Analyse de la seconde étude géotechnique …infoterre.brgm.fr/rapports/RP-57863-FR.pdf · Mots clés : aléa, glissement, complexe hôtelier, Mutigny, PPR, étude géotechnique

Analyse de la seconde étude géotechnique Alpesgéoconseil relative au projet de complexe

hôtelier de MutignyRapport final

BRGM/RP-57863-FR décembre 2009

Analyse de la seconde étude géotechnique Alpesgéoconseil relative au projet de complexe

hôtelier à Mutigny Rapport final

BRGM/RP-57863-FR décembre 2009

Étude réalisée dans le cadre des projets de Service public du BRGM 2009 RIS E60

C.Mathon, Y. Thuon

Vérificateur :

Nom : Gilles GRANDJEAN

Date : 02/12/09

Signature :

Approbateur :

Nom : Dominique MIDOT

Date : 03/12/09

Signature :

En l’absence de signature, notamment pour les rapports diffusés en version numérique,l’original signé est disponible aux Archives du BRGM.

Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2000.

I M 003 SIMP - AVRIL. 05

Mots clés : aléa, glissement, complexe hôtelier, Mutigny, PPR, étude géotechnique. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : C.Mathon, Y.Thuon (2009) – Analyse de la seconde étude géotechnique Alpesgéoconseil relative au projet de complexe hôtelier à Mutigny. Rapport final BRGM/RP-57863-FR, 25 pages, 10 illustr. © BRGM, 2009, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.

Analyse de la seconde étude géotechnique AlpGéoConseil relative au projet de complexe hôtelier de Mutigny

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Synthèse

À l'occasion de la présentation du projet de carte règlementaire de la tranche 2 du PPR Côte d'Île-de-France Vallée de la Marne, la commune de Mutigny a attiré l'attention des services de l'Etat sur l’existence d'un projet hôtelier, sur son territoire communal, situé en grande partie en zone d’aléa fort vis-à-vis des glissements de terrain.

Sur la base d'un cahier des charges élaboré par les services de l'Etat, avec l’appui du BRGM, la commune a fait réaliser une étude de caractérisation détaillée de l'aléa - l’échelle 1/1000ème - sur un micro bassin de risque intégrant le projet en question.

À la demande des services de l’état le BRGM a analysé le rapport du bureau d’études Alpes-Géo-Conseil R1.2078.09 du 17 avril 2009 afin d’en valider, ou non, les conclusions.

Cette analyse (rapport Brgm/RP-57468-FR) a conduit à la non validation des conclusions et à la nécessité de procéder à des investigations complémentaires. En effet, les travaux de reconnaissance mis en œuvre n'avaient pas permis de disposer d'une coupe géologique précise du versant dans lequel s'inscrit le projet, et encore moins de disposer de caractéristiques mécaniques intrinsèques fiables, issues d'essais en laboratoire sur des échantillons prélevés in situ- à « injecter » dans un modèle de calcul de stabilité au glissement. Les approximations qui en en résultent, acceptables au stade d'un A.P.S ne l’étaient pas dans le cadre de cette étude.

Des compléments d’investigations ont donc été réalisés par Alpes-Géo-Conseil. Le rapport R2.2078.09 du 19 octobre 2009 qui en a suivi a également été analysé par le Brgm.

Cette nouvelle étude a permis d’améliorer les connaissances sur la nature lithologique des formations qui constituent le versant en amont du projet, et d’apporter quelques éléments relatifs à leur comportement mécanique.

Il en résulte que s’il semble que le projet soit techniquement réalisable, la définition des solutions qui le rendront viables vis-à-vis de glissements de terrain amont reste entière et assujettie à d’autres phases de reconnaissances. Dans ces conditions, le coût estimatif des aménagements -critère habituellement pris en compte dans l’établissement des cartes d’aléa- n’est pas clairement établi. Pour autant, si in fine les moyens techniques à mettre en œuvre sont financièrement supportables par le Maître d’Ouvrage, le déclassement éventuel en « aléa moyen » du secteur situé en aval du chemin rural, est acceptable.

