COTITA Centre-Est - 14/03/2017

Stabilité des pentes

Trouville-sur-Mer (14)

Laurent DUBOIS

Plan de l’exposé

1. Introduction et exemples2. Qu’est-ce qu’un glissement de terrain ?3. Hydrogéologie des versants instables4. Mesures des déplacements en profondeur et en sur face5. Techniques de stabilisation6. Synthèse : points à retenir7. Exemples de stabilisation de glissements de terr ain en

Normandie

1. Introduction et exemples

⇒ connaissance du comportement des talus (remblai et déblai) et des versants naturels déterminante :

� infrastructures linéaires de transport, projets d’am énagement (versants naturels avec forte pente, versants instables, bassins de rétention, canaux, etc.) : chantier et exploitation

- analyse détaillée de stabilité

- dimensionnement des solutions de stabilisation (drainage) et/ou de confortement (terrassement, inclusions, etc.), connaissance de leur efficacité

� urbanisme et sécurité civile :

- surveillance des versants (suivi cinématique)

- prévision de l’évolution des déplacements (vitesses) au cours du temps (en particulier futur proche)

- risque de rupture catastrophique ? à quelle date ?

Glissement de terrain du Chambon à Mizoën (38)

→ climat équatorial

→ volume ≈ 400 000 m3

→ mouvement très rapide (« fluidisation », coulée boueuse)

→ bilan humain : 10 morts

→ destruction d’une usine

→ coupure totale de la RN3

⇒ période de retour du cumul des précipitations entre janvier et avril 2000 : ≈ 150 ans (MÉTÉO France) :

- pluies intenses en janvier 2000- pics exceptionnels (240 mm en 12 h) les 13 et 14 avril 2000- pluies intenses entre les 14 et 19 avril 2000

Glissement de terrain du Mont Cabassou le 19 avril 2000 à Remire-Montjoly (973)

200 m

(DDE973)

Glissement de terrain au Quartier de La Médaille dans la nuit du 16 au

17 septembre 2002 à Fort-de-France (972)

→ climat tropical humide

→ versant exposé au vent des Pitons des Carbets

→ coupure totale de la RN3

→ déclenchement après une période de pluies intenses

(DDE972)

→ climat tempéré (océanique)

→ existence de quatre grands glissements de terrain présentant la même cinématique dans le versant côtier entre Trouville-sur-Mer et Cricquebœuf (14)

→ réactivation des mouvements lors des hivers très pluvieux : 1967, 1975, 1982, 1988, 1995 et 2001

→existence de fluctuations annuelles marquées acycliques de pluviométrie, prise en compte de l’effet cumulatif de successions pluriannuelles de pluies efficaces

(DIREN BN / SIDPC14, avril 2001)

Glissement de terrain du Cirque des Fosses du Macre à Cricquebœuf et

Villerville (14)

Glissement d’un talus de déblai du contournement du Puy-en-Velay de la RN88 (43)

→ future tranchée couverte de Mons (phase chantier)

→ h = 10 m, pente = 2 (V) pour 3 (H)

→ 7 mai 2011

→ rebord d’un plateau baslatique(planèze)

→ zone de mouvements anciens ?

→ venues d’eau importantes

Glissement d’un talus de remblai de la RN102 à Saint-Pons (07)

→ fractures en tête avec baculement

→ venues d’eau importantes en pied

→ versant opposé : morphologie typique d’un versant instable (badlands)

a. Définition

b. Classificationc. Résistance au cisaillement

d. Coefficient de sécurité

e. Synthèse

2. Qu’est-ce qu’un glissement de terrain ?

Définition : mouvement gravitaire de translation et/ou de rotation d’une partie du matériel d’un versant (terrains meubles ou rocheux), suite à une déstabilisation provoquée par des sollicitations extérieures, mobilisant sa résistance au cisaillementle long d’une surface de glissement et caractérisé par de grands déplacements

forme de la surface de glissement influencée par la géométrie et les caractéristiques mécaniques des couches de sols :

exemple : courbe plus ou moins circulaire (dans un massif de sols homogène)

combinaison de glissements plans et rotationnel = glissement complexe (cas le plus fréquent pour les versants naturels)

escarpement principal

escarpement secondaire

élément (ou bloc) effondré⇒ extension

deuxième élément indépendant ⇒ translation

bourrelet de pied

corps du glissement

glissement de terrain de type complexe dans un

versant naturel àCoulimer (61)

formations superficielles de pente (“colluvions”, “éboulis”)

bourrelet de pied

contre-pentefissure

→ profil mixte déblai-remblai

→ h = 50 à 60 m, pente = 16°

→ glissement ancien avec réactivations pendant les périodes pluvieuses

Glissement de la Sézia àCorps (38)

À retenir :

