Les objectifs visés

Un remblai expérimental instrumenté et des planches d’essai

Évaluer

Les conditions optimales d’extraction et

de préparation

L’aptitude au compactage

La sensibilité aux variations d’état

hydrique

La pertinence et la précision de différents outils

de suivi



LRPC de Toulouse


2 – Instrumentation

2 – L’instrumentation duremblai expérimental


LRPC de Toulouse

Vue d’ensemble de l’instrumentation

Base du remblai première bermeDeux profils + instrumentation complémentaire


1 2

1 : suivi des variations de teneur en eau

2 : suivi des déformations

Profil projet 1239

Hmax ≈ 25 m


LRPC de Toulouse

Profil 1 : suivi des teneurs en eau

Piste agricole

Sondes TDR



LRPC de Toulouse

Sondes TDR : méthode de pose



LRPC de Toulouse

Profil 2 : suivi des déformations

Piste agricole



LRPC de Toulouse

Pose d’inclinomètre horizontal



LRPC de Toulouse

Quelques résultats de mesure

Evolution des teneurs en eau volumiques sur l'ensemble des sondes TDR (valeurs absolues)

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

28/06/2003 06/10/2003 14/01/2004 23/04/2004 01/08/2004 09/11/2004 17/02/2005 28/05/2005 05/09/2005 14/12/2005

date

w%

vol

STDR01STDR02STDR03STDR04STDR05STDR06STDR07STDR08STDR09STDR10STDR11STDR12STDR13STDR14STDR15STDR16STDR17STDR18STDR19STDR20STDR21STDR22STDR23STDR24STDR25

Construction du remblai

Dessiccation estivale sur les sondes les plus proches de la surface

Rééquilibrage des teneurs en eau



LRPC de Toulouse

Panneau électrique (LRPC de St-Brieuc)

Peu concluant (hétérogénéités, influence de la température, changements de géométrie)



Juillet 2004


LRPC de Toulouse



Déplacement de la tête par rapport au pied

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

distance (m)

cm

09/06/04 11/05/06 zéro du 19/11/2003

.

Mesures inclinométriques (IH1)


LRPC de Toulouse


3 – Planches d’essai

3 – Les planches d’essai


LRPC de Toulouse

Tester la mise en œuvre des matériaux les plus indurés et les plus secs.

Évaluer leur aptitude au chenillage.

Tester les possibilités d’humidification avec des moyens sommaires (scarification + tonne à eau, temps d’imbibition court).

Caractériser l’influence de l’énergie de compactage sur la densité des couches.

Disposer de résultats « in situ », à comparer avec les essais de laboratoire.

Objectifs des planches d’essai



LRPC de Toulouse

Difficulté pour trouver des matériaux secs (!)

Planches P7 et P8 : avec traitement à l’eau, couches de 40 cm, 6 à 10 passes de compacteur V5.

Planches P1 et P2 : mise en œuvre en l’état, couches de 20 cm, 6 à 10 passes de compacteur V5.

Planches P3 et P3bis : mise en œuvre en l’état, couches de 30 cm, 6 à 10 passes de compacteur V5.

La mise en œuvre des planches



LRPC de Toulouse

Mesures et prélèvements



LRPC de Toulouse

Planches P7 – P8 :Chenillage impossible sur des couches de 40 cmTraitement à l’eau impossible sans moyens lourds

Planches P1-P2-P3-P3bisChenillage satisfaisant (couches < 30 cm)Compactage…

Quelques résultats



LRPC de Toulouse

profil 4 (TE non lin)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300

ρd

prof


Mesures à la double sonde



0

50

100

150

200

250

300

350

400

1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300

ρd

prof

onde

ur


P1 : 20 cm – 6 passes P2 : 20 cm – 10 passes

ρdopn98 % ρdopn (ρdm q3)95 % ρdopn (ρdm q4)


LRPC de Toulouse


0

50

100

150

200

250

300

350

400

1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300

ρd

prof



0

50

100

150

200

250

300

350

400

1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300

ρd

prof


Mesures à la double sonde


P3 : 30 cm – 6 passes P3bis : 30 cm – 10 passes

ρdopn98 % ρdopn (ρdm q3)95 % ρdopn (ρdm q4)


LRPC de Toulouse

Conclusion sur les compacités


Argiles à graviers A2 indurées état s à m :

Compactage « idéal » : couches de 20 cm + 10 passes

Compromis acceptables pour le chantier (remblais de grande hauteur) :

20 cm + 6 passes ou 30 cm + 10 passes


LRPC de Toulouse


4 – Essais de laboratoire

4 – Quelques résultatsd’essais de laboratoire


LRPC de Toulouse

Fourchette de réemploi idéale étroite

Critères assouplis pour le chantier réel (gCBR< 3%)

Essais Proctor


Proctor normal

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

2.1

2.2

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 w%

◊d (t

/m3)

Planche P1

Sr=100% pour massevolumique des grains =2.7 t/m3

Sr = 90%

Sr = 80%

Planche P1

0

5

10

15

20

25

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 w%

IPI Planche P1

Planche P1

0

1

2

3

4

5

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 w%

Gon

flem

ent C

BR

(%

)

Planche P1

w% in situ


LRPC de Toulouse

2 teneurs en eau, 3 densités, 6 contraintes

Essais en parallèle à l’œdomètre


Déformation en fonction des contraintes

-2.000.002.004.006.008.00

10.0012.0014.0016.0018.0020.0022.0024.0026.0028.0030.00

1.00 10.00 100.00 1000.00

Contraintes normales log (σ ) (kPa)

ΔH

/H (

%)

DHi/Ho S174DHf/Hi S174DHi/H0 S159DHf/Hi S159

S159 (ρd ≈ 1.4 t/m3 et wéch ≈ 16.2 %) et S174 (ρd ≈ 1.4 t/m3 et wéch ≈ 11.3 %)


LRPC de Toulouse

À wOPN peu de risque d’effondrement (limitéaux 5 mètres supérieurs)

Matériau sec :si ρd proche de ρdOPN peu de risque d’effondrement pour des remblais de hauteur moyennesi ρd faible Danger !

Problème du gonflement : impossible à empêcher en surface

Quelques conclusions sur les essais œdométriques



LRPC de Toulouse


4 – Conclusion générale



LRPC de Toulouse

Retour d’expériencePose instrumentation (sondes TDR)Résultats qualitatifs OK sondes TDR et tubes inclinométriquesExploitation quantitative à plus long terme

Méthode de mise en oeuvreExpérimentation en vraie grandeur pour la mise en œuvre des argiles à graviers sèches et induréesEssais nécessaires pour caractériser correctement ce type de matériau ? (en cours)

Représentativité des études ?

La suite : mesures sur plusieurs années, compléments de caractérisation mécanique

Conclusion générale


utilisation d’argiles graveleuses à l’état sec en remblai...

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