COMMUNE DE SAINT-BON DEPARTEMENT DE LA SAVOIE

RECTIFICATION DU CD 91 SUR LE TERRITOIRE DE

LA COMMUNE DE SAINT-BON (73)

R.30324 RHA.4S.89 LYON, janvier 1990

par F. SABATIER

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

Service géologique régional Rhône-Alpes 29, boulevard du 11-Novembre 1918 - B.P. 6083 - 69604 VILLEURBANNE CEDEX

Tél.: 78.89.72.02

SUR LE

R.30324

RECTIFICATION TERRITOIRE

RHA--4S-89

DE LA DU CD 91

COMMUNE DE SAINT-

LYON,

-BON

janvier

(73)

1990

R E S D M E

Dans le cadre du projet de rectification d'un lacet du CD 91, en amont du chef-lieu de Saint-Bon (73), le Service géologique régional Rhône-Alpes du BRGM a procédé, à la demande de la Mairie de Saint-Bon et du Département de la Savoie, à un examen géotechnique de la zone de travaux, afin de définir les différentes contraintes d'aménagement liées au sol.

Les travaux de reconnaissance ont consisté en l'exécution de :

- 2 sondages pressiométriques de 8 mètres de profondeur ; - 4 profils sismiques de 30 mètres de linéaire chacun.

Un essai d'identification et de comportement (cisaillement linéaire en système non consolidé non drainé) a également été réalisé afin d'apprécier le comporte-ment géomécanique des matériaux de recouvrement.

A l'issue de cette campagne, il s'avère que les terrassements projetés affectent essentiellement les formations meubles superficielles constituées de colluvions et d'éboulis plus ou moins consolidés.

Par conséquent, les dispositions constructives suivantes sont préconisées pour la réalisation des talus en déblai :

- talus non soutenu : profilage à 2V/3H avec banquette intermédiaire de 2/3 m de largeur pour des hauteurs supérieures à 8 m ;

- si nécessaire, afin de limiter l'emprise des terrassements, confortement du talus aval de la piste de ski par ouvrage de soutènement ou clouage (un dimensionnement de principe est proposé).

La mise en place d'un dispositif de collecte et d'évacuation des eaux de ruissellement (caniveau, traversée de piste» descente d'eau, .,.) s'avère indispensable.

Une pente de 2V/3H peut égalenent être retenue pour la constitution des remblais.

Au droit du passage supérieur pour skieurs, la position du substratum schisteux permet d'envisager un mode de fondation par semelle filante assise vers -2 m de profondeur/niveau de chaussée final,

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

Ce rapport contient 11 pages de texte et 6 annexes.

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

1 - INTRODUCTION

2 - MOYENS MIS EN OEUVRE POUR LA RECONNAISSANCE DU SITE

3 - RESULTATS OBTENUS

3.1 - Sondages pressiométriques

3.2- Prospection géophysique

3.3 - Essais en laboratoire

3.4- Synthèse

4 - MODALITES DE TERRASSEMENT

4.1 - Stabilité des talus de déblai

4.2 - Stabilité des remblais

4.3 - Recommandations générales

6 - FONDATION DU PASSAGE SKIEUR

7 - CONCLUSION

Liste des annexes

Annexe I - Plan de situation générale du site

Annexe II - Plan d'implantation des sondages

Annexe III - Profils géotechniques

Annexe IV - Diagrammes pressiométriques

Annexe V - Courbes dromochromiques

Annexe VI - Résultats des essais de laboratoire

- 1 -

1 - INTRODUCTION

La Commune de Saint-Bon-Tarentaise et le Département de la Savoie, envisagent un réaménagement du CD 91 au niveau de l'embranchement de la route d'accès au hameau de la Jairaz (cf plan de situation générale du site en annexe I).

Outre la rectification du lacet existant, cette opération prévoit également la construction d'un passage supérieur pour skieurs.

Un premier projet a été établi à cet effet par la DDE de la Savoie. Les travaux envisagés nécessitent d'importants terrassements et la réalisation de talus de déblai de grande hauteur (H > 10 m).

Une étude géotechnique a donc été confiée au Service géologique régional Rhône-Alpes du BRGM, afin d'appréhender les différentes contraintes d'exécution liées au sous-sol (conditions d'extraction des matériaux, dimensions admissibles des talus de déblai, ...) et de définir un ensemble de dispositions constructives appropriées (dispositif de soutènement éventuel, mode de fondation pour la galerie routière, . . . ) .

