Rupture des remblais routierscausés par l'infiltrationde l'eau

Cet article présente des problèmes de glissementsurvenus pendant la construction de chausséeset provoqués par l'infiltration des eaux souterraines etpluviales, ainsi que par l'érosion fluviale. Plusieursexemples de glissement de talus et de remblais routiersillustrent l'application des dernières avancéestechnologiques dans le domaine de la construction et dela réparation.

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Institut de géotechniqueet hS1drotechniqu.e

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IVDIR ; les discussrons surcet article sonf acceptéesjusqu'au 1.*' awil 2007.

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Transp ortation engine eringemb ankment landslides caus ed

by water filtrationIn the paper a characteristic of landslides due to ground waterfiltration, falling water destruction as well as influence of rivererosion is presented. Selected examples of landslides of slopesand road embankments are simultaneously illustration of theapplication new geoengineering achievement in the process ofconstruction of embankments as well as their renewal.

1lREVUE FRANçAIsE or cÉorcclNteur

N'1174e trimestre 2006

EIntroduction

En Pologne, le problème de la prévention des glis-sements des ouvrages routiers en terre, causés parl'infiltration de l'eau, reste d'actualité. Des travaux degrande envergure, réalisés dans le domaine du géniecivil de transport, touchent de plus en plus des terrainscaractérisés par des conditions géologiques compli-quées. Il est alors indispensable d'appliquer desméthodes spéciales de renforcement des sols et desouvrages. Il faut aussi proposer de nouvelles technolo-gies de fondations. On observe aussi de nombreusesdestructions et catastrophes concernant les ouvragesroutiers en cours d'exploitation. Elles sont provoquéespar l'action destructrice des eaux phréatiques, plu-viales, des inondations, ainsi que par l'érosion fluviale.Les éboulements et les glissements des talus et desremblais routiers (survenus sous forme de glissements,de fluage, de niches d'arrachement) entraînent l'appa-rition de grandes zones à l'état limite, ce qui provoquele tassement irrégulier de Ia plate-forme du remblai,des effondrements locaux et des mouvements latérauxde la chaussée. Enfin, cela risque d'entraîner des ébou-lements locaux des talus et des dommages au revête-ment de la route.

Les dispositions légales et les règlements ne sonttoujours pas élaborés, tout comme les normes se rap-portant aux travaux de conception, pour l'étude ainsique pour l'exécution des ouwages garantissant la sécu-rité des talus situés dans les terrains à risque géodyna-mique ou à leur proximité. Cela concerne surtout lesterrains glaci-tectoniques, exposés aux déformationsdues à l'infiltration d'eau. Ce problème n'a pas étérésolu par les Eurocodes (Eurocode 7, 1997 ; Orr et Far-rell, 1999).

Dans cette étude, on présente des cas d'éboulementdans la construction de chaussées qui ont été provo-qués par l'infiltration des eaux souterraines et pluvialesainsi que par l'érosion fluviale.

-

Causes des glissements routiersLes glissements et les éboulements de talus peuvent

survenir durant les travaux de terrassement, pendantl'exécution des remblais ainsi que pendant l'exploita-tion des ouvrages routiers. Ces phénomènes apparais-sent lorsque, le long d'une surface continue de formequelconque du talus, la valeur des efforts de cisaille-ment dépasse la résistance au cisaillement du sol. Ladiversité des formes d'éboulement est fonction de lacomplexité des facteurs qui les entraînent. Incontesta-blement, l'augmentation de la fréquence des phéno-mènes d'éboulement est liée à la morphologie et à lastructure géologique du terrain. En Pologne,, les zonesles plus exposées à l'éboulement sont les régions desmontagnes et à proximité des montagnes (région desflysch des Carpates, des enfoncements avant les Car-pates), les talus des grandes vallées fluviales, les falaisesde la côte Baltique. Les éboulements surviennent leplus souvent dans les teruains argileux, en zones decontact entre des argiles d'éluvion et des limons, dansles éluvions et les formations de læss ainsi qu'en zonede contact loess et marnes.

Les ruptures de talus et de remblais routiers sur-viennent sur la totalité du territoire national, et ils nesont pas toujours causés par la morphologie et la struc-ture géologique. Citons d'autres causes fréquentes derupture :

- le voisinage des processus géodynamiques intenses,surtout glaci-tectoniques et des processus d'éboule-ment ainsi que des terrains miniers ;

- la structure géotechnique défavorable de l'assise etdes talus artificiels et des pentes naturelles avec pré-sence d'argiles stratifiées (souvent avec inclinaisondans la direction du pied du talus ou vers la rivière limi-trophe), après quoi surviennent, en règle générale, lesglissements et l'évacuation des eaux souterraines etpluviales ;

- l'impact de l'infiltration des eaux souterraines et deseaux d'inondation, ainsi que de l'érosion fluviale;

- l'érosion des surfaces des talus causée par les condi-tions atmosphériques et l'influence du climat (des pré-cipitations intenses, des gels, ainsi que l'imbibition etla ,Cessiccation du sol);

- des charges dynamiques (trafic routier) ;

- des erreurs de conception lors de l'élaboration desprojets d'ouvrages en terre : fondation des remblaisconstitués de sols pulvérulents sur des argiles, des allu-vions, sur sols compressibles, des karsts, des terrainsexposés aux déformations dues à l'infiltration, manqued'assainissement correct et d'évaluation globale de lasécurité des ouvrages (stabilité des talus, charge limiteet tassement de l'assise et du corps de l'ouvrage);

- l'exécution défectueuse (emploi de sols non appro-priés pour ériger des remblais, compactage insuffisant,inclinaison des talus trop raide, choix des technologiesde travaux incompatible, inexistence du système dedrainage) ;

des négligences durant l'exploitation (mauvaiseexploitation et réparation, désordres entraînées parl'activité humaine, impact dévastateur des ouwages éri-gés - construction des ouvrages qui modifient lesconditions d'hydrogéologie, configuration et charge duterrain, systèmes d'assainissement non étanches).