⇒ pesanteur = principale force motrice

⇒ phénomène localisé (contrairement aux risques diffus comme le risque sismique), parfois de grande ampleur

⇒ résultat de la combinaison des actions de conditions défavorables permanentes (topographie, géologie et hydrogéologie) et de facteurs déclenchants (d’origine naturelle ou anthropique) sur un état d’équilibre initial entre forces motrices et forces résistantes

⇒ faibles variations de contraintes et de propriétés mécaniques au niveau de la surface de glissement = déplacements importants le long de cette surface

SOLLICITATIONS EXTERIEURES (facteurs déclenchants)

DEFORMATIONS PLASTIQUES DU MASSIF DE SOLS OU ROCHEUX

RUPTURE

seuil de plasticité(= critère)

seuil de rupture (= critère)

⇒ mouvements sans surface de glissement bien définie :

- dans des terrains rocheux : basculement (fauchage)

- dans des sols : fluage

⇒ mouvements avec une surface de glissement :

- dans des terrains rocheux : glissements plans bancs sur bancs, de dièdres (àl’intersection de deux plans de discontinuité), etc.

- dans des sols : glissements plans, rotationnels, complexes

⇒ diversité des comportements géotechniques des matériaux sollicités

et des conditions hydrogéologiques⇒ multiplicité des mécanismes

générateurs d’instabilités

classification usuelle en France pour les

mouvements de terrain

conditions défavorables permanentes

conditions défavorables permanentes

Éléments essentiels pour l’analyse de stabilité :⇒ géométrie du glissement⇒ résistance mécanique mobilisable sur la surface de glissement

contrainte tangentielle maximale mobilisable dans un sol (résistance au cisaillement) ⇒ relation de Mohr - Coulomb (critère de rupture) :

τf = c + σg x tan ϕ

angle de frottement interne (forces de

frottement entre les particules du sol)

cohésion (forces de "liaison" entre les particules du sol)

MdS

n

i

σg

τ

T

avec F résultante des efforts s’exerçant sur dS (poids des terres, action de l’eau, etc.)

contrainte normale transmise aux grains du sol

T = dF / dS

⇒ intervention du facteur TEMPS :

situation initiale à la fin du terrassement situation finaletemps

stabilité à court terme stabilité à long terme

Paramètres d’état :

• sols fins purement cohérents saturés (argile) : caractéristiques non drainées

c = cu ≠ 0 kPa et ϕ = ϕu = 0°

• sols fins non saturés : caractéristiques apparentes

c = cuu ≠ 0 kPa et ϕ = ϕuu ≠ 0°

Caractéristiques intrinsèques :

• sols purement frottants (sable) : caractéristiques drainées (effectives)

c = c’ = 0 kPa et ϕ = ϕ’pic ≠ 0°

• c’ = 0 kPa pour tous les sols sauf les marnes

• c’ = 0 kPa et ϕ’ = ϕ’résiduel ≤ ϕ’pic le long des anciennes surfaces de glissement dans des terrains plastiques

pentes naturelles

σg = σ’ = σn – u

τf = c + σg x tan ϕ

(TERZAGHI)

glissement de type circulaire affectant un talus de déblai de la déviation de la RN 179 à Ouilly-

le-Vicomte (14)

(BLIVET)Stabilité à court terme :

⇒ ouverture d’une tranchée

⇒ diminution des contraintes totales au voisinage du talus

⇒ tendance au gonflement

⇒ diminution de la pression interstitielle pour les sols peu perméables

A : paramètre de SKEMPTON

A = 0 : argile surconsolidéeA = 1 : argile normalement consolidée

À retenir :

⇒ versants naturels : à long terme (même en cas de construction d’un remblai en tête ou d’un déblai en pied)

⇒ talus de déblai : à court terme et à long terme

⇒ talus de remblai : à court terme et à long terme. Mais :- matériaux fins compactés, non saturés, très difficiles à saturer

- développement de phénomènes de succion à l’origine d’une certaine cohésion apparente

- comportement hydraulique imparfaitement connu (lente progressiondescendante du front d’infiltration)

- existence de fortes contraintes horizontales dues au compactage (sauf au niveau des talus)

→ les géotechniciens ne sont pas en mesure de prendre en compte l’ensemble de ces paramètres dans les calculs de stabilité, d’où l’importance de l’expérience locale dans le domaine des terrassements.