Analyse de la seconde étude géotechnique Alpesgéoconseil relative au projet de complexe hôtelier de Mutigny

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Sommaire

1. Introduction..................................................................................................................7

2. Investigations complémentaires ................................................................................9

2.1. PÉRIMÈTRE ÉTUDIÉ ......................................................................................................... 9

2.2. PROGRAMME DES INVESTIGATIONS COMPLEMENTAIRES........................................ 9

2.3. RESULTATS DES INVESTIGATIONS COMPLEMENTAIRES ........................................ 10

2.3.1. Sondage carotté .................................................................................................... 10

2.3.2. Sondages à la pelle mécanique............................................................................. 11

2.3.3. Essais en laboratoire ............................................................................................. 11

3. Modélisation de la stabilité .......................................................................................15

3.1. MODELE DE VERSANT ................................................................................................... 15

3.2. MODELE DE TALUS PROVISOIRE ................................................................................. 18

4. Mesures préconisées ................................................................................................21

5. Conclusion.................................................................................................................23

6. Bibliographie..............................................................................................................25

Analyse de la seconde étude géotechnique Alpes-Géo-Conseil relative au projet de complexe hôtelier de Mutigny

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Liste des illustrations

Illustration 1 : Localisation de la zone d'étude................................................................................................. 9 Illustration 2 : Interprétation globale des 4 chargements............................................................................... 12 Illustration 3 :Interprétation des 3 premiers chargements ............................................................................. 12 Illustration 4 : Interprétation globale des 4 chargements............................................................................... 13 Illustration 5 : Interprétation des 3 premiers chargements ............................................................................ 13 Illustration 6 : c’ = 0 T/m2 et φ’ = 24° nappe affleurante................................................................................. 16 Illustration 7 : c’ = 0 T/m2 et φ’ = 24° nappe à 1,5 m de profondeur .............................................................. 17 Illustration 8 : c’ = 20 T/m2 et φ’ = 15,5° nappe affleurante............................................................................ 18 Illustration 9 : Modélisation avec la nappe affleurante .................................................................................. 19 Illustration 10 : Modélisation avec une nappe à 2 m de profondeur.............................................................. 20


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1. Introduction

Dans le cadre d’un projet de complexe hôtelier au lieu-dit « Montflambert », sur la commune de Mutigny (Marne), la DREAL Champagne-Ardenne a chargé le Service Géologique Régional Champagne-Ardenne du BRGM d’analyser le rapport R1.2078.09 du bureau d’études géotechniques Alpes-Géo-Conseil relatif au « micro bassin de risque » dans lequel se situe le complexe en question. En effet, ce secteur étant classé en aléa mouvement de terrain « fort » dans le projet de PPR Côte d'Île-de-France Vallée de la Marne, donc potentiellement inconstructible, il convenait de procéder à une étude de détail pour disposer d’éléments éventuellement susceptibles de permettre une requalification de l’aléa. Le BRGM n’a pas validé telles quelles les conclusions d’Alpes-Géo-Conseil - rapport Brgm RP-57468-FR – et demandé qu’elles soient étayées par des investigations complémentaires.

Ces investigations complémentaires, réalisées par Alpes-Géo-Conseil, ont fait l’objet d’un second rapport - R2.2078.09 – que les services de l’Etat ont demandé au BRGM d’analyser afin de valider ou non ses conclusions.

La mission confiée au BRGM a consisté à :

- vérifier les investigations menées, notamment les travaux de reconnaissance doivent permettre de disposer d’une coupe géologique précise du versant et des caractéristiques mécaniques intrinsèques des formations géologiques ;

- expliciter auprès des services de l’Etat les hypothèses géotechniques retenues par le bureau ;

- évaluer les modélisations réalisées et leurs résultats en terme de constructibilité ;

- évaluer les préconisations formulées ;

- établir un bilan de l’analyse précédente afin d’aboutir à la validation ou non des conclusions du rapport.


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2. Investigations complémentaires

2.1. PÉRIMÈTRE ÉTUDIÉ

La zone étudiée a été définie lors de l’étude précédente. Le micro bassin de risque s’étend en amont et en aval de la parcelle jusqu’au replat topographique.

Illustration 1 : Localisation de la zone d'étude

2.2. PROGRAMME DES INVESTIGATIONS COMPLEMENTAIRES

Suite aux remarques formulées par le BRGM (rapport RP-57468-FR), Alpes-Géo-Conseil a procédé à un complément de sondages et à des essais en laboratoire.


