BRGM L'ENTIEPUSI A U SEIVICI DI LA T E M E

SERVICES TECHNIQUES DE LA VILLE DE SAINT-CHAMOND

COLLINE SAINT-ENNEMOND, A SAINT-CHAMOND (42)

ANALYSE DE L'INFLUENCE DE LA SUPPRESSION DU BATI DE LA RUE DE LA PICHELIERE SUR L'EQUILIBRE DU VERSANT

R.33673-RHA.AS.91 LYON, novembre 1991

par P. KASSER

BRGM - RHONE-ALPES 29, boul evord du 11 -Novembre 1 91 8 * B.P. 6083 • 69604 Villeurbanne cedex, France

Tél.: (33] 78.89.72.02 - Télex : 380 966 F - Télécopieur : [33] 78.94.12.64

ANALYSE

R.33673

DE L

COLLINE

INFLUENCE

SAINT-ENNEMOND A

DE LA

SUR

SUPPRESSION

L'EQUILIBRE

SAINT-CHAMOND

DU

DU

BATI DE

VERSANT

LA

(42)

RUE DE LA PICHELIERE

RHA ,4S .91

R E S U M E

Maître de l'ouvrage : Ville de Saint-Chamond.

Cadre et objectifs :

La colline Saint-Ennemond est affectée par un glissement de terrain. Des désordres apparus récemment au niveau du bâti délabré présent en pied de versant, constituent une menace pour la rue de la Pichelière. Les Services Techniques de la Ville souhaitent intervenir sur ces points sensibles et savoir si des travaux peuvent avoir une influence sur la stabilité du site.

Moyens mis en oeuvre :

. Relevé des indices de désordre ;

. Calculs de stabilité selon différentes hypothèses d'aménagement

. Définition des renforcements à mettre en oeuvre.

Résultats obtenus :

• Au sud de la montée des Capucins, le mur déversé et les anciennes caves mal remblayées, susceptibles de s'effondrer, doivent être décaissés. Un soutène­ment poids, semblable à celui existant, sera mis en place afin de constituer une butée de pied saine.

. Les habitations des n* 21 à 27 sont dans un état de délabrement tel qu'il convient de les supprimer. Ces démolitions n'affectent pas l'équilibre du versant. Pour assurer la tenue des murs de soutènement, les murs de refend doivent être laissés en place et confortés en pied par un remblai.

INGENIEUR RESPONSABLE DE L'ETUDE P. KASSER DESSIN J.F. RIEUX SECRETARIAT S. BELLON

Outre le résumé, ce rapport contient 7 pages de texte, 7 figures et 2 annexes.

T A B L E D E S M A T I E R E S

1 - CADRE ET OBJECTIF

2 - DESORDRES OBSERVES

3 - EXAMEN D'ENSEMBLE DU SITE

3.1 - Zone sud

3.2 - Zone nord

3.3 - Synthèse - Position des problèmes

4 - AMENAGEMENT DE LA ZONE SUD

5 - AMENAGEMENT DE LA ZONE NORD

6 - RECOMMANDATIONS D'EXECUTION

7 - CONCLUSIONS

Liste des figures

Fig. 1 - Carte de situation Fig. 2 - Désordres observés Fig. 3 - Profil n° 1 Fig. 4 - Profil n° 2 Fig. 5 - Profil n° 3 Fig. 6 - Profil n° 4 Fig. 7 - Schéma de principe des démolitions

A n n e x e s

Annexe I - Calculs de stabilité : profil 1 Annexe II - Calculs de stabilité : profil 3

- 1 -

1 - CADRE ET OBJECTIF

La colline Saint-Enneraond, à Saint-Chamond (voir plan de situation fig. 1), est affectée depuis longtemps par un glissement de terrain.

Plusieurs études ont été menées, qui ont permis de préciser l'origine des phénomènes et leur ampleur (voir les rapports BRGM 79 SGN 090 RHA, NT 89 RHA 044 et NT 85 RHA 009).

L'évolution des mouvements est régulièrement suivie, grâce à un système d'aus­cultation progressivement mis en place sur le versant (repères topographiques, nivelles, piézomètres et inclinomètres).

Récemment, des désordres sont apparus en pied de versant, là où les habitations inoccupées sont partiellement détruites ou livrées à l'abandon.

Suite à ces événements et avant d'engager des travaux de réhabilitation sur l'ensemble de la colline, les services techniques de la commune souhaitent intervenir rapidement sur les point sensibles, afin d'assurer la sécurité du site.

