Jamal BEN BOUZIYANE Ing., M.Sc.A., Ph.D & Mahmoud ELGONNOUNI Docteur en GC
Aout 2009
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- MO MOUVEMENTS CELEBRES:
- IM IMPORTANCE DES DEGATS : - PER PERTES TES EN VIE VIESS HUM HUMAIN AINES ES :
REGION Parts de mollo France Po Le Thoronet France Var Conry Fran France ce Moselle Friolin Fran France ce Savoie Digne France Alpes des HP Val Pola Italie Ancona Anco na Italie Valezan Valez an France Savoie Savoie Mont Toc Italie Mont granier granier France Savoie Savoie Mont St Helen USA Flims Suisse Alika Ali ka ( sous mar marin) in) Hawaï Hawaï
ANNEE 1940 1984 1970 1980-1985 2002-2003 1987 1982 ~1800 1963 1248 1980 -15000 -30000
CUBATURE 1 hm3 2 hm3 4.5 hm3 10 hm3 20 hm3 30 hm3 100 hm3 150 hm3 280 28 0 hm3 500 50 0 hm3 2.30 km3 12 km3 300 km3
1248
L e G r an a n i er e r F r an a n ce ce
2 à 5 0 00 00 m o r t s
16ème 16èm e siè siècle cle
Bolivie
2 0 0 0 m or or t s
1962
Pérou
4 à 5 0 00 00 m o r t s
1970
Pérou
1 8 0 00 0 0 m or or t s
1963
V a ïo ï o n t I t al al i e
2 5 0 0 m or or t s
Exemple du Japon : Morts sous glissement
% des catastrophes naturelles
1969
82
50
1970
27
26
1971
171
54
1972
239
44
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- ECONOMIE :
En 19 197 76 au auxx USA
400 40 0 M$ co coût ût di dire rect ct 1000 100 0 M$ co coût ût to tota tall (d (dév éval alua uati tion on de dess pr prop opri riét étés és,, pe perte rtess d’exploitation, pe perte rtess de revenus reve nus routi routiers) ers)
Entr En tre e 19 1978 78 et 19 1988 88 da dans ns le Var
53 sin sinist istres res (15 gli glisse ssemen ments, ts, 29 écr écroul ouleme ements nts,, 2 co coulé ulées) es) = 41 4170 708 8 kF (c (coû oûtt mo moye yen n 92 926 6 kF kF,, 64 6476 76 kF ma max) x)
– AU MAR MAROC OC :
- 50 % du budget total allouée aux Directions Provinciales de l’Equipement (DPE) dans le Rif est la part due aux glissements de terrains .
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- PRES PRESENT ENTA ATION DES DES PROBLEME PROBLEMESS : ¤ ¤
Les pentes naturelles: l’état l’état actuel résulte d’une histoire géologique .
Les pentes pentes artificiel artificielles les : •
•
Déblais : routes et autoroutes, carrières, mines … Remblais :
Routes et voies ferrées… Stockage de produits (Centre Technique d’Enfouissement, terrils constitués de stériles de mines…)
Barrages en terre
¤
Les problèmes de stabilité stabilité de talus talus :
Temp empora oraires ires ; Défin Dé finiti itifs fs ; Evolutifs.
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- CLA CLASS SSIFI IFICA CATIO TION N DES DES GLISSE GLISSEMEN MENTS TS : -LES ECROULEMENTS
Ecroulement rocheux résultat d’une fissuration développée
Détachement de masse rocheuse fauchée
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- CLA CLASS SSIFI IFICA CATIO TION N DES DES GLISSE GLISSEMEN MENTS TS : -LES ECROULEMENTS
Ecroulement de surplomb
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- CLA CLASS SSIFI IFICA CATIO TION N DES DES GLISSE GLISSEMEN MENTS TS : - LES GLISSEM GLISSEMENTS ENTS : __ LES GLISSEMENTS PAR PAR ROTA ROTATION :
Glissement rotationnel simple
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- LES GLI GLISSE SSEMEN MENTS TS : __ LES GLISSEMENTS PAR PAR ROTA ROTATION :
Glissement rotationnel complexe
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- LES GLISSEM GLISSEMENTS ENTS : __ LES GLISSEME GLISSEMENTS NTS PLANS PLANS :
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- LES GLI GLISSE SSEMEN MENTS TS : __ LES GLISSEME GLISSEMENTS NTS PLANS PLANS :
- Le glissement glissement en coins -
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- LES GLI GLISSE SSEMEN MENTS TS : __ LES GLISSEMENTS À SURF SURFACE ACE COMPLEXE :
Hétérogénéité des bancs + Géométrie parfois complexe d’un versant
brisées ou courbes non circulaires. - LE FLUA FLUAGE GE :
Glissements à surfaces planes
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- LES COULE COULEES ES :
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- DIAGNOSTIC DES GLISSEMENTS :
__ Facteurs Facteurs révéla révélateurs teurs :
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- DIAGNOSTIC DES GLISSEMENTS :
__ Fissures :
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- DIAGNOSTIC DES GLISSEMENTS :
__ Dépressions et Bombements :
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- DIAGNOSTIC DES GLISSEMENTS :
