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La géotechnique de Projet

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ALEASGEOLOGIQUES

faille, cavités, nappe phréatique

stabilité générale, fondation sur pente, bord de talus,

sols particuliers Argiles de Levallois (Rhétien)

Schistes Cartons (Toarcien)

CONCEPTION

proximité de fondations existantes, ouverture de fouilles, stabilité extérieure, concentration des contraintes, talus…

Présentation d’ouvrages géotechniques

Évolution contradictoire des attentes, descompétences, des moyens

- MOA : moins compétent, veut un projet ficelé,dans un délai très court

- MOE : avec moins de temps et de moyens,demande à l’entrepreneur un engagement sur la

conception, le coût et un auto-contrôle- Entrepreneur : moins rentable et moins technique,prend les marchés au forfait malgré les incertitudes,

recherche l’aléa pour en sortir

Spécificité de l'ingénierie géotechnique

Ingénierie de lastructure :définition etrésistance desmatériaux utilisés

• Ingénierie géotechnique :détermination de l’étatinitial du sous sol et de soncomportement futur

• Structure accessible• Contrôle de laqualité desmatériaux utilisés

• Sous-sol invisible• Volume reconnu< 1/106 du volumemobilisé

Les spécificités de la géotechnique

Discipline qui étudie le comportement desterrains en relation ou non avec desouvrages• Pour cela, elle s’appuie entre autres sur lesdifférentes sciences de la terre suivantes :- géologie, géophysique, hydrogéologie- mécanique des roches, mécanique des sols- géodynamique, rhéologie des matériaux,géochimie

Les spécificités de la géotechnique (suite)

Étude du non visible• Complexité du sujet : les terrains se prêtent mal àune modélisation• Évolution dans le temps :- perturbations dues à l’homme (carrières, ouvragesexistants, pollution, fouilles remblayées,…)- stabilité de pente, de falaise- séisme- fluctuation des nappes (naturelle, artificielle),gonflement ou retrait- dissolutions, pertes de terrain

Les spécificités de la géotechnique (suite)

Les spécificités de la géotechnique (suite)• Investigations ponctuelles : danger des extrapolationsface aux anomalies locales difficilement détectables(puits perdu, talweg fossile, …)• Devant ces risques potentiels :- s’assurer de la concordance entre prévision et réalitésur la nature, la géométrie et le comportement desterrains- maîtriser les incertitudes géotechniques par lacontinuité des missions géotechniques, et en particulierla mission G4 de suivi géotechnique d’exécution

Le modèle géotechnique Position de la démarche

e, σ’pE, νc’, ϕ’

Élaboration du modèle géotechnique

bar

bar

bar

bar• Le modèle géotechnique synthétise la représentation que se fait le géotechnicien avant l’ouvrage :

– des horizons rencontrés, de leur géologie, – de leurs agencements géométriques et – de leurs propriétés mécaniques

• Enjeux : élaborer un modèle géotechnique pertinent pour

– optimiser des ouvrages, réaliser des économies– Mieux appréhender la sécurité aux différentes

phases

Essais in situ

Corrélations

Méthodes et outils de calcul

Lois de comportement

Essais de laboratoire

Sites projet

Prélèvement

Forage

Position de la démarche

● En effet

Mod

ule

de d

éfor

mat

ion

triaxiaux classiques, oedomètres

déformations ε10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

colonne résonnante

triaxiaux de précision

bender

mesures locales

tunnels

fondations

murs de soutènement

essais classiques, pénétromètre

onde de surfacedown et cross hole pressiomètre autoforeur, essai de plaque

en fond de trou

Lab

orat

oire

In s

itu

100

remblais sur sols

compressibles

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LCPC

La norme NF P 94-500 :

Cette norme définit les différents types d’études de sols, dites "missions géotechniques » ayant pour objectif de déterminer les propriétés du sol et leurs incidences sur les ouvrages, constructions, aménagements de terrains existants ou à réaliser.

Elle précise la désignation, le contenu et les limites de six missions types, ainsi que leur enchaînement pour un projet de construction(lors de la conception, pendant la réalisation) et également en cas de sinistre

La norme présente ce qui est nécessaire aux différentes étapes de réalisation d'une mission depuis la consultation ou la commande d’une mission par le constructeur, jusqu'àla remise du rapport final par le géotechnicien, en passant, le cas échéant, par les sondages, essais et mesures nécessaires.

Elle déroule les étapes de chacune des six missions géotechniques en précisant pour chacune les éléments à réaliser par le géotechnicien et les éléments à fournir par le client pour permettre de réaliser la mission dans les meilleures conditions.

