Renforcement des sols en remblais 2011.pdf

7/30/2019 Renforcement des sols en remblais 2011.pdf

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Le renforcement des sols en

remblais

Fabrice EMERIAULT

y u uv u


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Objectifs:

Augmenter les caractristiques mcaniques dun sol pour permettre laralisation dun remblai de pente verticale ou quasi-verticale

Assurer la prennit dun remblai sous les diverses sollicitations quilpeut rencontrer au cours de sa dure de vie (accidentelles ou

Moyens:

Mise en place dinclusions (de diverses formes et natures)

Cration dun parement rsistant aux agressions


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Une ide trs ancienne Une ide trs ancienne

Ziggurat Dr Kurigalzu (Msopotamie, il y a 3500 ans): Utilisationcombine de natte de roseaux et dargile

Plus prs de chez nous


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Principales techniquesPrincipales techniques

Inclusions liniques:

Texsol

Inclusions surfaciques:

Bandes mtalliques ( peu extensibles ): Procd Terre Arme

Gotextiles ( extensibles )

Gogrilles

Inclusions tridimensionnelles:

Armater, M3S


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INCLUSIONS LINEIQUESINCLUSIONS LINEIQUES


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Inclusions liniques - TEXSOLInclusions liniques - TEXSOL

Procd mis au point et brevet en 1980 par leLCPC

Matriau composite: mlange intime de filscontinus (Fibres de polyester) et de sol (sable D1,D2 ventuellement B1 ou B2) obtenu parprojection simultane


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Utilisation pour des talus et des ouvrages de protection de cuves destockage de gaz


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Principe de fonctionnement:

Association sol + fibres (de

rsistance la traction leve etsouple)

Rsistance mcani ue nettement

suprieure celle du matriau debase: Cohsion apparente

Teneur en fil: 0.1 0.2 %

(100 200 km par m3 de sol)


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Rsistance la compression simple:

500 kPa / 0.1 % de teneur en fil

Cohsion apparente (triaxial):

100 kPa / 0.1 % de teneur en fil

Angle de frottement interne:sol + 0 10

Dformation la rupture: r sol + 0 10 %


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Caractristiques de rsistance anisotrope


Comportement dynamique = capacit dabsorption dnergie par

dformation irrversible


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INCLUSIONS SURFACIQUESINCLUSIONS SURFACIQUES

Renforcement du sol par linclusion de nappes ou de bandes de

dinterface avec le sol-Acier

-Gotextile

-Gogrille


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Inclusions surfaciquesInclusions surfaciques

On distingue les renforcements extensibles et peu extensibles daprsleurs modules quivalent:

-Nappe: Eeq = J / sv-Armature / bande: Eeq = J b / (sv sh)

-Autres armatures et clous: Eeq = E Ae/ (sv sh)

J raideur de la nappe

sv entraxe vertical

sh entraxe horizontal

b largeur transversale de la nappeE module scant de la nappe

Ae section transversale de llment

Renforcement extensible:

Eeq 20 MPa


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Inclusions surfaciquesInclusions surfaciques

Exemples:

- Terre Arme: E = 210 000 MPa, Ae = 180 mm2, sh = 0.75 m, sv = 1 mEeq = 50.4 MPa

- , h .

Eeq = 6 MPa


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Inclusions surfaciques Terre ArmeInclusions surfaciques Terre Arme

Procd dvelopp dans les annes soixante

Trs grand succs

Premier procd utilisant un renforcement du sol par inclusionssurfaciques et la base de nombreux procds rcents


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Ouvrage en Terre Arme =

-Un parement mince constitudcailles en bton reposantsur une semelle de fondationcontinue

-Des armatures plates en aciergalvanis places intervallesrguliers en horizontal et

vertical dans

-Un sol mis en remblai parcouches successives

compactes B voisin de 0.7 H


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Principe de fonctionnementPrincipe de fonctionnement

Talus classique Talus terre arme

0.3 Hm

Zoneactive

Ligne de rupture /4 + /2 Ligne de rupture= ligne des tractions maximales

dans les armatures

Hm

0.2 Hm

0.4 Hm

Zone passive


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Principe de fonctionnementPrincipe de fonctionnement

Talus classique Talus terre arme

H /V voisin de K0

H /V = Ka

H /V voisin de Ka

Diffrence due la rigidit des armatures qui limite considrablementles dplacements et dformations en tte de mur


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Principe de dimensionnementPrincipe de dimensionnement

Comportement dun tel ouvrage est celui dun mur poids Dimensionnement dfini par la norme NF P 94 220

1) Justifier la stabilit externe du mur (considr alors comme indformable)

Vrification du non glissement sur la baseVrification du non poinonnement du sol de fondation

2) Justifier sa stabilit interne locale

qu re oca pour c aque arma ure

Tmax < Rsistance armatureVrification du critre dadhrence

Tmax < Force de frottement mobilisable dans la partie passive

Calcul des efforts sur le parement

3) Justifier sa stabilit globale dans les cas de:- fortes surcharges locales

- ouvrages sur sols mous

- ouvrages sur pente associs dautres techniques (clouage, tirants, )


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Caractristiques du matriau de remblaiCaractristiques du matriau de remblai

Dfinies par la norme NF P 94-221

- Matriau granulaire Dmax < 250 mm

- Matriau comportant moins de 15 % de fines (< 80 m) et rpondant certaines exigences chimiques et lectrochimiques

- Matriau comportant entre 15 et 20 % de fines si langle de frottementapparent est suprieur 25


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Inclusions surfaciques EvolutionInclusions surfaciques Evolution


