ECOLE MOHAMMADIA D’INGENIEURS- DEPARTEMENT GENIE CIVIL- OPTION BPC
Remblai pour chemin de fer – StabilitéEncadré par Pr. Zougaghe Réalisé par : Anas BARAHIOUI Sara BELLAMINE Ikram HAFIDI Mohamed Sayf Eddine RHAZI Hicham ZAHRANI Hamza SQUALLI
Année universitaire 2010-2011
Introduction : On propose de vérifier la stabilité en termes de poinçonnement et de glissement d’un talus qu’on souhaite réalisé dans une région caractérisée par une couche de sol très compressible (sol marneux altéré). La hauteur la plus défavorable du talus est de 24m au dessus du terrain naturel. La nappe phréatique se trouve à 1m sous le niveau du TN. La couche compressible fait 8m de hauteur : 10m
Remblai
24m
1m Nappe phréatique
106m Matériau drainant Substratum
Les caractéristiques des matériaux sont :
Sol marneux : - γ= 18 kN/m3 - e0= 0,65 - φ’ = 23° - c’= 20 kPa - cu= 40 kPa - cc= 0.18 - cv = 3.5 10-8 m²/s - σ’c= 80 kPa Déblai : - γ= 20 kN/m3 - φ’ = 28° - c’= 5 kPa
Stabilité Les remblais sur sols compressibles connaissent deux formes d'instabilités
8m
• des instabilités de Capacité portante par poinçonnement de la couche de sol mou (l’ensemble du
remblai s'enfonce en repoussant le sol de part et d'autre). Ce type d'instabilité se produit dans les couches de sol très molles depuis la surface (vases d'estuaires, tourbières, etc.) ; • des instabilités par rotation d'une partie du remblai et des sols compressibles sur une surface de rupture de forme cylindrique, avec formation d'un escarpement dans le remblai et d'un bourrelet de pied. La plupart des ruptures sont de type « rotationnel ». Toutes les instabilités se produisent « à court terme », pendant les travaux de construction du remblai (ou d'excavation en pied de remblai...). Pour évaluer la stabilité d'un remblai sur sols compressibles, il faut déterminer la résistance du sol à court terme (cohésion non drainée). On peut améliorer la stabilité par différentes méthodes. La construction par étapes, qui joue sur l'augmentation de la résistance du sol au cours du temps sous le remblai déjà construit, et la mise en place de banquettes latérales pour s'opposer au poinçonnement ou à la rupture rotationnelle sont deux des méthodes les plus courantes.
Vérification du non poinçonnement : Coefficient de sécurité F≥1,5
Avec : qmax : portance du sole q : contrainte appliqué
Pour le 1 cas hauteur de remblai 24m
On a Donc
Bmoy = 58m =>d’après le graphe
Donc Et on Donc
qmax = 8*40 = 320 KPa qr = 20*24 = 480 KPa qmax =0,67<1,5
On ne peut pas poser le 24m de remblai une seul fois car le Coefficient de sécurité très faible. Donc il faut chercher la hauteur de remblais nécessaire pour que le facteur de sécurité soit supérieur à 1,5.
2ème cas hauteur de remblai
La condition a vérifié : F>1,5 Donc la hauteur est donnée par :
Le coefficient Cu2 pour la hauteur
Donc Est D’après la table en trouve
Tv = 1
Or Alors
Puisque la durée maximal quand peut attendre est 1 mois Alors la hauteur qu’ont doit purgés est H=7,5 m On choisie pour facilité l’exécution H=8m, la coche est remplacer avec un matériau drainant de caractéristique : , C’=0 et . (Voir figure suivant)
Vérification du non glissement : Pour des contraintes foncières, il n’est possible d’élargir la plateforme que d’un maximum de 4m.
