DDE DE LÀ SAVOIE

RECONNAISSANCE DES SOLS DE FONDATION AU DROIT DE LA FUTURE MAISON DE RETRAITE

A SAINT-MICHEL-DE-MAURIENNE (73)

R.30871 RHA.4S.90 LYON, mai 1990

par P. CHALIVAT

et M. MESSIN

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

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

Tél.: 78.89.72.02

DDE DE LA SAVOIE

RECONNAISSANCE DES SOLS DE FONDATION AU DROIT DE LA FUTURE H.A.P.A.D.

à SAINT-MICHEL-DE-NAURIENNE (73)

R.30871.RHAAS.90 MAI 1990

RESUME

A la demande de la D.D.E. de la Savoie, le B.R.G.M., Service Régional Rhône-Alpes, a procédé à une

reconnaissance des sols au droit de la future M.A.P.A.D. à Saint-Michel-de-Maurienne. Celle-ci a

consisté en :

- une cartographie des affleurements rocheux sur le site,

- la réalisation de 4 sondages avec essais pressiométriques et identification des matériaux ren­

contrés.

Ces sondages ont confirmé l'absence d'anciennes galeries souterraines au droit du bâtiment dans la

tranche de terrain reconnue.

Les essais pressiométriques ont permis de définir le mode de fondation :

- dans la partie Est du bâtiment, pour des descentes de charges de 8, 12 et 26 T/ml, on réalisera

des puits ancrés d'au moins 0.80 m dans les schistes sains caractérisés par une pression limite

supérieure à 25 bars ;

- dans la partie Ouest (descentes de charge : 15 T/ml) où les appuis seront en partie figés dans

un remblai d'une hauteur maximale de 6 m, deux solutions sont envisageables :

a - puits de section rectangulaire qui pourront reprendre les actions de poussées dues au

remblai ;

a - puits de section carrée repris dans des murs de refend parallèles au grand axe du bâtiment

et dont la partie inférieure épouserait la topographie du substratum rocheux.

Ces deux solutions (a et b) imposent :

- l'exécution d'une dalle portée dans cette partie du bâtiment pour le niveau R0 ;

- un phasage d'exécution du remblai adapté au bétonnage des appuis. Le compactage devra être

réalisé avec soin au voisinage de ces ouvrages.

Un drainage périphérique du bâtiment est indispensable afin d'éviter la création d'une barrière

artificielle aux écoulements.

Réalisation de l'étude P. CHALIVAT, H. MESSIN

Dessin JF. RIEUX

- 1 -

SOMMAIRE

Pages

1 - INTRODUCTION 3

2 - DONNEES DISPONIBLES ET MOYENS COMPLEMENTAIRES MIS EN OEUVRE

POUR UNE RECONNAISSANCE SPECIFIQUE DU SITE 3

3 - RESULTATS DES INVESTIGATIONS 5

4 - MODE DE FONDATION ENVISAGEABLE ET MODALITE D'EXECUTION DU REM­

BLAI DANS LA PARTIE OUEST 7

4.1 - Mode de fondation 7

4.2 - Recommandations pour l'exécution du remblai dans la

partie Ouest 9

5 - CONCLUSION 11

- 2 -

- LISTE DES FIGURES -

Figure 1 : Localisation du projet.

Figure 2 : Configuration de la partie ouest de la structure.

- LISTE DES ANNEXES -

Annexe 1 : Carte des risques d'effondrement potentiels (selon rapport BRGM

78 SGN 072 JAL).

Annexe 2 : Résultats de la campagne de reconnaissance effectuée par le

CETE (1980).

Annexe 3 : Résultats de la campagne de reconnaissance effectuée par le

BRGM (1990).

Annexe 4 : Plan d'implantation des sondages, localisation des affleure­

ments rocheux.

Annexe 5 : Dimensionnement des fondations.