Elmpact des forces d'infiltrationsur la stabilité des ouvrages

ffiMéthodes d'évaluation de la stabilitédes talus

L'évaluation de la stabilité des ouwages routiers enterre constitue une tâche complexe. En effet, il est trèsdifficile de déterminer les paramètres qui caractérisentle talus (physiques, mécaniques, géométriques); lesméthodes de calcul existantes sont également impar-faites. Parmi les méthodes théoriques de dimensionne-ment des talus, basées sur la théorie de la plasticité, lesméthodes de l'état limite des contraintes et de l'équi-libre limite sont prédominantes. Parmi les méthodes depremière catégorie, les solutions statiques apportentune valeur inférieure de la charge limite et du coeffi-cient de stabilité d'un ouvrage en terre (Stilger-Szydlo

18REVUE FRANçAISE DE GEOTECHNIQUEN" 1174e trimesTre2006

et Kisiel, 1980). Les solutions fondées sur la cinéma-tique conduisent à des valeurs supérieures ; c'est cettedernière approche qui a été choisie dans cette étude(Stilger-Szydlo, 2003).

Dans Ia pratique courante, on applique desméthodes d'approximation qui placentl'état limite surcertaines surfaces du glissement localisé. Ces méthodespermettent une évaluation de la stabilité des talus quiserait comprise dans l'intervalle des limites inférieureet supérieure. Ces méthodes admettent un certainmécanisme de déformation ou de rupture et analysentIe système de forces lié à ce mécanisme, par exempleméthode de Fellenius, Bishop, Janbu (Bishop, lgSS ;Bishop et Morgenstern, 1960 ; Janbu, 1987; Spen cer,1967). Dans les calculs, or utilise les caractéristiquesgéotechniques moyennes. Le coefficient de sécuritéglobal, calculé comme une relation entre le momentrésistant et le moment moteur, est la valeur qui permetd'évaluer la stabilité du talus.

Dans la méthode des tranches de Fellenius, élabo-rée pour une surface de glissement cylindrique, le coef-ficient de sécurité de remblais est donné par la relation:

F =I[\{(y!-W(itcosg,tangi +Icil, (1)

i-

W,(y) est le poids de la tranche ( i ) au-dessus de lanappe phréatique ;

W,(y') et W,(y,.) désigne le poids de Ia tranche < i ) au-dessous de la nappe phréatique ;

c,, q, sont les paramètres effectifs de résistance oucisaillement (cohésion du sol et l'angle de frottementinterne du sol) ;

y,y' et %, sont les poids volumiques du sol au-dessus lanappe (y) et au-dessous de Ia nappe (y' et %.) ;

l, est la longueur de la surface de glissement dans latrancheai>;cri désigne l'angle d'inclinaison entre la base de latranche et I'horizontale.

Dans la méthode de Bishop, on considère que lesforces agissantes sur les faces latérales des tranchesdélimitées sont horizontales et par conséquent leursprojections sur le plan vertical sont nulles. En prenanten compte les moments résistants et les momentsmoteurs (pour la totalité des tranches), le coefficient desécurité du massif est calculé d'après la formule :

l'équation (1) sont inférieures de quelques pourcentsaux valeurs fournies par l'équation (2).

Analys e de stabiltté des talus satu rés

Le régime des eaux agissant sur les pentes dans lesous-sol des remblais et dans les corps de remblaisconstitue l'un des plus importants facteurs concernantla stabilité de ces ouwages. Les précipitations, l'eau quipasse par le versant ou les eaux d'infiltration traversantIe corps du talus, modifient les caractéristiques physi-comécaniques des terrains en entraînant une surchargesupplémentaire sur le squelette solide du sol dirigéedans la direction du courant, appelée forces hydrau-liques. C'est surtout la composante horizontale de cesforces qui agit sur la partie non étayée du talus, etexerce une influence négative sur la stabilité. Théori-quement, la façon correcte de prendre en comptel'influence des forces hydrauliques consiste à intro-duire des composantes de cefte pression dans les équa-tions d'équilibre du sol. En règle générale, ces équa-tions prennent la forme suivante :

9,; + T + Y* H,, - 0, i,j = 1, 2

où le premier terme concerne l'état de contraintes dusol, le deuxième les forces de volume et le troisième, lesforces hydrauliques. Dans le cas d'une infiltration, lacharge hydraulique H satisfait l'équation de Laplace(vzH - o).

Cette approche de détermination des interactionssol-fluide dans l'ouwage en terre consiste à calculer lesforces hydrauliques et le poids volumique du squelettesolide du sol en prenant en compte la poussée d'Archi-mède dans la zone située au-dessous de la nappephréatique. ljne autre approche pour déterminer l'effethydraulique le long de la ligne de cisaillement est fré-quemment utilisée pour évaluer la stabilité à l'aide desméthodes approximatives des tranches. Elle consiste àdéterminer la pression de l'eau dans les pores du solen admettant que la saturation totale se situe au-des-sous du niveau d'eau.