Bilan à long terme :u = pression interstitielle

σn = contrainte normale liée au poids total des terres et aux surcharges permanentes

⇒ cas d’une rupture plane d’une pente infinie avec écoulement parallèle à la pente :

τf = c’ + (σn – u) x tan ϕ’

σn = (q0 + γ x z) x cos2 β

τ = (q0 + γ x z) x sin β x cos β

u = γw x (z – zw) x cos2 β

( )τ

ϕστ

τ 'tan' ×−+==

ucF nf

⇒ expression d’un coefficient de sécurité global F :

⇒ décroissante de z⇒ croissante de zw

⇒ F = 1 : rupture

avec c’ = 0 kPa et q0 = 0 kPa :

⇒ zw = z (talus sec) :

βϕ

γγ

tan

'tan1 ×

−×−=

z

zzF ww

βϕ

tan

'tan=F

⇒ zw = 0 (nappe au terrain naturel) :βϕ

βϕ

γγ

tan

'tan

2

1

tan

'tan1 ×≈×

−= wF

(RAT)

Remarque :⇒ mécanisme de rupture typique pour les glissements de terrain dans

des matériaux argileux (cohérent avec le modèle de comportement des argiles saturées CAM-CLAY) :

→ alimentation en continu de la zone de cisaillement avec maintien de u élevée pendant une longue période

→ augmentation de u ⇒ augmentation de e (indice des vides) ⇒ augmentation de volume (dilatance) ⇒ tendance à diminuer u et àstabiliser provisoirement les mouvements

→ concurrence entre l’alimentation en continu et l’effet stabilisateur de la dilatance

→ dans ces conditions, une augmentation brutale de u place la zone de cisaillement dans un état hautement instable, ce qui explique les grandes vitesses de déplacement

1er cas : vérification de la stabilité d’une pente ou d’un talus (par exemple en phase études avant travaux)

Principe :- réalisation d’un calcul de stabilité : calcul d’un coefficient de sécurité à la rupture (pour un grand nombre de surfaces circulaires potentielles ou pour une surface non-circulaire potentielle)- logiciels : TALREN, GEOSTAB, PETAL-LCPC, NIXES-TROLL, STARS, etc.

- plusieurs méthodes de calcul (des tranches) : Fellenius, Bishop / Bishopmodifiée / Bishop simplifiée / autres dérivées, perturbations, etc. (un coefficient de sécurité est lié à une méthode)

Interprétation (Bishop) :- F > 1,5 : stabilité assurée dans des conditions de sécurité satisfaisantes- 1 < F < 1,5 : incertitude (rupture possible)

- F ≤ 1 : rupture

Calculs de stabilité :

rupture non-circulaire

F = 1,05

modèle géotechnique

Calculs de stabilité :

2nd cas : dimensionnement d’une solution de stabilisation (drainage) ou de confortement (renforcement)

Principe :- calcul de calage : retrouver les conditions sur les sols et la piézométrie au moment de la rupture- dimensionnement de la solution de façon à obtenir un gain de sécuritésatisfaisant (au moins 20 à 30 %)

rupture circulaire

F = 1,00

F = 1,35

Synthèse :⇒ eau = principal facteur déclenchant « naturel » des glissements de

terrain⇒ rabattement / diminution des pressions interstitielles = solution très

efficace pour la stabilisation des glissements de terrain⇒ éléments essentiels pour l’analyse de la stabilité d’un glissement

de terrain :- géométrie du glissement- résistance mécanique mobilisable sur la surface de glissement- pressions interstitielles

→ fluctuations saisonnières du niveau piézométrique de la nappe et des pressions interstitielles

→ conditions d’alimentation (hydrogéologie)

3. Hydrogéologie des versants instables

a. Généralitésb. Problèmes rencontrés

Très souvent :⇒ schématisation extrême⇒ ou mauvaise connaissance des conditions hydrogéologiques

formations superficielles de

pente = hétérogènes et

complexes

substratum géologique en place (marneux ou argileux) :

aquifère fissuré plus ou moins continu

alimentation amont

alimentation aval (mise en eau de

retenues de barrages)

infiltration ou écoulement ascendant (nappe

captive ou semi-captive)

humidification / infiltration /

évapotranspiration / ruissellementécoulement

hypodermique (nappe perchée

temporaire)

écoulement permanent à la

base

drainage superficiel de parcelles agricoles par drains en poterie (XIXe siècle) à Ouilly-le-Vicomte (14) et à Beaussault (76)

+ infiltrations en provenance d’ouvrages ou de réseaux enterrés

Remarques générales :⇒ formations superficielles = forte anisotropie de perméabilité

(k = 10-5 à 10-8 m/s) ⇒ difficulté à définir correctement la surface piézométrique

⇒ écoulement permanent à la base des formations superficielles ⇒difficulté : détermination de l’importance relative des alimentations verticales (infiltrations) et horizontales (sources de déversement d’une nappe)

→ recharge en hiver (octobre à avril)→ drainage en été

ARGILES DU GAULT

SABLES VERTS

CRAIE AVEC GLAUCONITE ET/OU GAIZE A LA BASE

COLLUVIONS SOLIFLUEES

NAPPE

NAPPE SUBSTRATUM

coupe type d’un versant instable dans le Pays de Bray (76)

en hiver : niveau piézométriqueproche du TN

⇒ nécessité d’un grand nombre de piézomètres :