Toute intervention sur ce site sensible doit prendre en compte l'équilibre d'ensemble. La présente étude vise donc à :

- analyser l'influence de travaux en pied (suppression du bâti, remodelage) sur la stabilité d'ensemble du versant ;

- définir, le cas échéant, les renforcements à mettre en oeuvre ;

- préciser les recommandations particulières à ces travaux.

2 - DESORDRES OBSERVES

Les désordres récemment observés ont eu lieu en deux endroits (voir fig. 2) :

• Au droit du n" 17 ; ce qui semble être une ancienne cave, actuellement recouverte de gravats et de végétation nouvelle, s'est effondrée, créant en surface un fontis aux dimensions réduites (1 m x 2 m environ). La profondeur de la cave avoisine 1,50 m.

- 2 -

• Au droit des n8 21 et 23 ; le bâti ancien est encore en place, quoique dans un état de délabrement avancé. Les toits et les planchers s'effondrent en divers endroits.

Ces points sensibles représentent, sinon un risque, tout du moins une gêne pour la circulation sur la rue de la Pichelière. Les habitations délabrées dominent en effet directement la chaussée, et la localisation ainsi que l'extension des caves susceptibles de s'effondrer au droit des n° 17 et 19, ne sont pas connues.

• Par ailleurs, au niveau du n" 19, un ancien mur d'habitation, haut de 2,5 m, présente un dévers très marqué. Les butons mis en place antérieurement aux derniers désordres pour stabiliser ce mur occupent plus de la demi-largeur de la rue.

3 - EXAMEN D'ENSEMBLE DU SITE

Pour cette description et pour la suite de l'étude, deux zones seront distin­guées :

- au sud de la montée des Capucins (jusqu'aux aménagements récents réalisés à l'extrémité sud de la rue de la Pichelière, espace vert et soutènement) ;

- au nord de la montée des Capucins (jusqu'à l'extrémité nord de la rue de la Pichelière, au croisement avec les rues des Capucins et de la Rive).

Les observations qui suivent sont reportées sur la plan de la fig. 2.

3.1 - Zone sud (profil n°l , fig. 3)

La colline présente ici trois secteurs : le sommet, occupé par le terrain et l'immeuble de la SONACOTRA ; la propriété VIALLAT, à mi-hauteur, qui est toujours habitée ; et le pied du versant, autrefois occupé par les numéros 17 et 19 de la rue de la Pichelière.

A l'amont de la propriété VIALLAT, deux murs en maçonnerie, hauts de 4 à 5 m, soutiennent le terrain SONACOTRA. Ils sont en bon état, des affleurements rocheux visibles prouvant qu'ils sont fondés au substratum.

Un troisième mur de soutènement sépare la propriété VIALLAT des terrains inférieurs. Il présente en deux endroits des indices d'instabilité (bombements, fissures), déjà signalés dans les rapports précédemment cités et liés au mouvement d'ensemble qui affecte la colline.

- 3 -

Au pied du versant, les maisons ont été rasées. Des murs subsistent par endroits, de faible hauteur et en grande partie enterrés ; ils soutiennent parfois les matériaux variés (gravats, débris, terre végétale) issus de la démolition. Au droit des n° 17 et 19, en bordure de chaussée, un de ces murs est en état d'instabilité (dévers très marqué). Il a été renforcé par des butons. Dans les terrains de cette zone, des vides existent (anciennes caves mal remblayées, matériaux de démolition non compactés), ils sont à l'origine de l'effondrement qui a eu lieu récemment et des affaissements que l'on peut observer au n* 19.

3.2 - Zone nord (profils n" 2, 3, 4, fig. 4, 5 et 6)

Au nord de la montée des Capucins, la dénivellation est moins élevée : environ 15 m entre la rue de la Pichelière et le parking. Le versant est occupé par cinq maisons inhabitées et plus ou moins délabrées.

Le mur de soutènement qui sépare la zone bâtie du parking est haut de 5 à 6 m. Il est en bon état. Son extrémité nord est confortée par des éperons BA, et la partie en retour a été récemment reprise en béton armé.

Sur le parking, aucun indice d'instabilité n'est visible.

Dans le versant, les conditions d'observation sont difficiles, du fait de la présence des maisons dont les accès sont d'ailleurs murés. Toutefois, il apparaît clairement que le bâti est en très mauvais état :

- effondrement des toits et des planchers ;

- état douteux de certains murs qui, du fait de leur positionnement dans la pente, ont pourtant une fonction de soutènement à assurer.

3.3 - Synthèse - Position des problèmes

Les différents indices observés et la connaissance des phénomènes issue des études précédentes, laissent à penser que la zone sud décrite ici se trouve en bordure du glissement qui, plus au sud, affecte la colline.