2 - MOYENS MIS EN OEUVRE POUR LA RECONNAISSANCE DU SITE

Dans cette perspective, deux types d'investigation in situ ont été engagés :

- une prospection géophysique par sismique réfraction, visant essentiellement à caractériser les épaisseurs de recouvrement et la position du substratum rocheux dans les zones concernées par les terrassements de grande ampleur ;

- une reconnaissance ponctuelle par forages destructifs et essais pressiomé-triques, destinée à apprécier les propriétés géomécaniques des formations présentes sur le site, au droit de l'emplacement prévisionnel de l'ouvrage (passage skieurs).

Par ailleurs, afin d'optimiser le dimensionnement des talus de déblai, un échantillon de sol a été prélevé pour analyse en laboratoire. Ce dernier a été soumis à des essais d'identification (détermination de la teneur en eau, de la densité sèche et humide, analyse granulometrique) et de comportement (essai de cisaillement linéaire en système non consolidé non drainé).

L'implantation des sondages ainsi que la zone de prélèvement de l'échantillon, sont précisées en annexe II,

- 2 -

3 - RESULTATS OBTENUS

3.1 - Sondages pressiométriques

Les diagrammes pressiométriques de l'annexe IV font apparaître, pour chaque niveau considéré :

- la pression limite, PI, pression de rupture du terrain soumis à une charge uniforme croissantes ;

- le module pressiométrique, E, module de distorsion du terrain, mesuré dans un champ de contrainte déviatorique et caractérisant la phase pseudo-élastique.

Les coupes obtenus s'inscrivent parfaitement dans le contexte géologique du site. On retrouve successivement :

- une couche de recouvrement constituée par des éboulis et colluvions (mélange de blocs rocheux et d'une matrice argilo-sableuse) ;

- un substratum schisteux altéré en tête, représentatif de l'assise dite "de Courchevel".

La formation superficielle d'une épaisseur d'environ 5/6 mètres, se caractérise par une forte hétérogénéité géomécanique. On rencontre en effet des modules pressiométriques inférieurs à 10 MPa et une pression limite ne dépassant pas 1,5 MPa vers 5 mètres de profondeur au droit de SI, alors que ces mêmes valeurs sont respectivement supérieures à 20 MPa et 2,5 MPa dès les premiers mètres d'investigation au droit de S2.

Le substratum schisteux présente quant à lui un module pressiométrique compris entre 15 et 35 MPa dans sa tranche superficielle très altérée (pression limite > 2,5 MPa), atteignant 60 MPa dès - 3 m/toit de la couche.

Le niveau d'eau relevé en fin de sondage, au droit de SI, se situait à -7,80 m/ TN.

Toutefois, ces forages ont été exécutés en période d'étiage et il est fort probable que ce niveau varie au cours de l'année, notamment lors de la fonte des neiges.

Aucune venue d'eau n'a été décelée lors de la réalisation de S2.

- 3 -

3.2- Prospection géophysique

Les courbes dromochromiques sont rassemblées en annexe V. Elles permettent de distinguer quatre niveaux sismiques :

- vitesses voisines de 200 m/s (épaisseur * 1,00 m) : formation superficielle décomprimée, constituée de terre végétale et de colluvions aérées ;

- vitesses comprises entre 600 et 1200 m/s (épaisseur très variable): formation meuble à blocs, peu consolidée et non saturée ;

- vitesses comprises ente 1400 et 1800 m/s : même formation plus compacte et/ou saturée, ou - notamment pour la marge supérieure - substratum schisteux très altéré ;

- vitesses supérieures ou égales à 2500 m/s : substratum rocheux compact.

3.3 - Essais en laboratoire

Le cahier récapitulatif des essais fait l'objet de l'annexe VI. Les principaux résultats obtenus sont les suivants :

- poids volumique humide Yh = 18 kN/m3 ; - poids volumique sec Yd = 17,5 kN/m3 ; - teneur en eau W = 3,5 %.

Compte tenu du caractère très hétérogène des matériaux, il n'a été possible de pratiquer des essais de cisaillement que sur la seule fraction fine.

Les valeurs ci-dessous ont alors été obtenues :

- cohésion c = 0 kPa ; - angle de frottement interne $ = 28".

Etant donné qu'en général les terrains rencontrés sont plus grossiers (donc plus frottants), cette valeur de n'est pas tout à fait représentative et doit être majorée.

Par ailleurs, l'échantillon examiné a été prélevé dans une zone particulière-ment bien drainée, puisque située à faible profondeur, à mi-hauteur d'un talus de déblai. Il est donc vraisemblable que la cohésion des sols plus éloignés de la surface soit également plus élevée.