→ tubes piézométriques ouverts (k > 10-6 ms)→ sondes à volume constant (sols peu perméables)

⇒ intérêt des méthodes hydrogéophysiques (électriques, électromagnétiques, thermiques) à plus grand rendement pour détecter les circulations d’eau erratiques en profondeur et optimiser l’implantation des piézomètres et des dispositifs de drainage (en cours de développement) :

→ tomographie de résistivité électrique (time-lapse, HR, etc.)→ polarisation induite / polarisation spontanée→ géoradar→ RMP (résonnance magnétique protonique)→ thermographie en surface (3D, HR, etc.)malgré leurs limites : diminution de la résolution en profondeur, informations indirectes, etc.

⇒ nécessité d’avoir des données fiables (analyse de stabilité, voire modélisations complexes)

⇒ comportement identique des piézomètres dans le versant dans les formations superficielles (recharge / drainage) : influence prépondérante des infiltrations

⇒ comportement décalé : influence prépondérante des alimentations amont

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

pression interstitielle (kPa)

prof

onde

ur (m

)

12/11/2002

03/12/2002

04/03/2003

25/04/2003

PAC1

PAC2

PAC3

PAC4

6 m

6 m

3 m

3 m

formations superficielles de

pente

Argiles du Gault

⇒ répartition non hydrostatique de u

⇒ décalage du début du drainage avant PAC3 et PAC4

⇒ influence prépondérante des alimentations amont

∆u ≈ constante = 22 à 26 kPa

glissement de terrain plan affectant un versant naturel à

Avesnes-en-Bray (76)

sonde PAC1

sonde PAC2

amont

aval

Problèmes majeurs :

→ nappes temporairement en charge dans les formations superficielles de pente

→ nappes profondes en charge dans le substratum sous une couverture argileuse (avec écoulement ascendant : risque de sous-estimation des surpressions interstitielles par des sondes placées dans les argiles)

→ alternance de couches plus ou moins perméables dans le substratum avec circulations d’eau en charge (dans des niveaux sableux par exemple)

→ délai très court entre le début des précipitations et la reprise des déplacements (parfois temps de réponse de quelques heures seulement)

⇒ mesures trop ponctuelles et espacées dans le temps :

→ difficulté pour connaître les niveaux piézométriques les plus hauts (les plus défavorables)

→ intérêt de l’utilisation de piézomètres enregistrés

violent orage du 1er juin 2003 : montée brutale, puis descente lente du niveau piézométrique (caractéristiques de la réaction

d’un massif à dominante argileuse)

(Université de Caen)

a. Inclinométrieb. Pendule inversé

c. Géodésie

d. Surveillance

4. Mesures des déplacements en profondeur et en surface

Principe de l’inclinométrie : mesurer les variations d’inclinaison d’un tube scellé au terrain dans un forage, en fonction du temps et de la profondeur (mesure des coordonnées du vecteur « accélération de la pesanteur » dans le plan de la sonde)

sonde inclinométrique

biaxiale(« torpille »)

exemple de mesures inclinométriques :

glissement de terrain plan affectant un versant naturel à

Villers-sur-Mer (14)

surface de glissement entre 5,5 et 6 m de

profondeur

→ respect de la norme NF P94-156 (octobre 1995) : dépouillement et

calculs des incertitudes

+ contrôle des déplacements de la tête du tube (géodésie)

logiciel CAPITOUL 2000 (Cerema)

mesure en continu du déplacement en surface par un

pendule inversé à Sainte Adresse (76)

TN

surface de glissement

câble fixé à la base du puits

flotteur

capteurs de déplacement

terrain en mouvement

terrain fixe

Principe du pendule inversé : mesurer les déplacements d’une cuve en surface par rapport à une droite verticale de référence

Surveillance automatisée d’un versant instable

mesure automatique des déplacements de cibles sur un

versant instable par un théodolite sur le site de la Médaille à Fort-de-

France (972)

déclenchement de feux tricolores en cas de dépassement des seuils d’alerte (quasiment en

temps réel)

Exemple de mesures ponctuelles : basculement d’ouvrages en site instable par une nivelle à vis micrométrique

instrumentation d’un petit mur de soutènement à Villers-sur-Mer (14)

+ fissuromètres à vernier + extensomètres + etc.