Le coefficient de sécurité des talus saturés est beau-coup plus faible que celui du sol sec. Ceci est confirmépar des résultats obtenus par l'auteur de cette étudependant de nombreuses analyses de talus et remblaisroutiers dans la région de la Basse Silésie après f inon-dation de 1997. Ils amènent l'auteur à constater que lestalus sont stables pour une inclinaison o( < g' = 0,9 g,,dans le cas des talus sans infiltration et cr < 0,5 g, dansles talus saturés (où rp,, est l'angle de frottement internedu sol , g' - sa valeur effective).

Les conséquences de l'action des eaux d'inondationsur les talus et les remblais routiers sont beaucoup plusdangereuses que l'action exercée par les nappes phréa-tiques ou les précipitations. Ce qui est décisif dans cecas, c'est la quantité, la vitesse et le temps pendantlequel l'eau reste sur un ouvrage routier. Il faut souli-gner aussi I'importance de la quantité des impuretésqui se déplacent avec une grande vitesse avec le cou-rant des rivières. La sécurité des ouwages routiers enterre est surtout compromise, pendant et après l'ondede crue, par les sous-sols susceptibles de subir desdéformations dues à l'infiltration, processus variables(comme inféroflux, colmatage, érosion interne, liqué-faction, percement ou rupture par sous-pression, affais-sement des fontis (karstiques) ou consolidation d'infil-

(3)

'r-r[^nb] e)E- i=1

I'n

IWsincr,;-1

M,(u) : h* teqJgo'

l.oro,LFIIoù:u, désigne la pression interstitielle déterminée au centrede la longueur de la base de la tranche i,

b, est la largeur de la tranche.Puisque le coefficient de stabilité apparaît dans les

deux côtés de l'équation (2),1lest déterminé à l'aide dela méthode d'approximations successives jusqu'à ceque les résultats convergent. Une longue pratique del'auteur de ceffe étude a démontré que les valeurs mini-males des coefficients de stabilité obtenues grâce à

1gREVUE FRANçAIsE or cÉorrcHNteuE

N' 1174etrimestre2006

tration). Ces sols voient leurs caracTéristiques méca-niques et physiques modifiées.

Durant les six dernières années, le Sud-Ouest de laPologne a connu beaucoup de phénomènes de glisse-ments de talus et de remblais routiers entraînant degraves détériorations des chaussées et des ouwages deproximité.

Eboulement du remblai routierentraîné par infiltration d'eau

WLocalisation des éboulements

Nous présentons l'exemple d'une catastrophe provo-quée par }a présence d'eau dans un talus. Elle a eu lieuen awIL1997 sur le site de la centrale hydroélectrique deDychôw. Cette localité est située en aval de la rivièreBôbr, affluent gauche de l'Odra. Cette centrale de pointeà pompes comprend la chambre d'arrivée de la centrale(appelée < fermeture d'eau )) avec le canal d'arrivéed'eâu,, les tuyauteries de refoulement et local desmachines ainsi que le canal d'évacuation de l'eau desturbines à eau. Les conditions géologiques difficiles dutalus au bord de la rMère, où on a installé les ouwages,nécessitaient une protection spéciale en pied de talus etde la < fermeture d'eau > (Von Pussel et Pester, 1938).

Le glissement du talus routier a eu lieu sur la routenationale Dychôw-Lubsk o-Zary (à partir du kilomètre1.,627 jusqu'au kilomètre 1,687). A l'emplacement del'éboulement, un réservoir journalier est localisé, dontla capacité totale est de 4 000 000 m3 et la surface est de1,0 kmZ. Le fond de la cuvette de ce réservoir a étérendu étanche par une mince couche d'argile (0,2 m) àcause de l'existence de sous-sol perméable fait desables et de cailloutis. Le glissement a eu lieu tout prèsdu mur de la chambre d'arrivée et tout près du bord dela fondation de la tuyauterie .La profondeur de ruptureétait de B à 10 m. Le sol qui a glissé (environ 15 000 m3)a provoqué la destruction d'une soixantarne de mètresde mur de bâtiment abritant les turbines de la centralehydroélectrique et a fait beaucoup de dégâts à l'inté-rieur du bâtiment et dans sa proximité.

ry *""'

Structure géologique du terrain

Le terrain qui a glissé est situé morphologiquementsur la Wysoczyzna Gubinska (haut plateau de Gubin),

Sables de granulométrie variéeSables saturés de granulométrie variée

Sables limoneuxSols cohérents

non loin du confluent de la rivière Bôbr et de l'Odra . Lazone analysée est construite dans des formations ter-tiaires se trouvant à une petite profondeur sous lessédiments quaternaires ou situées sur la surface - dansla proximité des hauts plateaux ou dans des zones voi-sinant avec des vallées de rivières. Le Tertiaire estreprésenté par des argiles, avec des couches stratifiéesde glaises. Le Quaternaire est fait de deux niveauxd'argile de halde et des sables et cailloutis hydrogla-ciaires. D'importants changements de puissance descouches d'argiles à blocs sont associés aux perturba-tions glaci-tectoniques. A la surface du terrain, il y a

une couche de sable. La disposition des niveaux deseaux phréatiques est complexe. Il y a eu deux niveauxd'eau, dans les formations tertiaire et quaternaire, pré-sentant localement des contacts. Après la réalisationdes ouvrages hydrotechniques et du rideau de pal-planches, des perturbations supplémentaires locales durégime des eaux sont apparues.