__ Escarpemen Escarpementt :
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- DIAGNOSTIC DES GLISSEMENTS :
__ Solifluxion :
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- DIAGNOSTIC DES GLISSEMENTS : __ L’inclinaison des éléments verticaux verticaux :
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- DIAGNOSTIC DES GLISSEMENTS :
__ Dommages infligés infligés aux constructions constructions :
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- NOTIONS SUR LES CAUSES DES GLISSEMENTS :
__ GEOMETRIE : -Pente des talus trop importante -Actions anthropiques: Terrassements Terrassements abusifs
__ HYDRAULIQ HYDRAULIQUE UE : système de drainage ou d’évacuation d’évacuation des eaux -Absence ou insuffisance de système -Actions de la neige et des cycles de gel et de dégel
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__ GEOLOGIE ET GEOTECHNIQUE GEOTECHNIQUE : -Présence de failles ou de zones broyées, -Présence broyées, de fissures ou micro - fissures -Substratum forte pente -Présence ponctuelle de couches de caractéristiques particulières -Terrain naturel tourmenté avec traces éventuelles d’arrachements -Compactage ou traitement du sol insuffisants l’absence de prédécoupage -Utilisation incorrecte ou abusive de l’explosif en l’absence -Evolution des caractéristiques mécaniques traduisant un vieillissement du matériau dû au fluage ou à des actions physico-chimiques
__ AUTRES CAUSES : -Influence du trafic et des charges roulantes -Opérations de déboisement mal conduites sur les talus dont la stabilité superficielle est assurée par la présence de végétaux
- PRI PRINCI NCIPE PE : Il faut faut identifier identifier : Le modèle de rupture rupture possible possible : Glissement plan, circulaire ou selon une surface quelconque. la résistance au cisaillement du sol mobilisable le long de la surface potentielle de glissement : -
Les par Les param amèt ètrres de la rés ésis isttan ance ce au ci cisa sail ille leme men nt. La ré rép par arti titi tion on de dess pr pres essi sion onss in inte terrst stit itie iell lles es.. Less cha Le harg rges es ext xter erne ness ap appl pliq iqu uée éess sur sur le tal alus us.. Le poids volumique du sol.
facteur de sécurité contre la rupture selon le principe de l’équilibre limite
Principe d’équilibre lim imiite : -
la lo loi de de la la dé déformation du du so sol n’est pas cons considér idérée ée hypothèse: la résistance maximum du sol peut être mobilisée en même temps sur la surfa sur face ce de rup ruptur ture e co consi nsidér dérée ée
conv co nvien ientt bie bien n au mat matéri ériau au éla élasto sto-pl -plast astiqu ique e
problème pour les matériaux fragi gilles
: rupture progressive : la rés ésis isttan ance ce max axim imal ale e ne pe peut ut pa pass êt être re mobilisée en même temps sur toute la surface de rup ruptur ture. e. : ph phén énom omèn ène e de di dila lata tanc nce e
Fac acte teur ur de sé sécu curi rité té ca calc lcul ulé é po pour ur su surf rfac aces es de ru rupt ptur ure e ju jugé gées es cr crit itiq ique uess fa fact cteur eur de séc sécuri urité té mi minim nimal al
Pentes artificielles artificielles permanente: permanente: facteur de sécurité sécurité minimal de 1,5 Pentes tempor temporaires aires : Fs minimal de 1,2
à 1,3
Facteurr de sécurité appliqué aux forces Facteu forces ou aux moments moments selon les méthodes de calcul :
En termes de moments:
- CAS PARTI PARTICULIE CULIERS: RS: __RUPTURE PLANE PLANE DANS UNE UNE PENTE INFINIE DE SOL PULVERULENT PULVERULENT :
PHREATIQUE TIQUE BASSE : __ NAPPE PHREA
L’effort moteur est le poids de la tranche considérée :
Les projections normale et tangentielle sur le plan de rupture hypothétique :
- CAS PARTI PARTICULIE CULIERS: RS: __RUPTURE PLANE PLANE DANS UNE UNE PENTE INFINIE DE SOL PULVERULENT PULVERULENT :
__ NAPPE PHREATIQUE PHREATIQUE BASSE BASSE :
- CAS PART PARTICULI ICULIERS ERS:: __RUPTURE PLANE PLANE DANS UNE PENTE INFINIE DE SOL PULVERULENT PULVERULENT
PHREATIQUE HAUTE HAUTE : _ NAPPE PHREATIQUE -
nappe phréatique à la surface du talus écou éc oulem lemen entt perm perman anen entt para parallè llèle le à la la pent pente e
Equilibre de la tranche de largeur b: -
Le poids W=
sat.h.b.cos
Comp Co mpos osan ante tess nor norma male le N et ta tang ngen enti tiel elle le T à la sur surfa face ce de glissement