- 4 -

En considérant les résultats précédemment obtenus sur des matériaux analogues, nous nous proposons de retenir pour la suite de l'étude :

à court terme : C = 20 kPa à long terme : C = 5 kPa 0 = 25° = 30°

Une analyse de stabilité des talus existants, effectuée à l'aide des abaques de Hoek, permet dans ce cas de s'assurer que les caractéristiques prises en compte à long terme demeurent significatives. On obtient en effet pour le talus situé en partie inférieure du profil 8 (cf plan DDE n" 3, réf. S10, de décembre 1988) un coefficient de sécurité au glissement voisin de 1,2.

3.4- Synthèse

A l'issue de cette campagne de reconnaissance, cinq catégories de sols peuvent donc être répertoriées :

1-les formations superficielles décomprimées (terre végétale et matériaux aérés) V = 200 m/s

2-les éboulis ou colluvions peu consolidés 0,7 < PI < 1,5 MPa 6 < E < 10 MPa V * 1200 m/s

3-les éboulis ou colluvions consolidés PI > 1,5 MPa 10 < E < 30 MPa

V * 1400 m/s

4-le substratum schisteux très altéré PI > 2,5 MPa 30 < E < 40 MPa

V = 1700-1800 m/s

5-Le substratum schisteux compact PI > 2,5 MPa E > 60 MPa

- V > 2500 m/s

L'ensemble des résultats obtenus a permis "d'habiller" les trois profils géotechniques figurant en annexe III. Il s'agit des coupes 6 et 7 du document DDE n° 4, référence S10, de décembre 1988.

Si l'on considère ces profils, il apparaît que :

- le substratum rocheux n'affleure en aucun endroit de la zone concernée par les travaux ;

- l'épaisseur des formations meubles de surface varie considérablement mais n'est jamais inférieure à 4,50 mètres ;

- l'essentiel des matériaux affectés par les terrassements, est constitué par les éboulis et colluvions.

- 5 -

4 - MODALITES DE TERRASSEMENT

Comme indiqué au paragraphe précédent, la quasi-totalité des déblais seront réalisés au sein de matériaux de vitesse sismique inférieure à 1700 m/s.

Si l'on se réfère aux tables de rippabilité usuelles, il s'agit là de forma-tions aisément extractibles aux engins à lame (pelle-bouteur).

Il pourra s'avérer toutefois nécessaire de procéder localement au fractionne-ment à l'explosif des blocs de fort volume.

4.1 - Stabilité des talus de déblai

L'avant-projet détaillé prévoit la réalisation de talus de déblai selon une pente de 1V/1H. Sur la base de ces hypothèses constructives, un examen de stabilité a été réalisé à l'aide du logiciel de calcul TALREN, en considérant les profils les plus critiques du tracé, à savoir les profils 6 et 7.

Au droit du profil 7, le talus de déblai se trouvant entièrement au sein des formations meubles de recouvrement, les caractéristiques mécaniques de long terme définies au chapitre 3.3 ont été retenues comme paramètres de sol.

Les résultats obtenus dans ce cas s'avèrent très défavorables puisque les coef-ficients de sécurité minimum vis à vis de la rupture s'élèvent à :

- 1,05 pour les glissements semi-profonds ; -1,15 pour les ruptures profondes ;

valeurs largement inférieures aux valeurs limites communément admises de 1,5 voire 1,3.

1.15 1.03

- 6 -

La recherche d'un état d'équilibre satisfaisant conduit alors à préconiser les dispositions constructives ci-dessous.

• Dans le cas de talus non soutenu, talutage à 2V/3H, avec réalisation d'une banquette intermédiaire de 2/3 mètres de largeur pour les hauteurs supérieu-res à 8 mètres.

Le coefficient de sécurité minimum est alors supérieur à 1,3.

Toutefois, comme l'on s'en aperçoit sur la figure III.1, la mise en oeuvre de cette solution entraîne un accroissement notable du volume de matériaux à terrasser.

Ainsi, et afin de conserver le tracé de piste actuel, il pourrait être avantageux d'entreprendre des travaux de confortement sur le talus de déblai inférieur.

• Confortement de talus.

Ce confortement pourrait être assuré

- par un ouvrage de soutènement classique (mur poids, mur cellulaire) érigé en pied de déblai, permettant un reprofilage à 2V/3H de la partie non soutenue du talus.

2m

2m

2V/3H Piste

^\2v/3M \

•tv/f//\

- 7 -

par renforcement du terrain en place au moyen d'ancrages passifs. Cette solution était probablement plus intéressante dans le cas de talus de grande hauteur (H > 6 m).