On peut constater, d'une manière gén érale, que desouwages de la centrale hydroélectrique ainsi que desremblais de la route ont été implantés dans des conditionsde sol défavorables. Les sols ont présenté une grandediversité et de nombreuses couches stratifiées. C'est l'infil-tration de l'eau dans le talus routier, en provenance duréservoir journalier non étanche qui a été la cause directedu glissement. Elle a été amplifiée par les conditions défa-vorables des sols sous les fondations de la centrale,, de laa fermeture d'eau > du réservoir et du remblai routier,notamment l'inclinaison défavorable des couches des solsperturbées du point de vue tectonique. Le plafond descouches de sols tertiaires cohérents, situés au pied dutalus, formait ainsi une sorte de < gouttière ) pour I'éva-cuation des eaux souterraines et des masses de solsd'éboulements quartenaires non cohérents.

ffiilffitrNAnalyse de stabiltté, du remblai routter

Les valeurs moyennes des paramètres géotech-niques, obtenues à l'aide de forages exécutés après lacatastrophe, ont été retenues pour évaluer la stabilitédu remblai (Tableau I).

Dans les calculs, on a pris en compte :

- deux hypothèses pour les paramètres de sols consti-tuant le pied du talus : pour les sols cohérents de lacouche 4 (Figs. 1 et 2), on a pris un angle de frottementde 18" (en accord avec les valeurs moyennes des para-mètres, obtenues avec les forages réalisés après lacatastrophe) et l'angle de frottement réduit de 30 %suite aux perturbations des sols dues à la tectonique(cet angle peut correspondre à la valeur constante ourésiduelle du paramètre) ;

Paramètres géotechniques des sols dans la coupe transversale du glissement à Dychôw.Soil properties in landslide section in Dvch6w.

2932281B

1,

2

3

4

1,851,,95

1,752,05

12162822

0,160,160, L00,20

20REVUE FRANçAISE DE GEOTECHNIQUEN'1174e trimestre 2006

Évaluation de la stabilité du remblai routier dans la coupe géotechnique I-Idu glissement par la méthode de Bishop. 1, 4: sable sec,2t sable humide,3: poussière, 5: argile. Logiciel SLIDE v. 2.0 (HL).Estlmation of stability of road embankment by Bishop's method. Soil profile I-I (1, 4 :

sand, 2: saturated sand, 3: dust, 5: loam). Computer system SLIDE v. 2.0 (HL).

Evaluation de la stabilité du remblai routier dans la coupe géotechnique II-IIdu glissement par la méthode de Bishop. 1, 4: sable sec, 2 : sable humide, 3 :

poussière, 5: argile. Logiciel SLIDE v.2.0 (HL).Estimation of stability of road embankment by Bishop's method. Soil profile II-II (1,,4 :

sand,2: saturated sand,3:dust,5: loam). Computer system SLIDE v.2.0 (HL).

21REVUE FRANçAIsE or cÉorucHNreuE

N" 1174e tnmeslre2006

- la nappe phréatique dans la zone de recouvrement estconsid érée comme libre ;

- les sollicitations dues aux véhicules (à moteurs) sousforme de forces qui simulent les effets exercés par lesroues de deux camions qui se croisent (la charge pro-venant d'une seule roue étant de 50 kN, et l'entraxe desessieux - 1,0 m) ;

- variantes de chargement ' A) charge de départ, la

charge extérieure n'est pas prise en compte toutcomme la nappe phréatique ; B) on a admis la chargeau niveau de la plate-forme du remblai et absence del'eau; C) on a admis le manque de charge au niveau dela plate-forme du remblai et influence de l'eau; D) on aadmis la charge au niveau de la plate-forme etinfluence de l'eau.

Les résultats de l'étude de la stabilité du remblai, réa-lisée avec la logiciel SLIDE v. 2.0 (HL), sont présentésdans le tableau II, pour les deux coupes les moins favo-rables de l'éboulement : I-I et II-II (Figs. 1 et 2). I1 enrésulte que l'influence de la présence de l'eau dans letalus n'est pas à négliger, tout comme la valeur du coef-ficient de sécurité et qu'il est fort probable que l'éboule-ment a été provoqué justement à cause de cela :

- les valeurs F_rn pour la variante C laissent croirequ'avec (F_',, < 1,3) l'éboulement est probable et qu'avec(Fn',n < 1,0) il est très probable. Le fait que l'éboulementa effectivement eu lieu confirme la validité de l'analysequi avait été effectuée et prouve que les paramètres quiont été retenus en ce qui concerne les matériaux étaientjustes ;

- les valeurs déterminées pour Fn'in de la variante decharge C montrent que les marges de sécurité n'ontpas été conservées par cet ouvrage hydrotechnieue;

- la comparaison des valeurs F,,'i,, pour les variantes decharge A et B ainsi que C et D démontre que l'impactde la charge exercée par le trafic routier sur la valeurminimale du coefficient de sécurité est inférieur à1,0 0/"

;

- Ia comparaison des valeurS Fn'in pour les variantes decharge A et C montre que la présence de l'eau, dans letalus, influence fortement la valeur du coefficient destabilité, ce qui constitue souvent la cause principaled'instabilité.

Des phénomènes tels que : rnontée de la nappephréatique de la ligne d'eau dans la proximité immé-diate de la centrale hydroélectrique, imbibitions etinondations des terrains avoisinants, fuites importantesde la tuyauterie installée sur le talus, fuites d'eau dansles galeries situées au-dessous des conduites sous pres-

sion, suintements de l'eau et les inféroflux dans laproximité des talus, près du rc château d'eau )), grandsdébits de l'eau pompée des trois puits qui ont été per-cés après que l'éboulement a été constaté, portaientdéjà à croire que l'impact défavorable de cet ouvragehydraulique ne pouvait pas être nié.