Cette norme ne traite pas de la partie technique de chaque mission.

La norme NF P 94-500 : quelques définitions

Géotechnique : étude du comportement des terrains en relation ou non avec des ouvrages. Pour cela, elle s'appuie entre autres, sur les différentes sciences de la terre suivantes : géologie . géophysique . Hydrogéologie - mécanique des sols . mécanique des roches . géodynamique . rhéologie des matériaux – géochimie

Faisabilité géotechnique : caractère de ce qui est réalisable compte tenu des contraintes géotechniques du site mais avec une marge notable d'incertitude qu'il convient de réduire lors des études ultérieures

Prédimensionnement : il a pour but d'établir, à partir de méthodes de calculs reconnues par les différents intervenants dans l'acte de construire, la faisabilité géotechnique d'un ouvrage, en esquissant les ordres de grandeur, ceci dans la mesure où la définition du projet le permet

La norme NF P 94-500 : quelques définitions

Zone d'influence géotechnique (ZIG) : volume de terrain au sein duquel il y a interaction entre :- l'ouvrage ou l'aménagement de terrain (du fait de saréalisation et de son exploitation), et- l'environnement (sols et ouvrages environnants).Sa forme et son extension sont spécifiques à chaque site et chaque ouvrage

Ouvrages géotechniques : les ouvrages géotechniques sont notamment :● Les fondations : (semelles, radiers, puits, pieux)● les soutènements● Les ouvrages en terre : (déblais, remblais, couches de forme)● Les ouvrages souterrains● Les améliorations et renforcements de terrains● Les ouvrages de drainage, d.épuisement, de pompage

La norme NF P 94-500 : missions géotechniques types

ETAPE 1 : Etudes géotechniques préalablesEtude géotechnique préliminaire de site

(G11)

- enquête documentaire sur le cadre géotechnique du site

- existence d'avoisinants potentiellement concernés- définition, réalisation ou suivi, exploitation d'un

programmed'investigations adapté au site si nécessaire- définition d'un modèle géologique préliminaire avecpremière identification des risques géologiques et

définitionde certains principes généraux d'adaptation d'un projet

ausite

ETAPE 1 : Etudes géotechniques préalablesEtude géotechnique d'avant projet (G12)

- définition, réalisation ou suivi, exploitation d'unprogramme d'investigations adapté à l'ouvrageprojeté- définition des hypothèses géotechniques austade de l'avant projet- certains principes généraux de constructionenvisageables- réduction des risques majeurs par adaptationde l'avant projet- éléments géotechniques à étudier plus endétail pour la mise au point du projet

USG

ETAPE 2 : Etude géotechnique de projet (G2)

Phase Projet- définition, réalisation ou suivi, exploitation d'un

programmed'investigations- notes techniques sur les méthodes d'exécution retenues- notes de calculs de dimensionnement niveau projet- approche des quantités, délais et coûts- réduction des risques importants par des mesures

appropriéesou prédéfiniesPhase Assistance aux contrats de travauxgéotechniques- documents de consultation des entreprises- analyse technique des offres des entreprises

ETAPE 3 : Exécution des ouvrages géotechniques

Etude et suivi géotechniques d'exécution (G3 )

Phase Etude- définition, réalisation ou suivi, exploitation d'un

programmed'investigations géotechniques- validation des hypothèses géotechniques- définition et dimensionnement niveau exécution des

ouvragesgéotechniques- méthodes et conditions d'exécution- réduction des risques résiduels par des mesures

d'adaptationpossibles et des solutions d'optimisation- définition des suivis, contrôles à prévoir et des valeurs

seuils

ETAPE 3 : Exécution des ouvrages géotechniques

Etude et Suivi Géotechniques d'Exécution (G3)

Phase Suivi- suivi du programme d'auscultation- vérification des données géotechniques par relevés lors

desexcavations et par investigations complémentaires si

nécessaire- suivi de l'adaptation si nécessaire de l'ouvrage

géotechnique encours d'exécution par mise en 'uvre de la mesureconstructive prédéfinie en phase Etude (adaptation ouoptimisation)- participation à l'établissement du dossier de fin de

travaux etdes recommandations de maintenance

ETAPE 3 : Exécution des ouvrages géotechniques

Supervision géotechnique d'exécution (G4)