Les méthodes pour calculer la stabilité des talus vis-à-vis du glissement sont nombreuses. Toutefois, le grand nombre d’itérations rend le calcul manuel assez studieux est susceptible à l’erreur. Dans ce sens, nous avons utilisé le logiciel SLOPE afin de modéliser, et par la suite, vérufuer la stabilité du Talus. Nous avons choisi que le logiciel effectue les calculs selon la méthode de Bishop. En premier lieu, nous avons fait entrer les paramètres des matériaux et leur géométrie :
Le calcul de stabilité du talus (en 125 tranches) nous donne le résultat suivant :
Ainsi, se présente le cercle de rupture et son centre de rotation. Le coefficient de sécurité est dans ce cas égal à 1,303. Nous nous trouvons donc obligés de réaliser l’une des solutions suivantes, tout en respectant bien sur la limite géométrique du projet. Solution 1 : diminuer la pente du talus :
Cette variante n’assure pas un coefficient de sécurité suffisant. Solution 2 : La réalisation de banquette latérale de largeur maximale 4m, constitué du remblai en question. Nous avons cherché une hauteur du remblai assurant un coefficient de sécurité supérieur ou égale à 1,5. Voici un tableau explicitant les valeur du coefficient en fonction de la hauteur de la banquette :
Hauteur de la banquette
Cercle de rupture
22m
Coeff de sécurité 1.352
17m
1.423
13m
1.451
12m
1.454
9m
1.426
Nous remarquons alors que cette solution n’assure pas la condition du coefficient de sécurité avec une largeur de 4m. Solution 3 : modifier les caractéristiques du remblai : Il est possible d’augmenter la sécurité contre le glissement en augmentant la valeur de l’angle de frottement du matériau en remblai. Nous avons donc vérifié pour les deux valeurs de φ : 30° et 32° sans existence de banquette:
Angle de frottement 30°
32°
Cercle de rupture
Coeff de sécurité 1.399
1.499
On remarque que la valeur du coefficient est acceptable dans le cas ou le remblai a un angle de frottement égal ou supérieur à 32°. Toutefois, pour des raisons économiques on préfère trouver des solutions en remblai que d’investir dans un matériau de caractéristiques supérieures (vue les grande quantités exigées). Solution combinée : Nous avons alors opté pour la combinaison des deux dernières solutions. Afin de pouvoir utiliser un remblai d’angle de frottement égal à 30° mais avec banquette :
Cette solution est alors acceptable. Ses caractéristiques sont : -
Φ = 30° Banquette aux pieds des talus de largeur 4 m et de hauteur 10 m
Conclusion : Pour réaliser ce remblai, et respecter en même temps les conditions du non glissement et non poinçonnement, il a alors fallu : purger toute la zone compressible (d’une profondeur qui peut aller jusqu’à 8m) remplacer par un matériau drainant pour diminuer considérablement le temps de compactage. augmenter les caractéristiques du remblai (passer à φ = 30°) réaliser des banquettes au lieu de talus de 4m de largeur et 10m de hauteur. Il est de plus indispensable de respecter certaines conditions sur chantier, telles que : prévoir un constat préalable des ouvrages dans l'emprise et le voisinage du chantier (réseaux, par exemple), afin de disposer d'une référence fiable pour juger des dégâts imputables au chantier. surveiller la mise en oeuvre des drains verticaux (longueur, ancrage dans le substratum perméable) soit visuellement, soit par des enregistrements de paramètres. prévoir une couche drainante à la base du remblai (dans notre cas, elle atteint une hauteur de 1m en dessus du niveau du TN) assurer la continuité de l'assise drainante sous le remblai au niveau des banquettes, qui sont souvent réalisées en matériaux imperméables ; prévoir des couches de forme en matériaux granulaires et des chaussées souples. construire uniformément par zones homogènes: pas de décalage de plus d'une épaisseur de couche élémentaire de compactage ; pas de montée de remblai par demiplateforme monter les banquettes simultanément avec le corps du remblai (problèmes de stabilité) ; prévoir la mise en place de la couche de forme juste avant la mise en œuvre de la chaussée en cas de surcharge.