5. Techniques de stabilisation

� critères de choix d’une méthode de stabilisation assurant une augmentation de 20 à 30 % de la sécurité :- paramètres techniques du site- objectif : arrêter ou ralentir un glissement en cours, arrêter une partie d’un glissement en cours, empêcher un glissement d’endommager des infrastructures (à titre curatif), prévenir un mouvement potentiel (à titre préventif)- impératifs technico-économiques

� techniques les plus couramment utilisées :1) terrassements (actions sur la pente moyenne du terrain)2) drainage (actions sur l’eau)3) introduction d’éléments résistants (soutènements, ancrages)4) protection passive et surveillance

⇒ une solution sûre : éviter la zone des désordres (si possible) par une déviation de la route ou une dérivation de la rivière.

1) terrassements⇒ nouvelle géométrie de la pente⇒ τf = c’ + (σn – u) x tan ϕ’

- allègement en tête (déchargement, remblais allégés)- butée de pied (massif poids)- purge et reprofilage (adoucissement de la pente, risberme)- substitutions partielles ou totales par des matériaux de bonne qualité

de carrière) : bêches, contreforts, éperons, masques

principales techniques de stabilisation des talus de déblai

masque poids drainant sur la déviation de la RN 179 à Ouilly-le-Vicomte (14)

⇒ matériaux calcaires massifs de carrière (Calvados), assez propres et assez peu sensibles à l’eau, frottants et drainants

massif poids (travaux d’urgence) en pied d’un versant instable le long de l’A01 au Lamentin (972)

bêche au pied d’un remblai de la déviation Sud-Ouest de Mortagne-au-Perche (61)

⇒ sable silico-calcaire traité au liant routier et enrochements calcaires du site

bêche au pied d’un remblai au niveau du carrefour des RD 13 et RD 135 à

Beaussault (76)

⇒ matériaux calcaires massifs de carrière (région de Gisors), assez propres et assez peu sensibles à l’eau, frottants et drainants.

Objectifs des dispositifs de drainage :⇒ limiter l’alimentation en eau du site⇒ expulser l’eau du sol afin de diminuer les pressions interstitielles

(le débit Q à évacuer n’est pas forcément important)

→ bien caractériser les nappes pour l’étude de la faisabilitééconomique et technique des dispositifs de drainage (implantation, profondeur à atteindre, perméabilité des terrains, pérennité des dispositifs, etc.)

→ drainage superficiel : collecte et canalisation des eaux de surface vers un exutoire hors glissement, imperméabilisation des fossés et des accotements

� non infiltration du ruissellement superficiel

→ drainage profond : le choix d’une technique dépend de la nature des terrains et de l’objectif à atteindre (en phase chantier ou exploitation)

2) techniques courantes de drainage

TN

0,3 m

6 m

remblai

matériau drainant et

filtrant

drain protégépar un

géotextile

nappe

schéma de principe d’une tranchée drainante (méthode

« hollandaise »)

- tranchées drainantes (+ drains agricoles, géodrains, parois drainantes)

pente longitudinale élevée (environ 5 %)

partie de l’écoulement en fond de tranchée ⇒ étanchéification

cas intéressant d’utilisation :drainage d’écoulements sur un mur peu perméable et sur toute

la hauteur de l’aquifère (alimentation amont des

formations superficielles de pente)

⇒ efficacité dans le temps fonction de la nature du matériau de remplissage : règles des filtres de Terzaghi (non valables pour les matériaux argileux : choix d’une grave 0/20 ou 0/40 ou d’un sable propre)

→ 4 à 5 x d15 (terrain en place) < d15 (filtre) < 4 à 5 x d85 (terrain en place)

→ Cu = d60 (filtre) / d10 (filtre) ≈ 2 (limiter les risques de ségrégation sous la nappe)

→ conditions de filtre au contact entre filtre et drain :5 x d50 (filtre) < d50 (drain) < 10 x d50 (filtre) pour un drain en matériaux granulaires

ou largeur des fentes < d60 (filtre) ou diamètre des trous < d10 (filtre) pour un tube

dN : dimension nominale d’ouverture du tamis pour lequel le pourcentage massique de tamisat est égal à N pour cent

disposition en relais de tranchées drainantes

dans un talus de déblai

exutoires de deux tranchées drainantes en

relais sur le chantier de la déviation de la RN 179 à

Ouilly-le-Vicomte (14)

⇒ espacement délicat àdéterminer (généralement

compris entre 10 et 20 m pour les terrains argileux)

trancheuse « française » sur le chantier de la déviation de la RN 179

à Ouilly-le-Vicomte (14)

trancheuse « hollandaise » sur le chantier de la déviation de la RD 8

à Bazoches-sur-Hoëne (61)

- éperons et contreforts drainants (discontinus) : arrivées d’eau localisées, inadaptés pour les sols peu perméables

- bêches et masques drainants (continus, analogues de tranchées drainantes) : arrivées d’eau diffuses, adaptés pour les sols peu perméables

