TDM_Martin Géotechnique Appliqué

7/29/2019 TDM_Martin Gotechnique Appliqu

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Gotechniqueapplique au BTP

Pierre Martin

Groupe Eyrolles, 2008,

ISBN : 978-2-212-12271-8


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TABLE DES MATIRES

Prface ............................................................................................ 1

Introduction ................................................................................... 3

Trente cinq ans aprs .................................................................... 3Des chantillons au site ................................................................. 3

Les principes ................................................................................. 4Les thories ................................................................................... 4Les mthodes ................................................................................ 5Les pratiques ................................................................................. 5

Lefficacit de ltude ................................................................... 6

1 La gotechnique .................................................................. 71.1 Exemples difiants ........................................................................ 7

1.1.1 Les barrages hydrauliques ................................................... 81.1.1.1 Barrages en remblais ............................................... 91.1.1.2 Barrages-poids ......................................................... 10

1.1.1.3 Barrages-votes ....................................................... 111.1.2 Tassement, poinonnement et ruine ................................. 20

1.1.2.1 La tour de Pise ......................................................... 211.1.2.2 Autres difices inclins ........................................... 241.1.2.3 Le silo bl de Transcona (Winipeg) Canada) ........ 25

1.1.2.4 Le Campanile de San Marco Venise .................... 271.1.2.5 Quelques ponts ........................................................ 28

1.1.3 Exemples probants ............................................................... 291.1.3.1 Dcision inopportune ............................................. 29

1.1.3.2 tude conteste ........................................................ 301.1.3.3 Le gomcanicien ignorait la gologie .................... 311.1.3.4 Dcision opportune .................................................. 33

1.2 Gotechnique ................................................................................ 33

1.3 Aperu historique .......................................................................... 371.3.1 Ds lAntiquit ..................................................................... 381.3.2 Venise .............................................................................. 39


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II

1.3.3 La guerre de places .............................................................. 40

1.3.4 La priode scientifique ......................................................... 411.3.4.1 La mcanique des remblais ..................................... 41

1.3.4.2 La mcanique des sols ............................................. 42

1.3.4.3 Lhydraulique souterraine ....................................... 46

1.3.4.4 La gophysique applique ....................................... 47

1.3.4.5 Les sondages mcaniques ........................................ 47

1.3.4.6 La mcanique des roches ......................................... 48

1.3.4.7 La gologie de lingnieur ....................................... 48

1.3.4.8 Les sciences de lingnieur ...................................... 48

1.4 volution ....................................................................................... 49

2 Les principes ......................................................................... 552.1 Cadre scientifique ......................................................................... 55

2.1.1 Les disciplines ...................................................................... 56

2.1.1.1 La gologie .............................................................. 56

2.1.1.2 La physique ............................................................. 57

2.1.1.3 La chimie ................................................................. 61

2.1.1.4 Les mathmatiques .................................................. 612.1.2 La gotechnique ................................................................... 62

2.1.2.1 Les objets ................................................................. 63

2.1.2.2 Les phnomnes ...................................................... 64

2.2 Les coles gotechniques .............................................................. 682.2.1 Les sourciers ........................................................................ 682.2.2 Les coles rationnelles ......................................................... 70

2.2.2.1 Lcole naturaliste ................................................... 70

2.2.2.2 Lcole physicienne ................................................. 712.3 Langage et raisonnement .............................................................. 72

2.3.1 Le langage ............................................................................ 72

2.3.1.1 Les mots ................................................................... 73

2.3.1.2 Les nombres ............................................................. 77

2.3.1.3 Les formules ............................................................ 78

2.3.1.4 Les logiciels ............................................................. 792.3.2 Le raisonnement ................................................................... 80

2.3.2.1 Les gotechniciens ................................................... 80

2.3.2.2 Les autres intervenants ............................................ 81

2.3.2.3 Lordinateur ............................................................. 81


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Table des matires III

2.4 Le site et louvrage ....................................................................... 85

2.4.1 tudier le site ....................................................................... 852.4.2 Construire louvrage ............................................................ 862.4.3 Retarder la ruine ................................................................... 872.4.4 viter les catastrophes ......................................................... 88

2.5 Le gotechnicien ........................................................................... 892.5.1 Les acteurs de la construction .............................................. 892.5.2 Le gotechnicien .................................................................. 90