- 3 -

1 - INTRODUCTION

A la demande de la DDE de la Savoie (Chambéry), le B.R.G.M., Service

Rhône-Alpes, a réalisé une reconnaissance des sols de fondation au droit de la

future Maison de Retraite de Saint-Michel-de-Maurienne (cf. figure 1). Les

objectifs de la présente étude sont les suivants :

- définir le mode de fondation compatible avec le projet ;

- préciser les contraintes d'exécution induites par ce mode de fondation,

notamment dans la partie ouest du bâtiment où la structure est en partie

incluse dans un massif de remblai d'une hauteur de 6 mètres environ. Les

caractéristiques de ce remblai (matériau, géométrie, mode de réalisation)

devront être également définies ;

- étudier la possibilité d'existence de galeries minières réalisées pour

exploiter l'anthracite au début du siècle.

L'étude de faisabilité pour la route d'accès à la future maison de retraite

a fait l'objet d'un rapport distinct (n°R 30687 RHAts 90)

2 - DONNEES DISPONIBLES ET MOYENS COMPLEMENTAIRES MIS EN OEUVRE POUR UNE RECON­

NAISSANCE SPECIFIQUE DU SITE

Un ancien projet de lotissement sur le même site avait nécessité en 1978 la

réalisation d'une étude de sol par le CETE (rapport F/M 12742) ainsi qu'un

examen des risques potentiels d'instabilité liés à la présence d'anciennes

galeries d'exploitation d'anthracite (BRGM, rapport 78 SGN 072 JAL).

Les annexes 1 et 2 présentent les principaux résultats de ces deux études

avec respectivement :

- la carte des risques des effondrements potentiels (BRGM 1978) ;

- les résultats des sondages pressiométriques W1, W2, W3, W4 et W5 effectués

par le CETE en 1980.

CARTE DE SITUATION Echelle 1/25 000

- 5 -

Concernant le bâtiment lui-même, le cabinet d'architecte C.P.R. de Grenoble

a mis à notre disposition :

- un plan masse à 1/200 du projet au stade A.P.S. avec la topographie

actuelle ;

- deux coupes à 1/100 du bâtiment, référencées élévation Est et élévation

Ouest.

- un plan à 1/100 figurant les descentes de charge prévues.

Pour préciser la nature des terrains au droit du projet actuel, et connaître

leurs caractéristiques mécaniques, les investigations suivantes ont été réali­

sées :

* le positionnement des zones d'affleurements rocheux sur une carte à 1/200

du site ;

* 4 sondages destructifs d'une profondeur de 6 mètres environ avec identifi­

cation des terrains rencontrés, enregistrement des paramètres de forage et

essais pressiométriques tous les mètres.

3 - RESULTATS DES INVESTIGATIONS

Les annexes 1,2, 3 et 4 présentent les données recueillies ; on retiendra

les points suivants :

. d'un point de vue général, le terrain qui nous intéresse est constitué par

une alternance de bancs gréseux épais de plusieurs mètres et de niveaux

schisteux d'épaisseur variable pouvant atteindre 15 à 20 m, dans lesquels

des veines de charbon ont été exploitées au début du siècle. Les bancs

gréseux très compacts apparaissent comme des ressauts dans la topogra­

phie ; leur agencement a été reporté sur la carte de l'annexe 4. Schistes

et grès présentent une structure homogène sur l'ensemble du site avec une

orientation des couches sensiblement Nord-Sud et un pendage de 70 à 90°

vers l'Est ;

- 6 -

. les sondages effectués en 1990 ainsi que ceux de 1978 ne font apparaître

aucun vide sur l'emprise du projet actuel, pouvant correspondre à une

ancienne galerie d'exploitation. La carte des risques d'effondrements

possibles (annexe 1) situe la parcelle dans une zone "sans risque"

d'effondrement. Sur l'ensemble du site, seules deux bandes de terrain

peuvent paraître suspectes parce que l'on observe une couverture meuble

continue (cf. carte des affleurements rocheux, annexe 5). En revanche, sur

la partie centrale au droit du bâtiment, les affleurements rocheux sont

presque continus ; par conséquent, la structure est positionnée dans des

terrains où même s'il y avait cavité, elle ne pourrait pas s'étendre très

largement. Ces différents éléments convergent et permettent de conclure

sur la très faible probabilité d'occurrence de vide dans la tranche de

terrain intéressée ;