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Le programme de ces investigations complémentaires a été le suivant :

- un sondage carotté de 15 m de profondeur sur la parcelle n°18 en vue de mieux apprécier la nature et la succession des formations géologiques traversées ;

- 9 sondages à la pelle mécanique ;

- 4 essais de cisaillement linéaire lent sur échantillons non remaniés et mesures pondérales.

2.3. RESULTATS DES INVESTIGATIONS COMPLEMENTAIRES

Le sondage carotté et les 9 fouilles réalisés à la pelle mécanique ont permis de mieux apprécier le contexte géologique par rapport à l’étude précédente.

Ainsi, le sondage carotté exécuté dans le « versant », dont la coupe peut être synthétisée comme suit au paragraphe 2.3.1, indique la présence, sous le recouvrement argileux de surface :

- d’environ 8 m de sable fin, boulant dès lors qu’il est saturé ou proche de la saturation ;

- des passées ligniteuses, dans ce sable, qui semble reposer sur des niveaux argileux, plus ou moins ligniteux et sableux, très peu compacts localement, faisant la transition avec le substratum marneux du secteur.

2.3.1. Sondage carotté

Sa coupe géologique synthétique s’établit comme suit :

- de 0 à 1,5 m : recouvrement argileux, caillouteux ;

- de 1,5 à 2,0 m : argile sableuse ;

- de 2,0 à 9,0 m sable fin à passées ligniteuses et rares lits d’argile (sable boulant à l’état saturé (dès 6 m)) ;

- de 9,0 à 9,8 m : argile ;

- de 9,8 à 10,4 m : sable très fin boulant ;

- de 10,4 à 10,95 m : argile à lignite ;

- de 10,95 à 11,5 m : sable très fin ;

- de 11,5 à 14,2 m : argile ligniteuse à passées argilo-sablonneuses ;

- de 14,2 à 15 m : argile à passée très peu compacte

La nappe a été rencontrée à 7,5 m de profondeur en septembre 2009.


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2.3.2. Sondages à la pelle mécanique

9 sondages à la pelle mécanique ont été effectués sur le site avec prélèvement d’échantillons non remaniés pour essais en laboratoire.

Dans la limite des profondeurs reconnues (de 3 à 4 m), les sondages T1, T6, T7, T8 et T9 se situant entre le chemin rural et l’emplacement prévu pour les bâtiments, recoupent :

- des sables fins peu compacts sous-cavant les parois des fouilles ;

- des argiles à meulières ;

- le substratum marneux pour certaines fouilles.

Les sondages T2, T3, T4 et T5 recoupent principalement les marnes avec un taux d’humidité élevé et de nombreuses venues d’eau.

On retiendra donc de ces travaux la présence dans le versant de sables fins boulants et d’argile présentant localement des passées ligniteuses.

2.3.3. Essais en laboratoire

Le prélèvement de quatre échantillons non remaniés dont trois dans le sondage carotté (EC1, EC2 et EC3) a été effectué. Le quatrième EP5 se situe dans le sondage à la pelle mécanique T5.

Les difficultés de prélèvement dans les sables boulants ont conduit le bureau d’études à faire réaliser des essais dans les passages plus cohérents. Ainsi, l’essai EC1 a été fait sur un sable limoneux et EP5 sur un sable très légèrement limoneux (appellation du laboratoire d’essais).

L’essai EC2 concerne un limon caillouteux (appellation du laboratoire d’essais) prélevé à 10,40 m de profondeur alors que la coupe de SC.1 fait état d’une argile à lignite à ce niveau.

L’essai EC3 a été réalisé sur la partie uniquement argileuse du prélèvement intact, le comportement des passées ligniteuses n’est pas connues.

Le résultat des cisaillements d’EC1 traduit mal la nature sableuse des passées boulantes et le laboratoire d’essais a eu des difficultés avec cet échantillon. En effet, les 3 premières boites donnaient un résultat qualifiant contre toute attente un sol argileux (c’ # 45 kPa, φ’ # 15°) et il a fallu rajouter une quatrième boite pour faire chuter la cohésion au profit de l’angle de frottement interne, moyennant une approximation linéaire qui n’est pas excellente (cf. illustrations ci-après). On ne sait ce qu’aurait pu donner une cinquième boite. La question se pose du pourquoi de cette quatrième boite sur cet échantillon, comme sur EP5, et pas sur les deux autres. On peut également constater que EP5, à priori argileux – et les 3 premières boites en attestaient − a été complété par une quatrième boite remettant en cause ce caractère.