- drains subhorizontaux ascendants et galeries drainan tes pour décharger des aquifères localisés ou des circulations dans des fissures. Leur position et leur nombre doivent être adaptés au cours du chantier.

lanterne (tube crépiné) manchon

imperméable collecteur

poche d’eau en charge

forage

tube crépiné

disposition en lignes, en faisceaux, en lits,

etc.

schémas de principe de drains

subhorizontaux

Galerie Dufayel à Sainte-Adresse (76)

Longueur : 80 m

Date : entre 1905 et 1939

Débit : 2,3 m3/h (0,6 L/s)

dans la craie

Galerie dans la Balme de la Quarantaine à Lyon

Galerie en amont du glissement de la Sézia à

Corps (38)

Versant instable du Siaix (73)

15 drains subhorizontaux en éventails (20 à 50 m)

Date : 1995

Débit : faible

Problème d’entretien au bout de 10 ans : perte d’efficacité

- drains verticaux ou inclinés :� avec évacuation des eaux gravitairement en profondeur : drains

de décharge, drains plats géotextiles, puits perdus � avec évacuation des eaux vers le haut par pompage (aiguilles

filtrantes, pompes immergées, pompes électropneumatiques jusqu’à 40 m de profondeur) ou par siphonnage (drains siphons jusqu’à 10 m de profondeur)

stabilisation d’un glissement de terrain par drains siphons

(TPGEO)

3) introduction d’éléments résistants⇒ τf = c’ + (σn – u) x tan ϕ’⇒ à envisager lorsque la mise en œuvre de solutions curatives est

impossible- ouvrages de soutènement : murs en béton, murs cellulaires, gabions

réparation au moyen de gabionsd’une digue en terre à Saint Martin du Manoir (76) après les violents orages

du 1er juin 2003confortement d’un talus de la RN 1

(972) par un mur poids en gabions

glissement de talus menaçant en 1995 la chapelle Saint-Adrien le

long de la RN 15 (76)

mur poids en craie renforcé par des nappes continues de géogrilles,

ensemencé

- ouvrages de soutènement : murs poids renforcés par des nappes continues de géotextile ou de géogrille (ouvrages souples)

réalisation d’une micro-berlinoise(micropieux) avec tirants inclinés

sur la RD 513 à Trouville (14)

- ouvrages de soutènement : paroi berlinoise (ouvrage composite constituéde poteaux verticaux et d’un écran de soutènement)

paroi berlinoise (profilés métalliques) soutenant le cimetière marin de Varengéville-sur-Mer (76)

La mise en œuvre de tirants d’ancrage actifs précontraints est déconseillée pour la stabilisation de masses aussi importantes que les glissements de terrain.

- ouvrages de soutènement : murs cloués (ancrages passifs)

mur cloué le long du boulevard Félix Faure à Sainte Adresse (76)

clous : barres en acier haute adhérence HA scellées dans un forage par un coulis

surface de glissement

- clouage par barres en acier HA : - clouage par rangées de pieux ou de profilés métalliques :

clouage d’un talus (raidissement d’un perré d’une culée d’un PS) taillé dans des schistes altérés à Saint-Lô (50)

clouage par pieux métalliques H d’un glissement de terrain de type plan affectant

la RN 13 dans la côte de Moult (14)

4) protection passive et surveillance (mise en œuvre impossible de techniques de stabilisation)

exemple des Ruines de Séchilienne : 2 déviations de l’ex-RN91, merlon de protection, dérivation de la Romanche, travaux d’aménagement hydraulique,

plan de secours, expropriations.

+ surveillance automatisée : extensomètres (30), géodésie (65), radar (45)

zone frontale :

3 millions de m 3

⇒ remarque : les méthodes de prévision sont encore loin d’être satisfaisantes, même pour des sites bien instrumentés :

→ modélisation complexe de l’ensemble des phénomènes en présence

→ quantification de l’influence de chaque facteur

→ connaissance des apports d’eau réels au massif (alimentations latérales, lointaines et différées)

→ dérive progressive liée à l’évolution plus ou moins rapide du système (nécessité d’actualisations régulières)

→ quantité et fiabilité des mesures disponibles

→ la vitesse de certains mouvements ne dépend pas principalement des conditions hydrauliques

5) pérennité, maintenance, contrôle⇒ l’efficacité dans le temps est liée au maintien dans un bon état defonctionnement de l’ouvrage⇒ constitution d’un dossier d’ouvrage comportant deux volets

Volet “Vie du glissement"⇒ vérification de l’efficacité de l’ouvrage réalisé⇒ plan avec localisation précise des points à

observer (inclinomètres, piézomètres, débitmètres, repères géodésiques, etc.),

⇒ points à observer définis par le concepteur⇒ périodicité des mesures définie par le

concepteur (à adapter dans le temps)⇒ transmission des rapports d’observations et

de mesures

Volet “Vie des dispositifs destabilisation/confortement"

