METHODES D'ANALYSE DE LA STABILITE ET …

1 Journ es Nationales de G otechnique et de G ologie de l'Ing nieur - JNGG' 2006 Lyon (France) Session 3 - Risques naturels en zone montagneuse III - 9 METHODES D'ANALYSE DE LA STABILITE ET TECHNIQUES DE STABILISATION DES PENTES Mohamed KHEMISSA Laboratoire de D veloppement des G omat riaux, Universit de M'sila, Alg rie R SUM : On pr sente dans cette communication les m canismes de rupture et les causes d instabilit des pentes. On analyse ensuite le comportement des sols fins et des massifs argi-leux en pente.

2 Puis, on expose les m thodes de calcul de stabilit et de d formation des talus. On d crit enfin les techniques de confortement des pentes instables. 1. Introduction La stabilit des ouvrages en terre (d blais, remblais, digues) et des pentes naturelles est un probl me qui pr occupe les g otechniciens tant praticiens que chercheurs. Les d sordres en-gendr s par la rupture des pentes sont g n ralement spectaculaires, souvent destructifs et par-fois meurtriers. De nombreuses m thodes de calcul de stabilit ont t propos es.

3 Celles-ci se diff rencient par les hypoth ses admises par leurs auteurs (m thodes de calcul en quilibre limite, m thodes de calcul la rupture, m thodes de calcul en d formations) et par la facilit de leur mise en uvre (calculs l aide d abaques, calculs automatiques l aide de logiciels), mais elles s accordent toutes d finir un coefficient de s curit global en fonction duquel la stabilit du talus tudi est consid r e comme assur e ou compromise, ou par des coefficients de s cu-rit partiels affectant, d une part, les sollicitations appliqu es et, d autre part, les propri t s m -caniques des sols.

4 Diverses techniques de renforcement des talus ont par ailleurs t d velop-p es. Elles se diff rencient par le proc d de leur r alisation, leur co t et leur durabilit . La pr sente communication passe en revue les diff rentes m thodes d analyse de stabilit et de stabilisation des versants naturels ou artificiels instables actuellement utilis es pour l laboration des projets. 2. M canismes de rupture et causes d instabilit des pentes Les m canismes de rupture par cisaillement des talus de remblais et d excavations ou de pen-tes naturelles d pendent de la forme de la surface de rupture observ e ou suppos e (plan, droite, calotte sph rique, arc de cercle, arc de spirale logarithmique, etc.)

5 D autres m canismes de rupture par plastification et coulement d une partie de la masse de sol peuvent galement exister (poin onnement dans le cas des remblais sur sols compressibles, ph nom nes de cou-l es boueuses et de fluage dans la masse des versants, etc.). Dans la pratique courante, les calculs se font en consid rant un mode de rupture plane pour les glissements plans ou cylindri-que pour les glissements rotationnels. Les glissements plans se produisent par cisaillement et par translation sur un plan inclin plus ou moins r gulier, o la masse de sol en mouvement se comporte comme un monolithe dont les d formations sont tr s petites et tr s localis es au ni-veau de la surface de rupture.

6 Les glissements rotationnels simples se traduisent par un bascu-lement de la masse le long d une surface (glissements superficiels) ou en profondeur (glisse-ments profonds) dans un milieu homog ne et isotrope et les glissements rotationnels com-plexes r sultent d un embo tement les uns dans les autres de glissements rotationnels simples dont la surface de rupture globale n est pas circulaire (glissements en escaliers - glissements picyclo daux - glissements r gressifs) voluant g n ralement dans les milieux h t rog nes et anisotropes.

7 Les causes d instabilit s sont multiples. Elles peuvent tre dues soit une augmentation des sollicitations (surcharges, suppression de la but e de pied, d boisement, s isme et autres sources de vibration), soit une modification des caract ristiques m caniques (perte de r sis-M. Khemissa III - 10 Session 3 - Risques naturels en zone montagneuse tance par remaniement) ou hydrauliques (apparition d un coulement : eaux pluviales, fonte de neige, eaux de ruissellement, etc.)

8 ; vidange rapide d une digue en terre) du terrain. 3. Calculs de stabilit L analyse de la stabilit des pentes s effectue habituellement la rupture l aide de la m thode des tranches. Cette m thode donne par l interm diaire du coefficient de s curit une id e de l tat d quilibre de la pente tudi e par rapport l quilibre limite. L expression du coefficient de s curit est diff rente selon qu il s agit d une rupture plane, circulaire ou quelconque. Dans tous les cas, les calculs de stabilit s effectuent en contraintes totales court terme et/ou en contraintes effectives long terme.

9 Le degr de pr cision des calculs d pendra toutefois de la qualit de d termination des param tres de cisaillement, mais aussi des moyens de calculs mis en uvre. D finition du coefficient de s curit Le coefficient de s curit F est d fini par l expression suivante : =maxF (1) dans laquelle max d signe la r sistance au cisaillement du sol int ress par le glissement et la contrainte de cisaillement effectivement mobilis e le long de la courbe de rupture (si F>1, il n y a pas rupture ; si F<1, il y a rupture ; si F=1, il y a quilibre limite).

10 Cas des ruptures planes (glissements plans) Ce type de rupture est rencontr lorsque le massif est constitu de plusieurs couches de carac-t ristiques physico-chimiques et m caniques tr s diff rentes, ou lorsque la longueur de la sur-face de glissement potentielle est tr s grande par rapport l paisseur du terrain. Le coefficient de s curit est donn par l expression suivante : +=sinW'tg)UcosW(L'cF (2) dans laquelle L d signe la longueur du talus, sa pente, W le poids des terres en mouvement, U la r sultante des pressions interstitielles ventuelles, c' la coh sion effective et ' l angle de frottement interne effectif.