. les terrains meubles argilo-limoneux qui constituent les formations super­

ficielles sont d'épaisseurs variables (2.3 m en SP1 et SP2, 3.2 m en

SP4 bis) ; ce recouvrement ne devrait pas cependant excéder 3.5 m dans la

partie ouest du site. Le passage entre terrain meuble de surface et subs-

tratum rocheux se fait par l'intermédiaire d'une couche de matériaux alté­

rés (schiste altéré à passées argilo-limoneuses) pouvant atteindre une

épaisseur de 2 mètres (SP4 bis) ;

. grâce aux essais pressiométriques, on a obtenu les caractéristiques

géomécaniques de ces différents horizons :

Terrains meubles de | Module près- | Pression | Pression | |

recouvrement | siométrique | limite | de fluage | E»p, = a |

| de déformation| | | |

| (E) bars | (PI) bars | (Pf) bars | |

Terrain argilo-limo-| 10 < E < 127 |1.3<PI<16.7|0.7 <Pf<9 | 7.7< a <12.9 |

neux de recouvrement! I I I |

Rocher altéré | 74 < E < 365 18.6 < PI< 21.514.4 < Pf <15| 13.7< a <17 |

Rocher sain |1150 < E < 2900| PI > 25 | Pf > 15 | a > 30 |

- 7 -

Les terrains argilo-limoneux de recouvrement présentent des résistances

mécaniques très hétérogènes qui peuvent descendre jusqu'à 0.7 bar ; de

nature compressible, ils ne peuvent en aucun cas constituer une assise

satisfaisante de fondation compatible avec les descentes de charge

fournies (8 à 25 T/ml). De même, la couche de schiste altéré se carac­

térise par une importante variabilité des propriétés mécaniques surtout

visible au niveau du module de déformation (E) ;

dans les sondages SP1 et SP2, des venues d'eau ont été repérées à l'inter­

face entre schiste altéré et substratum sain. La différence de perméabi­

lité probable entre les deux formations peut expliquer la présence d'écou­

lements diffus à leur limite commune ; l'existence d'un niveau statique

permanent est cependant improbable compte tenu de la nature et de l'orga­

nisation spatiale des terrains rencontrés. Un drainage périphérique du

bâtiment sera cependant indispensable afin d'éviter la création d'une

barrière artificielle aux écoulements.

4 - MODE DE FONDATION ENVISAGEABLE ET MODALITE D'EXECUTION DU REMBLAI DANS LA

PARTIE OUEST

4.1 - Mode de fondation

4.1.1 - Pour la partie Est de la structure

Il sera nécessaire d'adopter un mode de fondation par puits fondés au rocher

sain caractérisé par une pression limite minimum de 25 bars. Ces puits de

section carrée seront repris par des longrines de liaison d'axe Nord-Sud. Les

dimensions de ces appuis seront fonction des descentes de charges ; la capacité

portante du schiste sain (qa) sera de 110 T/m2 ; en considérant un substratum

horizontal (cf. annexe 5), on obtient ainsi dans ce cas :

. murs chargés à 8 T/ml : qa x (B x B) =

°P

- 8 -

où n : nombre d'appuis ;

B : largeur de la fondation

Largeur du bâtiment : 16 m

avec n = 4 B = 0 . 6 m p

. murs chargés à 12 T/ml : B

. murs chargés à 26 T/ml : B

4.1.2 - Pour la partie Ouest de la structure (charge de 15 T/ml) :

. le dimensionnement des fondations pour les murs chargés à 15 T/ml est

explicité dans l'annexe 5 ; la structure est dans cette partie construite

sur une zone en remblais. Pour minimiser les actions de poussée du remblai

et bien adapter le mode de fondation aux conditions géologiques locales

(pente du substratum rocheux, altération des schistes), il est préférable

de construire les fondations préalablement à la mise en place du remblai,

(voir figure 2 pour le détail de cette zone).