Les essais ont été réalisés en condition « Consolidée Drainée », cette option est parfaitement recevable concernant l’évaluation de la stabilité du versant en l’état naturel.


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Ces essais sont, par contre, peu adaptés à la phase de chantier pour laquelle des essais en condition « non drainée » sont préférables.

Illustration 2 : Interprétation globale des 4 chargements

Illustration 3 :Interprétation des 3 premiers chargements

SC1 - EC1 8 à 9 m

y = 0.5526x + 0.25

0

50

100

150

200

250

300

0 100 200 300 400 500

Contrainte normale (kPa)

Con

train

te T

g (k

Pa)

c' = 0,25 kPa ø' = 28,9°

c' = 0 kPa ø' = 26,5°

SC1 - EC1 8 à 9 m

y = 0.2755x + 46.433

0

20

40

60

80

100

120

140

0 50 100 150 200 250 300 350

Contrainte normale (kPa)

Con

trai

nte

Tg (k

Pa) c' = 46,4 kPa

ø' = 15,4°


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Illustration 4 : Interprétation globale des 4 chargements

Illustration 5 : Interprétation des 3 premiers chargements

Les caractéristiques mécaniques intrinsèques « moyennes » adoptées par Alpes-Géo-Conseil pour ces quatre échantillons sont c’ = 13 kPa et φ’ = 24°. La valeur de φ’ dans la couche géologique 2 est bien supérieure à la valeur de φ’ prise antérieurement pour la modélisation par rétro-calage dans le rapport R1.2078.09 (13°).

T5 - EP5 1,9 m

y = 0.543x + 1.5R2 = 0.8646

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Contrainte Normale (kPa)

Cont

rain

te N

orm

ale

(kP

a)

c' = 1,5 kPa ø' = 28,5°

c' = 0 kPa ø' = 26,5°

T5 - EP5 1,9 m

y = 0.28x + 45.333

0

20

40

6080

100

120

140

0 50 100 150 200 250 300 350

Contrainte Normale (kPa)

Cont

rain

te T

g (k

Pa)

c' = 45,3 kPaø' = 15,6°


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3. Modélisation de la stabilité

3.1. MODELE DE VERSANT

Le bureau d’études a adopté les paramètres suivants :

- Couche 1 : limons argileux supérieurs : γ = 1,8 T/m3 c’ = 1 T/m2 φ’ = 20°;

- Couche 2 : sables et argiles : γ = 1,8 T/m3 c’ = 0 T/m2 φ’ = 24°,

Pour la couche 2, la valeur de 24° pour φ’ est annoncée comme étant une moyenne. Il ne peut s’agir que d’une moyenne pondérée (indépendamment du fait que 24° n’est pas la moyenne arithmétique des 4 valeurs mesurées), puisqu’elle intègre des formations différentes. EC1 et EP5 sont des sables pour lesquels la détermination de φ’ et c’a nécessité un quatrième essai (voir paragraphe 2.3.3) et un échantillon d’argile plastique (EC3) est inclus dans cette moyenne. C’est un raccourci un peu rapide dans la mesure où l’on ne dispose que d’un essai dans l’argile et de deux essais aux résultats peu convainquant dans les sables. La faible valeur adoptée pour φ’, en regard des 4 « mesurées », traduit probablement les doutes d’Alpes-Géo-Conseil quant à la représentativité de ces résultats, mais aussi une nouvelle analyse en retour du glissement des Charmières pour lequel cet angle fournit une solution acceptable lorsque la nappe est affleurante. Le problème est que ce calage est très dépendant de la position réelle de la nappe au moment du glissement, et que plusieurs couples de valeurs pour la cohésion et l’angle de frottement interne mènent au même résultat (Illustration 8).