- CAS PART PARTICULI ICULIERS ERS: __RUPTURE PLANE DANS UNE PENTE INFINIE DE SOL PULVERULENT
PHREATIQUE HAUTE HAUTE : _ NAPPE PHREATIQUE Poussée de l’eau parallè parallèle le à l’écoulement :
U= w.h.b.cos2
Poussée de l’eau parallè parallèle le à l’écoulement :
U= w.h.b.cos2
Résistance maximale mobilisabl mobilisable e en cisaill cisaillement ement :
Tr = (N-U) (N-U) tan tan
’ ≈ w
relation rela tion app approc rochée hée :
l’eau l’ eau augmente double doublement ment le risque d’in d’instabilité stabilité
__ CAS DES SOLS STRATIFIES STRATIFIES :
Menace de glissement sur une cou ouch che e sa savo von n de pe pent nte e Méthod ode e de dess coins
: étude de l’équilibre du volu lum me de so soll compris ris entr tre e le pla lan n amont AD et le pl plan an av aval al BC
Forc Fo rces es de ci cisa sail ille lemen mentt mo motr tric ices es : -La co -La comp mpos osan ante te P’a selon la direction AB de la pous po ussé sée e de dess te terr rres es Pa ex exer ercée cée à l’amont - La co comp mpos osan ante te se selo lon n la di dire rect ctio ion n AB du po poid idss des terres W, soit : T=W sin
forces résistantes : - La composan composante te P’p selon la direction AB de la butée du sol P p - La résistance résistance au cisaillement cisaillement le long de AB :
R= c’. AB + ( W cos - U ) ta tan n ’ : résultante des pressions de l’eau c’ et
’ caractéristiques mécaniques effectives de la couche savon
Le coeffic coefficient ient de de sécurité sécurité global global est :
Approximations successives : position des plans AD et BC donnant la valeur minimale de Fs La position la plus probable de BC : pied du talus où la butée P p est la plus faible (plan B’C’)
__REMBLAI DE SOL COHERENT COHERENT :
Ruptures des remblais : généralement circulaires Méthode de Taylor : paramètres de résistance au cisaillement non drainée (cu 0, u = 0)
Le facteur facteur de sécurité par rapport rapport aux moments :
En présence d’eau d’eau :
La direction de la résultante des pressions interstitielles passe par le centre O: O: son moment est nul
Fs es estt le mêm même e
la connaissance de la pression interstitielle est sans grande importance quand on fait une analyse à court terme d’un remblai de sol cohérent
- METHODES D’ANALYSE A SURFACE CIRCULAIRE: Dès la fin du XIXème XIXème siècle: l’hypothèse de surface de rupture rupture circulaire circulaire pleinement
justifiée dans les cas de massifs argileux homogènes
Seront traitées:
-
la méthode ordinaire des tranches :
très utilisée dans le passé considérée comme étant suffisamment précise
-
la méthode de Bishop :
- METHODES D’ANALYSE A SURFACE CIRCULAIRE: Pour les deux méthodes: Pour une masse de sol divisée en n tranches
Nombre 1 n n n-1 n-1 n-1 5n-2 incon inconnues nues
Inconnues Facteur Facte ur de séc sécuri urité té Forc Fo rce e no norm rmal ale e à la ba base se N xi lo loca calis lisat atio ion n de la fo forc rce e no norm rmale ale N Force For ce nor normal male e int interer-tr tranc anche he E Force For ce de cis cisail aillem lement ent int interer-tra tranch nche eX Locali Loc alisat sation ion des for forces ces int interer-tra tranch nche e yi
- METHODES D’ANALYSE A SURFACE CIRCULAIRE:
Nom No mbre Equ quaati tion on d’équilibre po pour ur ch chaqu aque e tr tran anche che n n n 3n
Degré
Equation des mome Equation moments nts Equati Equ ation on des for forces ces ve vertic rticale aless Equation Equa tion des forc forces es horiz horizontal ontales es Equation d’équilibre
ypest stat atis isme me : 2n2n-2 2 d’hype
Equilibre général général de la masse de sol définie par la surface de rupture: Moment renversant =
wi ai =
moment résistant i li
R
Où : wi : poids de la tranche ai : bras de levier levier i : résistance mobilisée mobilisée à la base de la tranche li : longueur de de la base de la tranche R : ray rayon on du cerc cercle le
Résistance mobilisée et résistance mobilisable du sol:
Résistance au cisaillement du sol :
Solution
tranche ’
: détermination de la contrainte normale à la base de la
__METHODES ORDINAIRE DES DES TRANCHES OU DE FELLINIUS Hypothèse spécifiques : Les efforts inter-tranches sont ignorés. ’i = Wi cos αi / li
brass de levie bra levierr :
Introduction de la pression interstitielle:
Difficultés lorsque la base de la tranche est trop inclinée. L’expression
devient négative pour α > 45°.