Les travaux de remise en état ont confirmé lemanque de l'étanchéité de la cuvette du réservoir aubout d'une soixantaine d'années de son exploitation(une a été utilisée pour assurer l'étanchéité du fond dela cuvette du réservoir). La présence des sols nonconsolidés en proximité des talus et l'impact des tur-bines et des pompes peuvent constituer la cause de leurfluage.

ffil||ti:iltNtË

Protection du glissementet élapes de reconstruction du remblai routier

Sur les figures 3 et 4, on a présenté l'étendue duglissement et la protection provisoire du site quiconsistait à bétonner Ia zone près du pied du remblaiqui a gliss é, à renforcer les murs de la zone située dansla proximité du talus à l'aide d'une grille en bois poséesur une feuille en matière plastique, à observer dans lespiézomètres le niveau des nappes phréatiques ainsi quedans les puits creusés à proximité pendant le pompagede l'eau.

1"n1iini'fi1nîa:n111i't!;ir:'ilr,ilffi#*triti Vue du glissement du remblai routier àcôté du flanc de la chambre d'entrée(< fermeture d'eau >>).

View of road embankment landslide near thewater lock structure of the power plant.

WÉvaluationdelastabilitédutalusroutierparlaméthodeBishopetJanbu.Estimation of stability of road embankment by Bishop's and Janbu method.

ABCD

L,241,,23

0,970,96

1,,09

1,090,86O,BB

22REVUE FRANçAISE DE GÉOTECHNIQUEN" 1174e Trimesïe 2006

Protection préliminaire du glissement.Preliminary protected of the landslide.

Plus tard. on a réaltse :

- un batardeau en terre ave c écran d'étanchéité verti-cal, séparant le réservoir supérieur du canal d'entrée(le canal d'entrée a été vidé) ;

- un nouveau dispositif de protection des bords ducanal d'entrée et un écran d'étanchéité pour diminuerles gradients de filtration et la quantité de l'eau de fil-tration passant du canal d'entrée et du réservoir supé-rieur au réservoir inférieur de la centrale ;

- un drainage vertical à proximité du bâtiment de lacentrale.

Le revêtement de la rout e a été démoli sur une lon-gueur de 50 m environ avec l'enlèvement d'une partiedu sol non consolidé du remblai ; le sous-sol a été com-pacté avec la méthode de vibroflottation jusqu'à uneprofondeur d'environ 10 m. Ensuite, on a reconstruit leremblai routier, renforcé par des géotextiles en formede grilles et on a réalisé le nouveau revêtement de laroute. Les étapes importantes de cette reconstructionsont présentées sur les figures 5, 6 et 7. Avant la miseen service de l'ouwage hydrotechnique, on a effectuédes mesures de vibrations provoquées par les turbineshydrauliques et la charge provoquée par le trafic desvéhicules [à moteur) sur ]a < fermeture d'eau > et sur letalus du remblai. On a enregistré les variations dans letemps des déplacements dynamiques en certainspoints de l'ouvrage.

On a aussi effectu é I'estimation de la stabilité duremblai routier reconstruit. Les calculs ont été réalisésavec la méthode de Fellenius. Cette méthode permetd'évaluer la stabilité du talus stratifié, de prendre encompte ia position de la nappe phréatique et descharges extérieures (statiques et dynamiques). Poureffectuer les calculs, on a utilisé les paramètres de sol,en considérant que les travaux ont été réalisés avecsoin et dans le respect des règles de l'art (Tableau III).

Les calculs de stabilité ont été effectués pour deuxcoupes géotechniques I-I et II-il (Figs. 8,, 9) et pour cinqvariantes de charge :

1) massif de sol est chargé uniquement avec son proprepoids ;

2) poids propre du massif de sol et nappe phréatique ;

3) variante 2 modifiée, prenant en compte la chargesupplémentaire du massif de sol causée par les forcesd'inertie dues au travail de la turbine (les composantesverticales ou horizontales des forces de gravité ont étéaugmentées en considérant des coefficients appropriés

Travaux de terrassement de la reconstructiondu remblai routier.Earthworks in reconstruction of the roadembankment.

:ttttt:tttttitlittttfigitt:"#tt'tttt.tt:, Renforcements dgs talus du rgmblai.Reinforced road embankment.

Reconstruction du remblai routier et durevêtement de la route.Embankment road after reconstruction and theroad surface structure.

pour les composantes verticales et horizontales desvibrations obtenues par le biais des mesures de vibra-tions réalisées sur l'ouwage) ;

4) poids propre, influence de l'eau, influence des forcesd'inertie dues au travail de la turbine et charge de lachaussée (sous forme de quatre forces dont la valeurstatique est de 50 kN disposées de la manière suivante,en partant du bord gauche de la route : 0,50 m;1,50 m;

93REVUE FRANçAIsE or cÉorrcHNteuE

N.1174e tnmestre2006

Paramètres géotechniques des sols dans la coupe transversale de la reconstruction du talus.Soil properties of the embankment after reconstruction.

72,14 m LA, 34

48,0 m

10,0 2CI,0 40,0 60"0 80"t lmj

Schéma de calculs pour l'estimation de la stabilité du remblai routier reconstruit(coupe géotechnique I-I).Computational scheme for estimation of stabiliff of reconstructed road embankment (soilprofile I-I).