Dans ces conditions, deux possibilités existent :

a - fondations par puits isolés, de section rectangulaire, soumis aux

actions de poussée du remblai :

. mur F1

. mur F2-F3

b - fondations par puits repris par des murs de refend parallèles au grand

axe du bâtiment.

Dans ce cas, on peut négliger les actions de poussées du remblai.

Se référer à l'annexe 5 pour le détail du dimensionnement qui prend en

compte une diminution de la capacité portante des schistes lorsque la pente du

= 0.7 m avec n = 4 P

= 1.0 m avec n = 4 P

- 9 -

substratum affecte le bulbe de contrainte sous la fondation (fondation sur

pente).

On a supposé en a et b que les charges des dalles de niveau 0 étaient

reprises par les appuis des murs F1, F2-F3 et F4.

4.1.3 - Tassements

Les tassements induits pour les fondations préconisées ici seront négligea­

bles si l'on prend soin d'assurer un ancrage minimum de 0.8 m dans les schistes

sains, compte tenu des modules de déformations obtenus au pressiomètre. Par

contre, dans la zone ouest, des tassements centimétriques sont à prévoir dans

les formations limoneuses de surface, sous l'action de surcharge du remblai.

4.2 - Recommandations pour l'exécution du remblai dans la partie ouest

l'emploi de matériaux sablo-graveleux propres permettra d'assurer une

bonne tenue à long terme du remblai ; l'utilisation des matériaux

terrassés schisteux est déconseillée;

sa pente aval devra être de 3H pour 2V (environ 30°) ; des redans d'en­

castrement de largeur 1 m assureront une meilleure stabilité (cf. figure

2) ;

la mise en oeuvre du remblai se fera par couche de 0.40 cm compactée à

98 % de l'optimum Proctor déterminé par essais préalables en laboratoire.

L'utilisation de dames vibrantes sera nécessaire pour les zones contiguës

aux ouvrages en béton pour assurer l'homogénéité du remblai ;

le drainage périphérique du bâtiment devra être adapté à la géométrie du

remblai.

Figure Z

Configuration de la partie

ouest de la structure

Ech. 1/100

W F2-F3 15T/mê

F4-F5 -fsr/me

--vo

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Us I

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— 31

—30

—29

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- 11 -

5 - CONCLUSION

Les reconnaissances par sondages menées au droit de la future MAPAD de

Saint-Jean-de-Maurienne ont permis de définir le mode de fondation du bâtiment.

La solution par puits carrés ancrés dans les schistes sains (P, > 25 bars) est

conseillée. Pour les fondations concernant la partie ouest des bâtiments

(descentes de charge de 15 T/ml), l'ancrage devra être augmenté pour tenir

compte des variations latérales de faciès et de la pente du substratum rocheux.

Cette zone correspondant de plus à une partie remblayée, d'une hauteur maximale

de 6 m, on a proposé deux solutions qui prennent en compte l'interaction entre

fondation et remblai.

. Fondation par puits repris par des murs de refend parallèles au grand axe

(E-W) du bâtiment.

. Fondation par puits rectangulaire isolé reprenant les actions de poussées

du remblai.

Ces deux solutions nécessitent :

- la réalisation d'une dalle portée au niveau R0 ;

- le remblai devra être mis en oeuvre en fonction du phasage de réalisation

des appuis ;

- la stabilité du remblai sera améliorée par des redans d'ancastrement.

Dans la partie Nord-Est du bâtiment, les poches de terrains argilo-limoneux

compressibles devront être éliminées et remplacées par des matériaux sablo-

graveleux légèrement compactés.

De façon générale, lors des terrassements, les fonds de fouilles devront

être vérifiés par un géotechnicien afin d'adapter les fondations, si nécessaire,

aux conditions particulières locales dans le cas où des hétérogénéités n'au­

raient pas été mises en évidence par les forages.