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Inclusions surfaciques EvolutionInclusions surfaciques Evolution

Procd Terrevoile


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INCLUSIONS SURFACIQUESINCLUSIONS SURFACIQUES

Les gosynthtiques

2 familles de produits manufacturs:

-Gotextile

-Gogrille


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Les gotextilesLes gotextiles

Matriaux de base = polymres:

-Fibres polyester (PET)

-Fibres polypropylne (PP)

-Fibres polythylne (PE)-Fibres polyamides (PA)

-

, ,

Fibres obtenues par filage puis tirage du polymre fondu = filamentscontinus de 10 30 m de diamtre

Elments surfaciques manufacturs sous forme de nappes:

-Non tisss (fibres courtes ou continues)

-Tisss (fils ou bandelettes)

-Tricots


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Les gotextiles non tisssLes gotextiles non tisss

1 Nappage: les fibres sont disposes de faon dsordonne = voile

2 Liaison des fibres = obtention dune nappe

- voie sche : fibres courtes (peignage, entrecroisement)

-

- liaison mcanique = aiguilletage- liaison thermique = thermosoudage

- liaison chimique = thermocollage (additif chimique)


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Principe de laiguilletagePrincipe de laiguilletage


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Les gotextiles non tisssLes gotextiles non tisss


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Les gotextiles tisssLes gotextiles tisss

Tissage : fils (mono ou multi filaments) ou bandelettes tisss et lis par:- entrecroisement

- nouage avec un troisime fil


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Les gotextiles tricotsLes gotextiles tricots


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-Sparation: prvenir le mlange de deux sols ou matriaux adjacents

Les fonctions des gotextilesLes fonctions des gotextiles

-Filtration: sopposer aux mouvements des particules solides du sol


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-Protection: empcher ou limiter les endommagements localiss


-Drainage: vacuer dun terrain, dun sol, leau excdentaire


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-Renforcement: mobiliser un effort


-Confinement: envelopper et maintenir dans un volume dtermin unsol ou un matriau


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Les gogrillesLes gogrilles

Matriaux de base = polymres:

-Fibres polyester (PET)

-Fibres polythylne (PE)-Fibres polypropylne (PP)

-

Utilisation dadjuvants comme stabilisateur, anti UV,

Obtenues par extrusion du polymre fondu, dcoupage puis tirage


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Les gogrillesLes gogrilles

Fonctions:

-Filtration (associ un gotextile)

-Drainage (associ un gotextile)-Renforcement unidirectionnel ou bidirectionnel


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Fonctionnement mcanique des gotextilesFonctionnement mcanique des gotextiles


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Fonctionnement mcanique des gotextilesFonctionnement mcanique des gotextiles


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Fonctionnement mcanique des gogrillesFonctionnement mcanique des gogrilles

Proprits identiques aux gotextiles +phnomne dinterlocking


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Fonctionnement mcanique des gogrillesFonctionnement mcanique des gogrilles


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Renforcement par nappes gotextilesRenforcement par nappes gotextiles


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Parement dsolidaris du sol renforc

R f ilR f il


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Principe de mise en place

R f t t tilR f t t til


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Parement en lments bton cellulaire

R f t t tilR f t t til


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Parement en pneus


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Renforcement du sol par

gosynthtiques


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Renforcement du sol pargosynthtiques



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A lheure actuelle pas de norme

1) Justifier la stabilit externe du mur

Vrification du non glissement sur la base

Vrification du non poinonnement du sol de fondation

2) Justifier sa stabilit interne locale

Tmax < Rsistance nappeRsistance en ancrage

Tmax < Force de frottement mobilisable dans la partie passive

Rsistance au cisaillement du sol

Mthodes de calcul (1)Mthodes de calcul (1)


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Analyse de stabilit des pentes avec ou sans renforcement (Talren, Geostab, )

On introduit dans lquation du coefficient de scurit F (mthode de Bishop parexemple, surfaces de rupture potentielles circulaires ou non, ..) les tensionsmobilisables dans les nappes:

T mobilisable dans la nappe j = Tj =Min (Tjmax , Tjancrage )

Ou:

Tjmax = tension maximale admissible par rapport la rupture (tension la rupture+ coeff. partiels)

Tjancrage = mobilisation maximale de lancrage (+ coeff. partiels)

Pb: pas de prise en compte de la dformabilit de la nappe gotextile



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Mthode mise en uvre dans le logiciel CARTAGE (LCPC)

On choisit un dplacement maximum admissible pour louvrage, dplacement quise fait suivant les surfaces de ruptures potentielles tudies.

Le dplacement est reli par la raideur J du gotextile une tension T.

Cette tension est introduite dans lquation du coefficient de scurit F.

Puis calcul normal .

Autres utilisations des nappes gotextilesAutres utilisations des nappes gotextiles


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Autres utilisations des nappes gotextilesAutres utilisations des nappes gotextiles

Protection contre lesaffaissements (karst,

mines, )

Remblais sur solscompressibles

Inclusions rigides

Renforcement par nappes gogrillesRenforcement par nappes gogrilles


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INCLUSIONS 3DINCLUSIONS 3D

Alvoles en gotextile non tiss (70% polypropylne, 30 % polythylne)

Largeur dalvole l = 0.55 mHauteur = 025 m

Remblayes avec sol compact

Inclusions 3DInclusions 3D


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Effet de confinement du sol par lalvole (limitation de lextension)

Assimilable un gain de cohsion apparente du sol

Cohsion apparente lie la densit des lments de renforcement et leurrsistance

Ordre de grandeur = 25 kPa

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