Sol non cohérentcompacté (reconstitué)

Sol non cohérent(aprè s vibrofl ottation)

Sol non cohérenten état naturelSol cohérent

uartenaireSol non cohérent

uartenaire

Soi cohérent tertiaire

73,5{i nr Iâ s4

*,CI 10,û 30,0 40,0 6û,0 80,û [m]

WSchémadecalcu]spourl,estimationdelastabilitéduremblairoutierreconstruit(coupe géotechnique II-[).Computational scheme for estimation of stability of reconstructed road embankment (soilorofile II-II).

24REVUE FRANÇAISE DE GEOTECHNIQUEN'1174e lrimeshre 2006

2,00 rrr ; 1,50 rn ; 0,50 rn ; ce qui simule deux camionsqui se croisent) ;

5) variante 4 modifiée, prenant en compte la chargesous forme de quatre forces dynamique.

Les résultats des calculs sont présentés dans letableau IV. Les études et analyses qui ont été réaliséespermettent de constater ce qui suit :

- les déflexions mesurées du revêtement de la chaus-sée montrent que sa capacité de charge est suffisantepour pouvoir recevoir le trafic des véhicules ;

- les vibrations mesurées de a fermeture d'eau ) prove-nant du trafic des véhicules à moteur ne sont pas res-senties par l'ouwage ;

- les vibrations du talus provenant des camions ont étéprises en compte dans l'analyse de la stabilité. L'impactde la charge routière sur les valeurs minimales du coef-ficient de stabilité F est inférieur à 2 ou 3oÂ, pour lescharges dynamiques les moins favorables (passaged'un véhicule par un seuil modèle de 5 cm de hauteursimulant un revêtement qui n'est pas plan ; dans le casdu revêtement plus plat l'influence s'est avérée moinsimportante) ;

- avec les valeurs des paramètres de sol qui ont étéprises en compte, le remblai chargé par son poidspropre et par les véhicules (qui y circulent) a montréque le seuil de stabilité exigé par Ia réglementation desouwages hydrauliques est suffisant ;

- l'évaluation de la sécurité du remblai a montré que cesont les forces hydrostatiques qui dominent et leurprise en compte (pour la nappe phréatique élevée)réduit les valeurs du coefficient de sécurité F, en des-sous des valeurs autorisées par les règlements.

EExemples de gliss ementsdus à I'inondation el leur protection

On présente ci-dessous quelques exemples de rup-ture de talus et de remblais routiers. Ils ont été sélec-tionnés parmi plusieurs glissements qui ont eu lieupendant l'inondation de juillet 1997 en Basse Silésie.

W

masses, constituant le talus au-dessous de Ia route, ontglissé (environ 5 000 m3). Une partie de la voie gauchede la route a été également emportée. C'est f infiltrationde l'eau dans les couches supérieures du sol et l'é}éva-tion du niveau des eaux dans les fissures des versantsqui ont provoqué le glissement. Les eaux de filtrationet celles qui descendent des sources (situées au-dessusde la route) dans un canal naturel, ainsi que les eauxd'inondation au courant très dynamique, ont érodé unepartie du talus située au-dessous de la route. De plus, letalus était affaibli par une entaille pour tracer la route etposer une conduite hydraulique le long du flanc dutalus. L'affouillement précité avait les dimensions sui-vantes : environ 15 m le long de la route et environ 9 mdans le talus.

Après, les événements se sont succédé très vite. I1 ya eu un glissement du sol saturé sur la route; le fossésitué sur le côté de la route a reçu le sol mais sonvolume n'était pas suffisant, ensuite le niveau d'eau amonté, le mur de soutien dont I'assainissement étaitdéfectueux a été rompu et le glissement s'est produitsur une largeur de B à 18 m (le long de Ia route) et d'unehauteur d'environ 60 m.

Avant }a reconstruction définitive de la route, on acommencé des travaux ayant pour but d'améliorerl'assainissement de l'accotement supérieur et du fosséde la route. Provisoirement, une conduite a été poséedans le fossé latéral dont le diamètre était de 0,6 m eton l'a enterrée avec une couche d'éclats de claveaux(0,15 à0,20 m), on a obtenu ainsi de la place pour l'élar-gissement de la route et la déviation provisoire. Le dis-positif antiglissement a consisté avant tout à protéger lepied du talus à l'aide d'un système de gabions. Lespaniers des gabions sont réalisés de fil en zinc et rem-plis de pierres provenant des rochers. Des murs desoutènement au-dessus de la route ont été réalisés surune longueur de 7 m (partie gauche de la routeDomaszkôw-Miçdzygorze, Fig. 10), des constructionsde stabilisation au-dessus de la route sur }a longueurde 45,5 m (partie droite de la route), une ceinture dedrainage. Le corps de chaussée a été entièrementreconstruit.

ffi*'"--"--Eaux d'inondation stagnantes. lnondationde longue durée d'un remblai routier

Ce cas concernait la destruction du revêtement etdu remblai de la route nationale n" 338 (Lubiqz-Kawice) du kilomètre 35,500 jusqu'au kilomètre 37,755.On a observé, pendant l'inondation, des talusaffouillés, des trous dans des remblais et des accote-ments, des failles longitudinales dans le revêtement et

Eaux d'inondation en montagne

Le glissement du talus de la route n" 45109 (à l'arri-vée dans la ville de Miçdzygôrze, du côté de BystrzycaKlodzka) est survenu au cours de longues et impor-tantes précipitations et de l'inondation de la région deKotlina Klodzka (vallée de Klodzko). D'importantes

iititttiiiitiliiiijttnit# l,F,T,jiiili: Résultats des calculs de la stabilité du talus routier reconstruit.

Stabilitv evaluations of reconstructed road embankment.