ZV/3M

2m

Zm

zone renforcée par clouage

Un dimensionnement de principe a été effectué pour ce dernier cas de figure, en considérant des inclusions de type HA Fe 40

- 8 -

Par ailleurs, afin d'assurer la stabilité locale du talus, un épinglage secon-daire ainsi que la réalisation d'un parement en béton projeté, s'imposent. On obtient donc le maillage définitif ci-dessous :

Vue en élévation

2m

2m

1

+ - — ^ ~+

2/77 .J.

t + 1m

1.50 m

3 m

+ 0 32 HA FefO dm

+ ^ 0 32 HA FeW 6m

-|- 0 32 HA FeW 6 m

0 25 HA Fe W longueur 2 m

Au cas où cette solution serait mise en oeuvre, des essais d'arrachement devront être réalisés afin de pouvoir effectuer le dimensionnement définitif des inclusions.

Remarque. Au droit du profil 6, des dispositions constructives identiques peuvent être adoptées.

1,38

Toutefois, une inconnue subsiste quant à la position du substratum au voisinage de ce profil. Si ce dernier était localement atteint lors des travaux de terrassement, un talutage de 1V/1H à 3V/2H pourrait être mis en oeuvre, sous réserve d'un examen des discontinuités structurales du massif.

- 9 -

4.2 - Stabilité des remblais

Le talutage initialement prévu pour la constitution du remblai (2V/3H) permet-tra de s'affranchir de tout problème d'instabilité, Toutefois, compte tenu de la pente du sol de fondation (notamment au débouché du passage skieur), l'exé-cution de redans d'encastrement s'avère impérative pour assurer une assise convenable.

4.3 - Recommandations générales

Les talus de déblai projetés risquent de représenter de larges surfaces de ruissellement. La réalisation d'un caniveau en pied de talus supérieur permet-tra de recueillir ces eaux de surface qui pourront ensuite être évacuées, au moyen de traversées de piste et de descentes d'eau, jusqu'au réseau de collecte de la voirie. Ceux-ci devront être régulièrement espacés, afin d'éviter une concentration des eaux dans certains secteurs du tracé.

La végétalisation rapide des talus contribuera également à améliorer la tenue de ces derniers.

6 - FONDATION DU PASSAGE SKIEUR

La relative proximité du substratum rocheux au droit de la partie amont de l'ouvrage, incite à s'orienter vers un mode de fondation par semelle filante assise en tête des schistes vers - 1,50 m/- 2,00 m de profondeur par rapport au niveau de chaussée final.

Dans le cas d'un semelle de 0,80 m de large, le taux de travail admissible s'élève à :

- q^a =1,10 MPa pour une charge résultante verticale centrée ; - q»d = 0,75 MPa pour une charge résultante centrée, inclinée à 15"/verticale ; - q=i

- 10 -

Par conséquent, et afin de tenir compte de l'hétérogénéité constatée en profon-deur au sein de cet horizon, les caractéristiques mécaniques ci-dessous ont été considérées :

10 MPa PI = 1,5 MPa

On obtient, dans ce cas, au taux de travail admissible de :

-0,7 MPa pour une charge résultante verticale centrée ; -0,5 MPa pour une charge résultante centrée et inclinée à 15' -0,35 MPa pour une charge résultante centrée et inclinée à 25'

Le tassement absolu correspondant à une surcharge de 0,5 MPa s'élève à 1 cm (il est alors négligeable au droit de la semelle amont).

environ

Si, compte tenu des descentes de charge prévisionnelles, ces dispositions constructives ne permettaient pas d'assurer la pérennité de l'ouvrage, la réalisation de fondations semi-profondes pourrait alors être entreprise afin d'asseoir ce dernier en tête des schistes consistants (soit vers - 3,50/4,00 m par rapport au niveau de chaussée final).

Des puits courts de 1,50 m x 1,50 m, permettraient d'obtenir un taux de travail admissible similaire à celui déterminé au droit de la semelle amont.

Remarque

Lors du dimensionnement final des fondations, il conviendra de prendre en compte la pression exercée par les terres remblayées à l'amont de l'ouvrage. En l'absence de renseignements plus précis sur la structure de la galerie routière (fonctionnement en portique rigide ?), il n'est pas possible au stade actuel de l'étude d'intégrer ce paramètre, seul l'ordre de grandeur de la valeur de l'ef-fort de poussée a donc été déterminé. Celui-ci s'élève à 150 kN/ml d'ouvrage. Ce résultat s'entend pour un talus non chargé en tête. S'il s'avérait que des surcharges significatives soient susceptibles d'être appliquées (passage d'engins, ... ), il conviendrait d'en tenir compte dans la détermination de la poussée.