Phase Supervision de l'étude d'exécution- Avis sur l'étude géotechnique d'exécution- Avis sur les adaptations ou optimisations potentielles des ouvragesgéotechniques proposées par l'entrepreneur- Avis sur le programme d'auscultation et les valeurs seuils associéesPhase Supervision du suivi d'exécution- Interventions ponctuelles sur le chantier- Avis sur le contexte géotechnique observé par l'entrepreneur- Avis sur le comportement observé de l'ouvrage et des avoisinants

concernés- Avis sur l'adaptation ou l'optimisation de l'ouvrage géotechnique

proposéepar l'entrepreneur

Diagnostic Géotechnique (G5)

- mission de conseil limitée à un aspect particulier d'un projet

ou d'un ouvrage existant- étude d'un ou plusieurs éléments géotechniques

spécifiques- définition, après enquête documentaire, réalisation ou

suivi,exploitation d'un programme spécifique d'investigations- validation des données géotechniques nécessaires audiagnostic- étude géotechnique de projet et/ou d'exécution, suivi etsupervision à faire si le diagnostic conduit à réaliser des

travaux

Chaque mission d'ingénierie géotechniques'appuie sur les résultats d'un programmed'investigations géotechniques dont la définitionfait partie de la mission d'ingénierie.Chaque étape d'investigations géotechniques, réalisée

ounon par l'ingénierie géotechnique comporte :- l'exécution du programme de sondages, essais et mesures en place

ouen laboratoire défini dans le cadre de la mission d'ingénieriegéotechnique correspondante ;- l'établissement d'un compte-rendu factuel.L'enchaînement des étapes d'investigations

géotechniquessuit donc celui des missions d'ingénierie géotechnique,

enallant du général au particulier (réduction des

incertitudes).

Rôle des intervenants

S’assurer que toutes les fonctions sont bienremplies, en particulier :• L’enchaînement des missions géotechniques• La gestion des interfaces• L’intervention d’une maîtrise d’oeuvre pour lesouvrages spécifiques liés à la géotechnique etmettant en oeuvre des techniques particulières(rabattements, amélioration de sols,…)• Le suivi géotechnique avec maîtrise desconséquences sur le projet (adaptations en tempsréel si nécessaire)

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Pathologie des ouvrages et exemples

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Murs de soutènement

• Dimensionnement insuffisant de la base de l’ouvrage 25%

• Absence ou défaillance du système de drainage 33%

• Défaillance mécanique de la paroi verticale du mur 19%

• Fautes lors du remblaiement 10%

• Autres (gels de pierres de maçonneries, défaillances des appuis supérieurs

ou inférieurs…)

Pathologie des ouvrages

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Ecrans

• Défaillances des appuis (butons et ancrages)

• Mauvaise évaluation des écoulements et des pressions d’eau

• Insuffisance de fiche

• Défauts d’exécution

• Corrosion

Pathologie des ouvrages

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Fondations superficielles

• Mauvais compactage des remblais supports de fondations 25%

• Venues d’eau dans terrains argileux 20%

• Associations de plusieurs types de fondations 20%

• Exécution de travaux à proximité10%

• Trop grande rigidité du bâtiment par rapport aux fondations 10%

• Causes externes (glissements de terrain, effondrement de carrières..) 5%

Pathologie des ouvrages

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Fondations profondes

• Absence ou inadéquation des reconnaissances de sol (40%)

• Mauvaise interprétation des résultats d’essais ou fautes de calcul (35%)

• Défauts d’exécution 15%

• Destruction des fondations par un milieu agressif 10%

Pathologie des ouvrages

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Fracture oblique :

Différence de poussée

Pathologie des ouvrages

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Pathologie des ouvrages

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Palplanches soumises à une poussée des terres trop importante

Pathologie des ouvrages

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Rupture de pieux sous l’effet de poussées latérales

Pathologie des ouvrages

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Pathologie des ouvrages

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Pathologie des ouvrages

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Pathologie des ouvrages

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Pathologie des ouvrages

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Tassement sous l’effet d’un affouillement

Pathologie des ouvrages

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Affouillement de la pile, confortement par gabions

Pathologie des ouvrages

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Effondrement de la pile par affouillement

Pathologie des ouvrages

Sensibilité à l’érosion

Conwy valley UK

Essais d’érosion interne

• 1er scénario : surverse du remblai ou digue : – sol sans cohésion– vitesse importante – érosion régressive => brèche

Érodimètre

• 2ème scénario: – grande perméabilité horizontale – sol sans cohésion– gradient important – Suffusion => renard (piping) => brèche

● Inondations● Pluies torrentielles

Retrait-gonflement

● Nombreuses configurations

fuite

vide

profil initialprofil endommagé

sol gonflant

bonsol

P

fissurationslongitudinales

poussée

pénétrationd'eau

01

2

3succion

+- - - -+