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Illustration 6 : c’ = 0 T/m2 et φ’ = 24° nappe affleurante


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Illustration 7 : c’ = 0 T/m2 et φ’ = 24° nappe à 1,5 m de profondeur


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Illustration 8 : c’ = 20 T/m2 et φ’ = 15,5° nappe affleurante

Les valeurs prises en compte par le bureau d’études pour les caractéristiques mécaniques de la couche 2 conduisent effectivement à un facteur de stabilité proche de 2 pour le versant, ce qui est synonyme de stabilité. Bien que leur représentativité nous pose problème, nous ne pouvons en proposer d’autres au vu du contenu du rapport et laissons au bureau d’études la responsabilité de ses écrits.

3.2. MODELE DE TALUS PROVISOIRE

Le bureau d’études a adopté les paramètres suivants :

Couche 2 : sables et argiles : γ = 1,8 T/m3 c’ = 1,3 T/m2 φ’ = 24°

Seule la couche 2 est prise en compte. Pour tenir compte des caractéristiques à « court terme » de cette couche dans laquelle sont présentes des argiles, la cohésion n’est plus nulle (c’ = 13 kPa). Ceci est expliqué par le bureau d’étude, les paramètres calculés en laboratoire sont une moyenne dans les formations testées les plus défavorables.


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C’est dans ce contexte que les essais de cisaillement non drainés font défaut, car s’il est admissible que la cohésion n’est pas nulle à « court terme » il n’en reste pas moins que l’angle de frottement interne peut fortement diminuer dans ces conditions d’essais.

À titre indicatif nous avons évalué la stabilité du talus avec les caractéristiques dites « de versant ». Il n’est pas stable lorsque la nappe est affleurante (Illustration 9), il faut donc un rabattement minimum de 2 m pour celle-ci et pour que le facteur de sécurité deviennent acceptable (Illustration 10).

Illustration 9 : Modélisation avec la nappe affleurante


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Illustration 10 : Modélisation avec une nappe à 2 m de profondeur


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4. Mesures préconisées

Le bureau d’études prévoit une tranchée drainante unique le long du chemin rural situé en amont du projet. Cette tranchée peut rabattre la nappe sous la totalité du versant/talus aval à condition qu’elle atteigne le substratum de la nappe, car à défaut elle ne « tirera l’eau » que sur quelques mètres. Or rien n’indique que l’on soit en présence d’une nappe superficielle dans ce versant, et ce n’est pas l’hypothèse faite par le bureau d’études dans ses différentes simulations.

Nous affirmons donc, comme dans le rapport précédent, que le drainage par une « tranchée classique » unique n’est pas viable et qu’une solution pérenne nécessitera des travaux plus lourds tels que plusieurs tranchées a minima, la dernière étant éventuellement reliée à des éperons drainants réalisés dans le nez du talus. Mais cela reste à étudier dans le détail et dans le cadre du projet de définition.


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5. Conclusion

Cette nouvelle étude a permis d’améliorer les connaissances sur la nature lithologique des formations qui constituent le versant en amont du projet, et d’apporter quelques éléments relatifs à leur comportement mécanique.

Malgré les doutes qui subsistent sur caractéristiques mécaniques des matériaux présents sur le site, les résultats des modélisations montrent que le « versant » naturel n’est pas globalement dans un état de stabilité très précaire. Par contre, la stabilisation locale de son pied, suite aux travaux d’aménagement, passera par des travaux de drainage, et peut être de soutènement, plus lourds que ceux exposés par le bureau d’études.

Ainsi, s’il semble que le projet soit techniquement réalisable, la définition des solutions qui le rendront viables vis-à-vis de glissements de terrain amont reste entière et assujettie à d’autres phases de reconnaissances. Dans ces conditions, le coût estimatif des aménagements − critère habituellement pris en compte dans l’établissement des cartes d’aléa − n’est pas clairement établi. Pour autant, si in fine les moyens techniques à mettre en œuvre sont financièrement supportables par le Maître d’Ouvrage, le déclassement éventuel en « aléa moyen » du secteur situé en aval du chemin rural, est acceptable.


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6. Bibliographie

AlpesGéoConseil (2009) – Etude de micro bassin versant de risque – Projet hôtelier de Mutigny, R1.2078.09, 18 pages, 7 illustrations.

AlpesGéoConseil (2009) – Complément d’étude de micro bassin versant de risque – Projet hôtelier de Mutigny, R2.2078.09, 14 pages, 8 annexes.

Guide Méthodologique PPRn prévisible – édition La documentation Française


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Documents

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