1

2

3

45

1,5531,0281,022O,9BB

0,97 4

95REVUE FRANçAIsE or cÉorucHNteuE

N'1174e trimestre2006

0,6110,97 40,9801,0031,,017

1,6371,0271,,0200,9970,983

0,6440,9730,9781,01.2

1,026

Glissement du talus de la routeno 45109 à Mie dzygôrze :

construction de la protection dutalus routier à l'aide d'unsystème des gabions.Embankment landslide of roadno 45109 in MiEdzygorze. The roadembankment is protected by gabionssystem.

le remblai, des défauts, des pertes, des effritements,des nids de poules dans le revêtement ainsi que leglissement (surtout sur le tronçon situé 150 m avantle pont sur la rivière Cicha Woda, affluent gauche del'Odra). Sur la voie de droite (dans la direction deLubiaz) sont apparues sur le revêtement des fissureslongitudinales accompagnées d'une faille atteignant0,3 m (Fig . 11) Ces défauts sont présents sur une lon-gueur de 60 m. Les dégâts de la voie de gauche étaientsemblables, à environ 140 m du pont, sur une lon-gueur d'à peu près 15 m. A l'endroit où sont apparusles fissures importantes et le glissement, on a fait desforages géotechniques. Dans le pieC du remblai (dontla hauteur varie de 2,2 à 3 m) directement sous le revê-tement, on a constaté les couches suivantes : sablesgraveleux argileux et des sables graveleux sur unehauteur d'environ 2 m, puis des argiles sur une hau-teur de 0,5 à 2 m et, enfin, des sables. Autre élémentdéfavorable, le fait que le talus était initialement prévupour des voies ferrées et que, plus tard, il a été élargipour supporter une route. Pour les travaux d'élargis-sement, on a souvent employé des sols à forte teneuren argile. Le glissement des sols pulvérulents et satu-rés du remblai sur une couche d'argile constituait lacause directe de la rupture du remblai et d'une partiedu revêtement de la chaussée.La reconstruction de laplate-forme routière consistait à enlever le remblaiancien et la couche d'argile, à construire un nouveauremblai renforcé par des géotextiles.

Glis sement sur la routen ati on al e n' 3 3I (Lub iqù -Kawice): caractère desdestructions du revêtementde la chaussée.Embankment landslide in thenational road no 338 (Lubiaz -

Kawice).The nature of roadsurface distortions.

WRuptures des ouvrages routiers en terre

26REVUE FRANçAISE DE GEOTECHNIQUEN'1'174e TnmesTre 2006

durant leur exploitation après l'inondation

L'impact destructif des précipitations sur lesouvrage s routiers en terre peut être illustré parl'exemple du talus routier de contournement de la villede Zrelona Gôra (route nationale no 3, km 291.900)(Fig .12). Les constations suivants ont été effectués :

- le glissement s'étend sur une longueur d'environ 15 mcôté droit du talus (directions de Szczecin), caractérisépar des fissures sur toute la surface du remblai, le chan-gement de sa géométrie initiale ;

- le début de la rupture s'est produit à 6 m de l'endroitcité ci-dessus (dans le sens opposé).

Les glissements survenus ont été provoqués par undrainage insuffisant du talus routier saturé par les pré-cipitations atmosphériques et par les eaux d'inonda-tion. Par suite de la saturation des talus, 1e risqued'accroissement progressif du déplacement du talusétait aggravé par la présence de couches d'argile sousles sols pulvérulents constituant le corps du remblai.Les conditions géotechniques du sous-sol étaient com-plexes à cause de l'existence de multiples phénomènesglaci-tectoniques et à cause d'une grande variabilitédes paramètres physiques et mécaniques des forma-tions.

#ijtiitittt vue de glissement du talus routier sur le1it'iii'ii1i1:t:i1i1:1'17't't:1'1i1't1i1itrffiriiiçi,,.,,.,,,.,,,,,,

contournement de Zielona Gôra.View of road embankment landslide nlaced inthe bypass of Zielona Gôra.

L'évaluation globale de la stabilité du talus montreune variation du coefficient de sécurité F autour del'unité (1,14 à 1,05), ce qui prouvait que la rupture dutalus pouvait se produire.

L'état de glissement sur les deux tronçons du talusde la route périphérique et la crainte de saturation parl'eau ont nécessité la réalisation des travaux pour éli-miner des suites de la rupture et de protéger la surfacedu talus contre une nouvelle rupture. Ces travauxconsistaient à :

- nettoyer le fossé et drainer longitudinalement la vasesituée sous le fossé dans la zone des glissements;

- éliminer les restes du sol provenant du talus qui aglissé et mettre en place, au pied du talus qui a glissé,un rang de gabions (sur la longueur d'environ 40 m)sur une couche du béton maigre dont l'épaisseur est de20 cm;- réparer le talus qui a glissé en utilisant des géotextilesen forme de grilles en polyéthylène de grande densité.

ffilmpact de l'érosion des riviàressur l'instabilité des talus

Cette catégorie de dégâts est illustrée par un rem-blai routier dont le talus qui longe le canal de la rivièreNysa t-u|ycka à Piehsk . I1 est constitué par deux rem-blais dont la hauteur varie de 3,5 à 4,0 m. Le rembiaisous la chaussée est stabilisé, mais, dans Ia zone destrottoirs, on a constaté que des parties du remblai ontété construites avec des sables et cailloutis non conso-lidés. lJne détérioration du remblai et un glissement dutrottoir se sont produits sur une largeur de 2 m au-des-sus du remblai d'annexe ajouté et le soubassement dela bordure de chaussée . La largeur de la partie enfon-cée était d'environ 1 à 1,2 m, la profondeur de la dislo-cation est d'environ 0,2 à 0,4 m sur une longueur de39 m tFig. 13).