Contrainte effective négative inacceptable correction Pas de problème si fissures de traction supposées au sommet
__METHODE DE BISHOP Hypothèse spécifique résultante verticale des forces intertran tr anch ches es nu null lle e
La construction du funiculaire des forces appliquées à une tranche équilibre vertical
’l = [w - ul cos α – (c’l / F) sin α] / [cos α + (tan ’ sin α) / F]
m (αi ) = cos αi ( 1 + tan αi tan ’i / F ) li= bi/cos αi
et Wi= ihibi ,
Solution impliciteprocédé de résolution itératif MAIS rapidité de convergence Trois à quatre itérations suffisent habituellement
__COMPLEMENTS __COMPLEM ENTS :
Comparaison des deux méthodes La M.O.T est plus sécuritaire que la méthode de BISHOP. En d’autres termes
M.O.T inférieur à celui fourni par BISHOP Fs fourni par M.O.T
En contraintes effectives les deux approches sont équivalentes -Poids total γ et pression interstitielle u d’écoulement f e -Poids déjaugé γ’ et force d’écoulement Formules
volumique totale γ de Fs dérivées : avec poids volumique
__COMPLEMENTS __COMPLEM ENTS :
Surface critique Bonne méthode méthode : usage des lignes isocontours
Cercles générés avec point commun : -Tous -T ous les cercles passent par un même point -Tangents à une même élévation -Ont le même rayon
Guide pour la localisation du cercle critique - Cercle critique passe souvent par le pied + Si friction est grande par rapport à la cohésion + Si φ = 0 mais cu augmente rapidement rapidement avec avec la profondeur + Si pente raide > 53° - Cercle critique profond profond dans les autres cas
CERCLE CRITIQUE PASSANT PAR LE PIED
EXEMPLE: Analyse à long terme d’un
déblai Friction effective Friction effective de 25°/35° et cohésion effective nulle
DEBLAI A LA LIMITE DE L’EQUILIBRE THEORIQUEMENT
CERCLE CRITIQUE TANGENT AU SUBSTRATUM
EXEMPLE: Analyse à long terme d’un
déblai Friction effective Friction effective de 23°/29° et cohésion effective de 15/20 kPa
- RESIST RESISTANCE ANCE AU CISAILLEMENT: CISAILLEMENT: la loi de de Coulomb Coulomb :
τr = c+ σ’ tan Paramètres Para mètres mécaniques mécaniques à introduire introduire dans les calculs fonction de deux types de considérations considérations :
+ Type de calcul effectué : stabilité à court terme ou à long terme (il faut en principe faire les deux types de calcul) + Type de glissement : premier glissement ou glissement réactivé
__CAS D’UN REMBLAI: le
court terme semble semble le plus contr contraignant aignant pour un sol cohésif
Analyse de stabilité : -en terme de contrainte totales -paramètres de résistance non drainée
cu et u=0
__ CAS D’UN DEBLAI:
Pour le court terme comme pour le remblai, l’approche se fait en contraintes totales et sans s’intéresser au régime hydraulique.
Pour le long terme , l’analyse se fait en terme de contraintes effectives, à l’aide des paramètres c’, ’ et avec introduction de la pression interstitielle. Tout concourt à laisser penser que la cohésion mobilisée tend vers zéro dans le temps. Deux cas cas sont à considérer considérer : n’a a jamais glissé. On prendra ’= ’pic , c’ « pr prem emier ier glissem glissemen entt » : le déblai est terrassé dans un sol vierge, qui n’ kPa kP a pa parr exemp exemple) le) : caractéristiques ramollies ;
≈
0(5
réactivation ion d’un glissement » : le déblai est terrassé dans un sol qui « réactivat qui a déjà subi des glissements. Il faut adopter adopter des ’= ’ ’res , c’ 0. caractéristiques résiduelles ’= ≈
__CAS D’UN VERSANT NATUREL:
Fonction de la chronologie des glissements
une analyse en contraintes effectives effectives en injectant:
s’agit agit d’un ou bien les paramètres de résistance ramollie (’= ’pic , c’ 0) quand il s’ premier glissement
résistance e résiduelle (’= ’res , c’ 0) quand il s’agit ou bien les paramètr paramètres es de résistanc
d’un glissement réactivé