⇒ vérification de l’état de fonctionnement de l’ouvrage réalisé

⇒ plan avec localisation précise des dispositifs⇒ détails des points à observer (en particulier

pour les dispositifs de drainage)⇒ détails des travaux d’entretien courant à

réaliser⇒ transmission des rapports de visite (devant

comporter la date de la prochaine visite)

appréciation globale⇒ bon état : pas de travaux particuliers d’entretien ou de réparation⇒ état moyen : quelques travaux à réaliser⇒ mauvais état : nécessité de travaux importants ou d’une étude

complémentaire en vue de modifier la conception de l’ouvrage

6) état de l’art⇒ guides techniques IFSTTAR/Cerema

février 1998

Guide technique Prévention et

stabilisation des glissements de

terrain : conception, mise en oeuvre etmaintenance des

dispositifs

décembre 2010 octobre 1994 février 2016

→ disponibles à la vente sous format papier auprès de l’IFSTTAR

→ guide de février 2016 téléchargeable gratuitement sur le site de l’IFSTTAR

⇒ projet européen RISKYDROGEO (2006) : résultats disponibles surle site http://www.risknat.org/projets/riskydrogeo/riskydrogeo.html

6. Prise en compte des cartes des aléas des PPR• but final d’une carte d’aléas “mouvements de terrain” : délimiter les zones

affectées par les mouvements de terrain ou susceptibles de l’être

• il n’existe pas une méthodologie unique d’élaboration : en fonction de l’objectif final assigné à la carte (sécurité publique, constructibilité des terrains, urbanisme, aménagment, etc.), les approches peuvent être assez différentes. Par exemple : carte d’aléas d’un PPR (urbanisme) / schéma d’itinéraire routier (zonage linéaire suivant la route et prenant en compte toutes les instabilités pouvant la concerner)

• la carte d’aléas d’un PPR résulte d’un travail d’interprétation par un géologue-géotechnicien de données existantes et d’observations de terrain, sans recours à des études ou à des investigations lourdes. Elle doit mentionner les degrés d’incertitude relatifs à l’estimation du niveau d’aléa et à la délimitation des zones

• la carte d’aléas d’un PPR a un statut de carte informative (sans valeur juridique), contrairement à la carte réglementaire (pour les projets nouveaux et, dans une certaine mesure, les projets existants)

• bilan : les données brutes extraites des cartes d'aléas doivent être réinterprétées avant leur intégration dans une étude d’itinéraire routier.

7. Synthèse : points à retenir

Points nécessitant une attention particulière :

⇒ choix des paramètres (c, φ) pour les calculs de stabilité

⇒ caractérisation du contexte hydrogéologique : choix des valeurs de pression interstitielle pour les calculs de stabilité

⇒ choix de la technique de stabilisation ou de confortement la plus appropriée au site

Problématique de l’instabilité des versants naturels en Normandie :

⇒ absence de relief fortement accusé

⇒ peu ou pas d’activité sismique

⇒ prédominance de terrains perméables (craies, calcaires, sables, etc.)

Mais existence de conditions défavorables :

⇒ héritage périglaciaire (versants recouverts d’un manteau superficiel de dépôts de solifluxion)

⇒ présence de matériaux présentant de faibles caractéristiques de résistance au cisaillement (argiles et marnes)

⇒ alternance de niveaux aquifères et de niveaux très peu perméables (argiles et marnes)

7. Exemples de stabilisation de glissements de terrain en Normandie

LE BEC-THOMAS

⇒ déclenchement d’un glissement plan (translationnel) début mars 2001

⇒ versant naturel : pente douce (8°)

⇒ ampleur importante en surface : longueur = 150 m, largeur = 50 m, dénivelé = 8 m

⇒ régressif

(extension latérale et

vers l’amont rapide)

début mars 2001

RD86

mi-mars 2001 début avril 2001

fin mai 2001

LE BEC-THOMAS

⇒ nombreux escarpements et fissures en tête du glissement : formation de zones d’effondrement (grabbens)

⇒ bourrelet important en pied à proximité immédiate d’une habitation (évacuée)

escarpement principal et grabben bourrelet de pied

LE BEC-THOMAS

⇒ vallée de l’Oison à proximité d’Elbeuf : versant en bordure du plateau crayeux ; affleurement des formations du Cénomanien Inférieur et de l’Albien Terminal (sable glauconieux, gaize puis craie àsilex)

⇒ piézométrie : niveau piézométrique entre 1,6 et 2 m de profondeur par rapport au TN en mai 2001