2.5.2.1 Dmarche ................................................................. 91

2.5.2.2 Attitude .................................................................... 92

2.5.2.3 Formation ................................................................ 932.5.2.4 Une quipe ............................................................... 94

2.5.2.5 Organisation professionnelle ................................... 95

3 Les thories ........................................................................... 973.1 La prospective ............................................................................... 98

3.1.1 Lirrationnel ......................................................................... 100

3.1.1.1 La fatalit ................................................................. 101

3.1.1.2 Le hasard ................................................................. 1013.1.2 La science ............................................................................ 103

3.1.2.1 Rductionnisme ou holisme ? .................................. 107

3.1.2.2 Le dterminisme ...................................................... 108

3.1.2.3 La probabilit .......................................................... 109

3.1.2.4 La semi-probabilit .................................................. 111

3.1.2.5 Les ensembles flous ................................................. 111

3.1.2.6 Le chaos ................................................................... 112

3.1.2.7 Les systmes critiques auto-organiss ..................... 114

3.1.3 Logique gotechnique .......................................................... 1153.1.4 Les thories gotechniques .................................................. 117

3.1.4.1 Reprsentation des formes ....................................... 118

3.1.4.2 tude des phnomnes ............................................ 119

3.2 La modlisation ............................................................................ 1223.2.1 Modlisation analytique ....................................................... 126

3.2.1.1 Modlisation des formes ......................................... 127

3.2.1.2 Modlisation du comportement ............................... 128

3.2.2 Le modle gotechnique de synthse ................................... 1393.2.3 Reprsentativit des modles ............................................... 140

3.2.3.1 Matriau naturel, milieu gomcanique .................. 141


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IV

3.2.3.2 Structures naturelles, figures gomcaniques .......... 141

3.2.3.3 Phnomnes naturels, modles de comportements ....... 1423.2.4 Validation des modles validit des rsultats ................... 142

4 Les objets ...............................................................................1454.1 Le gomatriau ............................................................................. 145

4.1.1 Caractres gnraux ............................................................. 145

4.1.1.1 Morphologie ............................................................ 148

4.1.1.2 Paramtrie ................................................................ 149

4.1.1.3 Comportement ......................................................... 149

4.1.2 Organisation ......................................................................... 1534.1.2.1 Le systme terrestre ................................................. 154

4.1.2.2 Les cycles naturels ................................................... 1564.1.3 Le gomatriau franais ....................................................... 161

4.2 Les phnomnes naturels .............................................................. 1624.2.1 volution gnrale ............................................................... 1634.2.2 tude .................................................................................... 1654.2.3 Les phnomnes internes ..................................................... 166

4.2.3.1 ruptions volcaniques ............................................. 166

4.2.3.2 Sismes .................................................................... 1674.2.4 Les phnomnes atmosphriques ......................................... 171

4.2.4.1 Les phnomnes climatiques ................................... 171

4.2.4.2 Les phnomnes mtorologiques ........................... 171

4.2.4.3 Phnomnes lis aux conditions atmosphriques ......... 1724.2.5 Les phnomnes externes .................................................... 172

4.2.5.1 Les mouvements de terrain ...................................... 1734.2.5.2 Autres phnomnes externes ................................... 180

4.2.6 Leau souterraine ................................................................. 180

4.2.6.1 Nappes deau souterraines ....................................... 181

4.2.6.2 Circulations karstiques ............................................ 182

4.2.6.3 Eau intersticielle ...................................................... 182

4.3 Les amnagements et les ouvrages ............................................... 1834.3.1 Les amnagements ............................................................... 183

4.3.1.1 Les zones ................................................................. 183

4.3.1.2 Les lotissements ....................................................... 184

4.3.1.3 Les tracs ................................................................. 184

4.3.2 Les ouvrages ........................................................................ 1844.3.2.1 Excavations et soutnements ................................... 185

4.3.2.2 Les remblais ............................................................. 191


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Table des matires V

4.3.2.3 Les chausses .......................................................... 194

4.3.2.4 Les fondations ......................................................... 1944.3.2.5 Captages deau souterraine ...................................... 200

4.3.2.6 Rhabilitation des sites pollus ............................... 202

4.3.2.7 Stockage des dchets ............................................... 203

4.4 Laccident gotechnique ............................................................... 2044.4.1 Prospective ........................................................................... 2054.4.2 Laccident ............................................................................ 206