Aucun vide pouvant correspondre à une ancienne galerie souterraine n'a été

rencontré en forage. Par conséquent, la présence de galeries au droit du projet

est improbable dans la tranche de terrain reconnue.

A N N E X E 1

CARTE DES RISQUES D'EFFONDREMENT POTENTIELS

(SELON RAPPORT BRGM 78 SGN 072 JAL)

A N N E X E 2

RESULTATS DE LA CAMPAGNE DE RECONNAISSANCE EFFECTUEE PAR LE CETE

- 1980 -

(Situation des sondages annexe 4)

MINISTERE DE L'ENVIRONNEMENT ET OU C A D R E DE VIE

C . E . T . E de L Y O N - Division Loborotojre Régk>nol de Lyon

Dossier N = : F/12 742 Sondage Cote N G F :

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.LOTISSEMENT DELA PROVAUERE-

Sondeur: VENNE

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Courbe de battage nombre de coups pour 10 cm

MINISTERE DE LENVIRONNEMENT'ET OU CADRE DE VIE

C . E . T . E de L Y O N -Division laboratoire Régional de Lyon

Dossier N=: F/12 742 Sondag« Cota NGF :

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Sondeur: VENNE

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C.E.T.E de LYON -Division Laboratoire Régionol de Lyon

Oossisr N=: F/12 742

Sondage : W. 3

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.SAINT MICHEL OE MAURIENNE-

.LOTISSEMENT DELA PROVALIERE-

Sondeur: VENNE

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MINISTERE DE L'ENVIRONNEMENT ET OU CADRE DE VIE

C.E.T.E de LYON -Division Laboratoire Règionol de Lyon

Dossier N-

Sondage

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.SAINT MICHEL DE MAURIENNE-

.LOTISSEMENT DELA PROVALIERE-

Sondeur: VENNB.

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Courbe de nombre da coups pour 10 cm

MINISTERE DELENVIRONNEMtNI ET DWCAORE DE VIE

C . E . T . E de LYON-Divi i ion Laboratoire Reyional deLyon

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Sohdag» : W - 5

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.SAINT MICHEL DE MAURIENNE-.

.LOTISSEMENT DELA PROVAUERE-

Sondeur: VENNE

Prof Coup* Nature du soi E : U T Kpa 50 M O 1O0

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Courbe de battage nombre de coups pour 10 cm

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A N N E X E 3

RÉSULTATS DE LA CAMPAGNE DE RECONNAISSANCE

EFFECTUÉE PAR LE BRGM (1990)

- SONDAGES PRESSIOMÉTRIQUES SP1, SP2, SP3, SP4, SP4 BIS

- ENREGISTREMENT DES PARAMÈTRES DE FORAGE

CHANTIER ST MICHEL DE MAURIENNE S O N D A G E 5 P /

SONDAGE DESTRUCTIF et DIAGRAPHIES INSTANTANEES -11

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Faciès Discontinuité supposés Anomalie

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Essais pressiométriques

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LEGENDE Cfldgcndo çdnoYnlo

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SONDAGE DESTRUCTIF et DIAGRAPHIES INSTANTANEES -11

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Essais prcssiométriqucs

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Po Essais

pressiométrlques <0

ECHELLE : Vitesse d'avancement en m / h Couple de rotntion en bars Trcssion sur outils en bars

L E G E N D E Cflégende générale

***** : Niveau d'eau fin de chantier • ^ : Niveau d'eau fin de forage y : Sec fin de forage à la cote indiquée -»c kt/n»i«Ji'l-c~

FPRATTON O ô o Tarière 9710

Jiiicflwc

A N N E X E

PLAN D'IMPLANTATION DES SONDAGES

LOCALISATION DES AFFLEUREMENTS ROCHEUX

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WD3 Sondage pressiométrique CETE Campagne 1980

SPl Sondage pressiométrique BRGM Campagne 1990

O Dl Sondage destructif BRGM Campagne 1990

A N N E X E 5

DIMENSIONNEMENT DES FONDATIONS

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