Dans cette zone, les points sensibles à traiter sont le mur déversé et les anciennes caves. Ces points sensibles étant situés en pied du glissement, il convient d'en étudier l'influence sur l'équilibre du versant. Les calculs sont menés selon le profil 1, représentatif de cette zone (fig. 3).

- 4 -

Dans la zone nord, les désordres ne sont apparemment pas liés à un mouvement d'ensemble du versant. Le délabrement du bâti est le problème principal ; les calculs viseront ici à connaître la stabilité des murs d'habitations qui n'ont apparemment qu'une fonction de soutènement et non pas une fonction de butée pour un glissement plus important.

4 - AMENAGEMENT DE LA ZONE SUD

Dans cette zone, les aménagements doivent permettre de supprimer le mur déversé et butonné qui représente une menace et gêne la circulation, d'assainir les terrains situés à l'arrière, qui ont subi récemment des déformations du fait de la présence d'anciennes caves mal remblayées.

Ces travaux, localisés en pied de versant, modifient la butée. Il faut donc étudier leur influence sur l'équilibre du massif.

Cette vérification est faite avec le logiciel de calcul de stabilité de pentes ANASTAB. Les caractéristiques de sol retenues sont conformes à celles des études précédentes :

- remblai - rocher altéré - rocher sain - mur - remblai cave

Pour prendre en compte 1'anisotropie du matériau liée à la structure du sub­stratum schisteux, qui présente un pendage aval de 25°, des caractéristiques mécaniques moindres ont été définies lorsque la surface de rupture est comprise dans un fuseau 209/30° (par rapport à l'horizontale) :

- c = 10 kPa et <J> = 20" pour le rocher altéré ;

- c = 10 kPa et $ = 25° pour le rocher sain.

Avec ces hypothèses, des calculs ont été menés pour des glissements d'ensemble, affectant le versant sur toute sa hauteur, et pour des glissements de pied, au développement plus limité. Pour chaque cas, ont été simulés successivement l'état actuel, puis l'état après suppression du mur en pied et décaissement des terrains situés à l'arrière de ce mur.

Y = 20 kN/m3

Y = 20 kN/m3

Y = 20 kN/m3

Y = 25 kN/m3

Y = 10 kN/m3

c = 20 kPa c = 20 kPa c = 100 kPa c = 100 kPa c = 0 kPa

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- 5 -

Les résultats (voir annexe I) montrent que ces travaux :

- sont sans effet sur la sécurité vis à vis des grands glissements : AF # 0 ;

- diminuent de 15 % la sécurité vis à vis des glissements de pied.

Les aménagements du pied du versant doivent donc inclure des mesures propres à rétablir la sécurité. Après décaissement du mur et des terrains sur une largeur de 5 m environ, il est proposé de mettre en place un soutènement poids du type bloc béton ou gabions, dans le prolongement de ceux existant au sud (soit à 3 m environ en retrait de la chaussée actuelle). Ce mur aura une hauteur de 1,5 m.

La butée de pied ainsi reconstituée permet d'atteindre des coefficients de sécurité identiques à ceux de l'état initial.

5 - AMENAGEMENT DE LA ZONE NORD

Les aménagements de cette zone vont consister en une démolition partielle des maisons qui, en bordure de chaussée, menacent de s'effondrer (n* 21, 23, 25 et 27). Ces maisons sont implantées sur le versant ; certains murs ont de ce fait une fonction de soutènement. La démolition devra laisser ces murs en place, ainsi qu'une partie des refends qui participent à la stabilité. Les travaux devront par contre supprimer les toitures et planchers délabrés, les cloisons, les murs de façade côté rue.

L'influence de ces travaux doit être observée vis à vis :

- de l'équilibre du versant ; - de la stabilité résiduelle des murs laissés en place.

Pour étudier l'incidence des démolitions sur l'équilibre du versant, les habitations ont été modélisées par une surcharge (sur la base de 1 tonne par m2

et par étage), et l'action des murs de refend sur le mur conservé par des bu­tons. L'effort dans les butons a été estimé à partir du frottement mobilisable en base du mur de refend. Cette estimation apparaît pessimiste, le refend ayant également une influence stabilisatrice du fait de la rigidité qu'il apporte à la structure. Ces modélisations sont possibles avec le programme de stabilité des pentes TALREN (voir annexe II).

La suppression de la surcharge est sans influence sur la sécurité. Par contre, la suppression des butons tend à diminuer la sécurité. Par ailleurs les cercles les plus critiques mis en évidence par cette analyse, sont des cercles raides qui définissent une masse instable très proche du "coin de poussée".Les cercles débouchant au sommet du versant sont beaucoup plus sécuritaires.