- 11 -

7 - CONCLUSION

Au terme de cette étude, les différents principes constructifs susceptibles d'être appliqués dans le cadre du projet de rectification du CD 91 à l'amont du chef-lieu de Saint-Bon, ont pu être définis.

La principale contrainte d'aménagement réside dans la stabilité des talus de déblai en amont et à l'aval de la piste de ski.

Toutefois, compte tenu de la forte hétérogénéité des formations superficielles, une attention particulière devra également être apportée à l'examen des fonds de fouille des fondations de la galerie routière. Si nécessaire (présence de lentilles argileuses), une purge et une substitution avec du gros béton devront être effectuées.

Il conviendra de même de signaler toute anomalie relevée lors de l'exécution des travaux (venue d'eau importante, éboulement lors des terrassements, ... ), afin que son incidence éventuelle sur le projet puisse être examinée.

Nous restons à la disposition du maître d 'ouvrage pour fournir toute précision complémentaire qu'il pourrait souhaiter au sujet de ce rapport.

A n n e x e I

PLAN DE SITUATION GENERALE DU SITE

Annexe 1

CARTE DE SITUATION ECHELLE 1/25 000

,ï*r, «*£* ( -Zr L-, L fi

^ 1/ nn

R 3032V RUA 4S 89

A n n e x e II

PLAN D'IMPLANTATION DES SONDAGES

Annexe Z

L£G£A/Q£.

Sondage préssiom étriqué

26 25 jT j_ Q Profit sism/que

R 3032 V RHA VS 39

A n n e x e III

PROFILS GEOTECHNIQUES

Annexe 31

PROFIL 7

Profil si s mi que Zt-ZZ

Profil sismique 23-24

Limite d'investigation

Légende

Terrain naturel initial

Variante projet BRGM

Avant projet détaillé

Projet BRGM

légende des figurés géologiques annexe 3 3

Limite d'investigation

1H00m/S \o/

Annexe 3z

PROFIL 6

Légende

Terrain naturel initial

Axe piste de ski

Profil s/sm/qt/e 2625

2000 m/s Limite d'investigatioi

Avant projet détaillé

Projet BRGM

légende des figurés géologiques annexe 33

Profil sismique 2728

Chaussée actuelle

d'investigation

0 Z l/m t__i i I_I

R 3032U RHA US 89

légende

w. 4 *•

ES

Formations superficie/les décomprimées

Colluvions

Co/fuv/ons consolidés

à Substratum schisteux

U m

Annexe 3-3

PROFIL EN LONG DANS L'AXE

DE LA PISTE DE SKI

SI (projeté)

27 (projeté)

116.00

R 30 32V RM A US 89

A n n e x e IV

DIAGRAMMES PRESSIOMETRIQUES

9 w Réf. BSS B.R.GM.

ANNEXE lV

DOSSIER ; ££ Bon Tarenta/se

BRGM

SONDAGE n° 1 X: Y: Z•. 109.91 Exécuté le : 12.1989

E pf Pi po

Module de déformation Pression de fluage Pression limite Pression horizontale des terres au repos

§E ««-o —

a.

COUPE LITH0L06I0UE tllUJ Avancement :t(s)/20cm

Module E: bar

Av: 20s 40» 60» 80»

E: 200 400 600 BOO

Pf bar

/cm2

Pi bar

/ c m 2

po bar

/ c m 2

pl-po bar

/ c m 2

Réf. B S S B.R.GM.

ANNEXE IV

DOSSIER : Sa. Bon Tarentaise

BRGM

SONDAGE n° 2 E Pf Pi

Module de déformation Pression de fluage Pression limite

Z : 110,51 Exécuté le: 1Z.1969 po: Pression horizontale des terres au repos

SB

Q.

C O U P E LITHOLOGIQUE _2

A n n ex e V

COURBES DROMOCHROMIQUES

STBONTARENTAISEfM V S

!i" .;•:.::;.:!i!:iiiii:;ii!i!illliiiliili!ii;ii;!ili!ii:i:i:i|:i!!|l!ll|ii!!iP|!i! P R O S P E C T I O N S I S M I Q U E Il I jli!||!|l I jlll

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121 -- 1351 m/S 1732 m/S

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iRENTAISE il ! I l I ST BON TARENTAISE ? t

illliilli^liiliiilllllliiiiliillilillljl PROSPECTION SISMIQUE

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A n n e x e VI

RESULTATS DES ESSAIS DE LABORATOIRE

ETUDE : ST. BON TARENT A/SE SONDAGE OU PUITS : PROFONDEUR : IDENTIFICATION :

Référence :

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