⇒ circulations d’eau dans les colluvions, temporairement en charge

⇒ inclinométrie : surface de glissement à 5 / 5,5 m de profondeur

limon argileux

“gaize” argileuse (marne)

argile glauconieuse

sable glauconieux

5 m

LE BEC-THOMAS

Analyse de la stabilité : hypothèses retenues :

⇒ c’ = 0 kPa (pas de cohésion mobilisable à long terme)

⇒ rupture plane d’une pente infinie

⇒ surface piézométrique parallèle à la pente

⇒ absence de surcharge

⇒ coefficient de sécurité global :

⇒ à la rupture : F0 = 1

⇒ β = 8°, γw = 10 kN.m-3, γh = 20 kN.m-3

⇒ ϕ’ angle de frottement interne moyen le long de la surface de rupture

⇒ a hauteur relative de la nappe au-dessus de la surface de glissement :

a = (5,5 m – 2 m) / 5,5 m = 0,64 (hypothèse raisonnable)

βϕ

γγ

tan

tan1

'

×

×−=h

waF

LE BEC-THOMAS

Technique de stabilisation retenue : drainage profond du versant

Dimensionnement : gain de sécurité = 30 % (∆F/F0 = 30 %)

⇒ après rabattement du niveau piézométrique : ∆F = F1 - F0

βϕ

γγ

tan

tan1

'

1 ×

×−=h

wbF

On obtient : b = 0,23, soit un rabattement de 2,3 m

⇒ b fonction croissante de a : une surestimation de a au départ conduit à une sous-estimation du drainage

LE BEC-THOMAS

w

habγγ

×−×= 3,03,1

Objectif du schéma de drainage : rabattement de 2 m du niveau piézométrique sur toute l’étendue du glissement

⇒ 1 tranchée drainante longitudinale au niveau de la RD 86 en amont du glissement (profondeur = 4,5 m, à la trancheuse)

⇒ réseau de tranchées drainantes en épis distantes de 15 m (profondeur = 3 à 4,5 m, à la trancheuse), avec deux tranchées collectrices

trancheuse “française”à Ouilly-le-Vicomte (14)

LE BEC-THOMAS

- stabilisation des mouvements

- mais pas de suivi pour l’évaluation de l’efficacité du confortement

schéma de drainage (tranchées en épis)

15 m

LE BEC-THOMAS

BEAUSSAULT

⇒ déclenchement d’un glissement le 19 mars 2002 ; zone de mouvements anciens, réactivation suite à de fortes pluies

⇒ carrefour RD13 / RD135 : remblai sur faible pente (6 à 7°, franchissement d’un vallon sec), hauteur = 6 à 7 m

⇒ en surface : longueur = 40 m, largeur = 35 m, dénivelé = 9 m

juillet 2001 juin 2002

⇒ vallée de la Béthune à proximité de Forges-les-Eaux (Pays de Bray) : versant en bordure du plateau crayeux ; affleurement des formations du Cénomanien Inférieur et de l’Albien (Argiles du Gault, gaize puis craie àsilex)

(IGN)

glissement

zone instable

BEAUSSAULT

⇒ piézométrie : niveau piézométrique entre 0,5 et 2,8 m de profondeur par rapport au TN en juin 2002

⇒ circulations d’eau dans les colluvions, temporairement en charge

⇒ inclinométrie : rupture rapide du tube, surface de rupture en deçà de 2,3 m de profondeur

5 m

remblai crayeux

limon argileux

(colluvions)

Argiles du Gault

21,5 ≤ wnat ≤ 59,8 %

wl = 50 %, IP = 27 % (Ap)

(c’ = 7 kPa, ϕ’ = 18°)

20,7 ≤ wnat ≤ 24,4 %

coupe géologique schématique

BEAUSSAULT

Technique de stabilisation retenue : bêche en pied de glissement(rétablissement d’une butée de pied suffisante et rabattement du niveau piézométrique)

Dimensionnement : gain de sécurité = 20 % (∆F/F0 = 20 %)

⇒ calcul de calage : F0 = 1

c’ = c’résiduelle = 0 kPa

ϕ’ = ϕ’résiduel

logiciel TALREN

BEAUSSAULT

⇒ calcul de dimensionnement de la bêche : ∆F/F0 > 20 %

profil en travers schématique (principe)

logiciel TALREN

BEAUSSAULT

⇒ réalisation de la bêche sur chantier :

terrassement de la bêche

pose du géotextile anti-contaminant, mise en place des drains et du

regard

BEAUSSAULT

(CG76)

déversement du matériau drainant grossier auto-plaçant

fermeture de la bêche

⇒ réfection d’un ouvrage hydraulique

⇒ réalisation d’une tranchée drainante transversale en amont du remblai

⇒ stabilisation des mouvements

⇒ mais pas de suivi pour l’évaluation de l’efficacité du confortement

(CG76)

BEAUSSAULT