- 6 -

Cette approche met en évidence le fait que les contraintes de cette zone sont essentiellement liés à la stabilité intrinsèque des murs (et non à des mouve­ments d'ensemble) et que les murs de refend ont un rôle stabilisateur certain.

Des calculs de stabilité au renversement des murs ont donc été effectués pour une configuration telle que celle observée au n" 21 :

- hauteur 8 m ; - longueur 15 m ; - 2 murs de refend larges de 6 m à la base.

Les calculs au renversement, effectués sans tenir compte des refends, montrent une très nette instabilité (FR < 1).

Les mêmes calculs, menés en prenant en compte un refend pour 7,5 m de mur, conduisent à des coefficients de sécurité largement supérieurs à 1,5. Ce calcul, qui suppose un report des efforts de poussée s'exerçant à l'arrière du mur sur le refend surestime la valeur du coefficient de sécurité. En effet, l'hypothèse de calcul retenue ici, représentative du comportement de l'ensemble rigide constitué par les murs, les refends, les planchers et les cloisons, conduit probablement à une surestimation des efforts repris par la structure puisqu'en réalité, seuls subsistent murs et refends. En conséquence, on confortera le mur entre les refends en comblant les sous-sols et en mettant en place un remblai, comme indiqué sur la fig. 7.

6 - RECOMMANDATIONS D'EXECUTION

Les décaissements de la zone sud devront être réalisés au cours d'une période non pluvieuse, afin de bénéficier de conditions d'équilibre favorables.

La mise en place du soutènement et le remblaiement à l'arrière se feront à l'avancement, de façon à limiter dans le temps et dans l'espace la suppression de la butée. Les matériaux décaissés pourront être utilisés pour remblayer, à condition d'en extraire les débris susceptibles de gêner le compactage.

Avant de commencer la démolition de la zone nord, il est nécessaire de procéder à une investigation plus précise des habitations (actuellement impossible, car les accès sont murés), afin de contrôler les hauteurs de murs, leur état, le nombre de refends, et de vérifier ainsi que les hypothèses prises en compte dans les calculs de stabilité sont bien représentatives de l'ensemble de la zone.

- 7 -

Le phasage des travaux sera le suivant :

- démolition du plancher bas et remblaiement du sous-sol ; - démolition des cloisons, planchers et murs de façade ; - mise en place du remblai.

Cette dernière opération se fera rapidement, dès la démolition effectuée.

Les matériaux utilisés pour remblayer les sous-sols seront soigneusement compactés et on réalisera une étanchéité, en respectant une légère pente d'écoulement vers la rue.

Le cas échéant, les murs en maçonnerie laissés en place seront rejointoyés. Des drains seront forés en pied de mur, au niveau du remblai (un drain tous les mètres).

Le remblai sera constitué (comme indiqué sur la fig. 7) de matériaux drainants à l'arrière (concassé 20-40), d'un géotextile anticontaminant (Bidim U 40), de matériaux divers (issus de la démolition). Il est possible de recouvrir le remblai de terre et procéder à une revégétalisation.

7 - CONCLUSIONS

La zone située au sud de la montée des Capucins se trouve à la limite du glissement de la colline Saint-Ennemond. C'est une zone sensible. Les aménage­ments en pied (suppression du mur déversé et décaissement sur la largeur des caves remblayées) diminuent la sécurité. Il est donc nécessaire de mettre en place un soutènement poids (bloc béton ou gabions) identique et dans le prolongement de celui existant plus au sud. A l'arrière du mur, on remblaiera soigneusement avec les matériaux décaissés.

La zone située au nord de la montée des Capucins ne semble pas affectée de mouvement d'ensemble. Les aménagements consistent en une démolition partielle du bâti qui menace de s'effondrer sur la chaussée. Ils posent essentiellement le problème de stabilité intrinsèque des murs amont des maisons qui ont une fonction de soutènement et qui resteront en place. Les calculs de stabilité au renversement montrent qu'il est nécessaire de laisser en place les murs de refend et de limiter la hauteur libre des murs, en comblant les sous-sols et en mettant en place un remblai en pied.

L'ensemble de ces opérations sera exécuté sous une surveillance simple des structures a partir d'un réseau de nivelles par exemple, associé à une observation géotechnique.