Dans des coupes localisées dans Ia zone du trottoirenfoncé, de la rue et du remblai routier affaissé, desconditions géotechniques complexes sont apparues :

remblais non consolidés avec un angle de frottementégal à l'angle des talus, érosion importante de la rivière(surtout pendant les périodes des crues), niveau de

t:"i'i',i:':::'ii:i:',1t:1:1:7:,,1:it':1j:ttltîiii.#i#tljtiltt#itttiitt VUe dU tfOttOif enfOnCé dU femblai rOUtiercôté amont du canal de Nysa Luiycka.Depression view of the embankment from theside of channel of Nvsa Luivcka of NvsaI-u2vcka riwer.

nappe phréatique dans le talus variable (percé à la pro-fondeur 2,35 m au-dessous de la plate-forme du rem-blai actuel reconstruit). L'existence d'une couche desable moyennement consolidé dans Ia partie basse ducorps du remblai touchant directement les berges ducanal et couwant en même temps le sous-sol d'argilepoudreuse moyennement compactée, a donné uneexplication de la rupture des talus. Les fluctuations duniveau d'eaux de la rivière pourraient constituer lacause directe des glissements locaux du corps et de latête de remblai et provoquer l'effondrement de la plate-forme routière.

Les résultats des calculs de la stabilité du talus avaldans Ia zone d'affaissement du trottoir, réalisés pour leniveau actuel de l'eau dans la rivière (schéma A) ainsique pour le nrveau probable dans le canal durant lapériode d'inondation (schéma B), ont montré une trèsprobable possibilité de glissement. Les valeurs mini-males du coefficient de sécurité étaient de : Fn'. = 1,025(schéma A), F-i'., = 0,884 (schéma B). Cette conclusion aété confirmée par l'apparition du glissement du rem-blai, le tassement de la tête, et par conséquent les dom-mages sur le trottoir dans la rue. La stabilité du talus aété compromise par l'action destructrice des eaux ducanal de la rivière en provoquant l'érosion dans ladirection des sables non consolidés du remblai et dusous-sol non compacté. Les fluctuations du niveau denappe phréatique entraînées par le changement duniveau des eaux de la rivière ont provoqué, ces der-nières années, les tassements d'un talus non consolidédu remblai et sa séparation du talus antérieur. Seule lavégétation sur le nouveau talus freinait le processus deson glissement.

La protection de la zone de glissement a été effec-tuée par battage d'un rideau des palplanches du typeLarssen. I1 â étéjugé que c'est l'unique moyen du pointde vue technique, pour couper l'arrivée de l'eau ducanal de la rivière et pour protéger contre l'infiltrationde l'eau souterraine dans la direction du remblai. Lerideau de palplanches a été placé à environ 4 m dubord de la route (bordure du trottoir) sur une longueurà environ 75 m. On a proposé aussi de profiler le talusavec l'utilisation en même temps de géotextiles pourprotéger Ie talus du remblai du talus contre l'érosiondue à l'inondation. Après avoir protégé le talus, on areconstruit la structure du revêtement de la chausséeet du trottoir conformément à l'état initial.

2lREVUE FRANçAIsE or cÉorrcuNteuE

N" 1174e trimestre 2006

Conclusion

E

Un large éventail d'exemples de catastrophes et deruptures de chaussées a permis de mettre en évidenceles problèmes liés à l'élaboration des projets, à leurexploitation. Une évaluation de la stabilité des talusroutiers dewait prendre en compte les infiltrations. Surdes terrains exposés à une inondation, on recommandece qui suit :

- accepter des valeurs admissibles des coefficients desécurité des ouwages routiers en terre lors de l'élabo-ration des projets d'études, augmentés de 15 à 25 % ;

- éviter de situer des remblais routiers, exécutés en solsnon cohérents, sur des argiles, des alluvions, des solscompressibles, des karsts, ou susceptibles aux défor-mations dues à l'infiltration ;

- équiper les sites en appareils de mesure et de contrôleet mettre en place une instrumentation permanente desouwages en terre situés en zones exposées aux glisse-ments. Des moyens d'observation de la surface desglissements (avec l'utilisation de courbe de niveaumicrométrique et des instruments de géomètre) per-

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mettent de détecter le mouvement,, de déterminerI'étendue de la surface de glissement ainsi que dedéterminer la vitesse du mouvement et sa direction. Lesobservations profondes (avec utilisation des tubes dedéformation, des puits de déformation, des inclino-mètres , ptézomètres ouverts et fermés) permettent dedéterminer la vitesse et direction des mouvements dessols et de suiwe les variations du niveau de la nappe etles pressions interstitielles.

La catastrophe dans la centrale hydroélectrique amontré la nécessité de mener une instrumentation per-manente pour évaluer l'état technique des ouwages etinstallations, et l'influence qu'ils exercent sur desouwages voisins. Elle dewait concerner I'étanchéité dufond de la cuvette des réservoirs, le contrôle des dépla-cements des ouwages et du sous-sol, l'état techniquedes fondations ainsi que le contrôle de l'efficacité dessystèmes de drainage mis en place.

lJn autre aspect important, c'est I'état de drainagedes chaussées . La pratique a montré que des dégâtsimportants ont touché les ouwages qui ne possédaientpas d'installations d'évacuation en bon état de fonc-tionnement alors que de nombreux éléments d'infra-structure routière ont résisté à l'inondation, car ilsétaient correctement entretenus.

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