F I G U R E S

Figure 1

CARTE DE SITUATION Echelle 1/ 25 000

• ! •' \- / ' \MoAunafreJ

?-.'• , ' '17. *^Jjl

SONACOTRA Figure 2

Murs de soutènement (bon état)

Affleurements rocheux

DESORDRES OBSERVES Echelle 1/200

374J*

Contreforts BA Mur récemment refait

. Altitudes (NGF)

SE

375

370

365

360

355

350

Rue de la Picheliére

Ancienne cave effondrement récent

Butons

Mur de soutènement

1

Mur d'habitation

Mur d'habitation

NW Propriété VIALLAT

Terrain SONACOTRA

PROFIL 1 Echelle 1/200

375

370

365

360

-355

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SE

380-

375

370 Jardins

365

360

Mur en pierre (récent)

NW 380

Parking SONACOTRA

1 ^ - Mur sain

^ *— Bombement (ancien)

Substratum

375

370

365

PROFIL 2 Echelle 1/200

360

3 <§ 3

SE

380

375

370

365-

360 -

Rue de la Pichelière $

NW

Parking SONACOTRA

i. &— Mur sain

375

370

365

360

PROFIL 3 Echelle 1/200

«g 3

SE 380

375 N°25

370

365 -Rue de la Pichelière

360

NW

380

Parking SONACOTRA

375

370

Mur sain avec contrefort DA et en partie rénové BA 365

-360

PROFIL 4 Echelle 1/200

3

Figure 7 Echelle 1/50

SCHEMA DE PRINCIPE DES DEMOLITIONS

ttlm

refend à conserver

A n n e x e I

CALCULS DE STABILITE - PROFIL 1

SAINT-CHF IMOND COLLINE S T - E N N E M O N D GL ISSEMENTD'ENSEMBLE

SURCHARGES P9Q99QI SURFACE LA PLUS CRITIOUE -i h SURFACES CRITIOUES FICHIER OONNEES t CiNMORKNSTCH

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(M)

REPRESENTATION DES 10 SURFACES LES PLUS CRITIOUES PARMI LES 50 SURFACES IRRECULIERES ETUOIEES

FACTEUR DE SECURITE MINIMUM • 1.63

S R I N T - C H R M O N D GLISSEMENTD'ENSEMBLE MUR SUPPRIME

SURCHARGES RSSS99I SURFACE Lfl PLUS CRITIOUE H h SURFACES CRIIIOUES FICHIER OONNEES > Ct\HORK\STCH

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(M)

REPRESENTATION OES 10 SURFACES LES PLUS CRITIQUES PARMI LES SO SURFACES IRRECULIERES ETUDIEES

FACTEUR OE SECURITE MINIMUM 1.64

SAINT-CHflMOND COLLINE ST-ENNEMOND GLISSEMENT DE PIED

SURCHARGES K999QQI SURFACE LU PLUS CRITIOUE H h SURFACES CRI MOUES FICHIER DONNEES t Cs\MORK\STCH

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(Ml

REPRESENTATION OES 10 SURFACES LES PLUS CRITIQUES PARMI LES 30 SURFACES IRRECULIERES ETUOIEES

FACTEUR OE SECURITE HININUH • 1.61

SflINT-CHAMOND GLISSEMENT DE PIED MUR SUPPRIME

SURCHARGES K99999I SURFACE LA PLUS CRITIOUE H h SURFACES CRI MOUES FICHIER OONNEES t CiXMORKNSTCH

(H) uw-

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30.0 40.0 SO.O 20.0

REPRESENTATION OES 10 SURFACES LES PLUS CRITIQUES PARMI LES 30 SURFACES IRREGULIERES ETUQ1EES

FACTEUR OE SECURITE MINIMUM 1.38

S R I N T - C H A M O N D GLISSEMENT DE PIED BUTEE DE PIED

SURCHARGES P99999I SURFACE LU PLUS CRITIOUE H h SURFACES CRI MOUES FICHIER OONNEES t Ci\HORK\STCH

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(M)

REPRESENTATION DES 10 SURFACES LES PLUS CRITIQUES PARMI LES 30 SURFACES I«REGULIERES ETUDIEES

FACTEUR DE SECURITE MINIMUM • 1.58

A n n e x e II

CALCULS DE STABILITE - PROFIL 3

NO

GAM COHE . PHI

1 20.0 SO. O 30.0

2 SS. O so .0 so.o

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.10 m

10 m

Fmini - 1.03

Profil 3 : batí simulé par surcharge action des refends simulée par butons

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G A M COHE .

PHI

1 S O . O S O . O 3 0 . 0

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ECHELLE :

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Profil 3 : suppression de la surcharge

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1.46 1.21 Î .IO 1.05 1.04 1 .07 1.03 1.09 * * * * * * * *

1.40 1.18 1.07 1.03 1.00 1.06 1.06 1.11 * * * * * * * *

Fmini - ~99~|

Profil 3 : suppresion des butons