4.4.2.1 Selon les dommages ................................................ 207

4.4.2.2 Selon la cause .......................................................... 207

4.4.2.3 Apprcier le risque .................................................. 2084.4.2.4 Assurer la scurit ................................................... 209

4.4.3 Les causes ............................................................................ 211

4.4.3.1 Causes naturelles ..................................................... 211

4.4.3.2 Accidents induits par louvrage ............................... 2134.4.3 Le risque conomique .......................................................... 2174.4.4 Effets pervers des amnagements ........................................ 2174.4.5 Comportements aberrants .................................................... 2194.4.6 La pollution .......................................................................... 219

4.4.7 Paradoxe gotechnique ........................................................ 2224.4.8 Les interventions .................................................................. 222

4.4.8.1 La prvention ........................................................... 222

4.4.8.2 La prvision ............................................................. 224

4.4.8.3 La protection ............................................................ 224

4.4.8.4 Les secours .............................................................. 225

4.5 Le site ........................................................................................... 2254.5.1 Dimensions .......................................................................... 226

4.5.1.1 Par rapport au temps ................................................ 226

4.5.1.2 Par rapport louvrage ............................................ 2264.5.1.3 Par rapport la structure gologique ....................... 226

4.5.1.4 Par rapport aux phnomnes ................................... 227

4.5.1.5 Par rapport lchelle dobservation ....................... 2284.5.2 Modlisation ........................................................................ 228

4.5.2.1 Modlisation gomtrique ....................................... 228

4.5.2.2 Modlisation du comportement ............................... 230

5Ltude gotechnique ........................................................2315.1 Intrt de ltude ........................................................................... 231

5.1.1 Adaptation de louvrage au site ........................................... 233


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VI

5.1.1.1 Ladaptation dun immeuble ................................... 234

5.1.1.2 Leau souterraine ..................................................... 2375.1.1.3 Contourner la difficult ........................................... 2375.1.2 Justification de ltude ......................................................... 238

5.2 La mthode ................................................................................... 2405.2.1 Ncessit dune mthode cohrente ..................................... 240

5.2.1.1 Des sites difficiles amnager ................................ 240

5.2.1.2 Un milieu naturel mal connu ................................... 242

5.2.1.3 Mesures et calculs .................................................... 243

5.2.1.4 Des techniciens multiples ........................................ 243

5.2.1.5 Confondre tudes et sondages ................................. 2445.2.1.6 Site et tude gotechnique ....................................... 245

5.2.2 Esquisse dune mthode ....................................................... 246

5.2.2.1 Justification et limites .............................................. 246

5.2.2.2 Un programme spcifique ....................................... 248

5.2.2.3 Par le site ou par louvrage ...................................... 2505.2.3 La mthode ........................................................................... 252

5.2.3.1 Lobservation ........................................................... 253

5.2.3.2 Lexprimentation ................................................... 255

5.2.3.3 Lanalogie ................................................................ 2575.2.3.4 Un problme nouveau et unique .............................. 257

5.2.3.5 Conduite dune tude ............................................... 258

5.2.3.6 Normalisation de ltude ......................................... 259

5.3 Organisation de ltude ................................................................. 2605.3.1 Stratgie de la gotechnique ................................................ 260

5.3.1.1 Btir le modle gotechnique du site ....................... 260

5.3.1.2 Prvoir lvolution du site ....................................... 2625.3.2 Tactique de ltude gotechnique ........................................ 262

5.3.2.1 Du gnral au particulier ......................................... 263

5.3.2.2 Par tapes (par rapport louvrage) ........................ 264

5.3.2.3 Par phases (par rapport au site) ............................... 2655.3.3 Les rgles gnrales dune conduite .................................... 270

5.3.3.1 Ordre et continuit ................................................... 270

5.3.3.2 Faire assez mais pas trop ......................................... 270

5.3.3.3 Un risque calcul ..................................................... 271

5.3.3.4 Sarrter temps ...................................................... 271

5.4 Droulement de ltude ................................................................. 2725.4.1 Rle du gotechnicien .......................................................... 272

5.4.1.1 Spcialisation ........................................................... 272


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Table des matires VII

5.4.1.2 Connaissance du projet et analyse du site ............... 273

5.4.1.3 Proposition et ralisation dun programme dtude ...... 2735.4.1.4 En tirer des renseignements pratiques ..................... 2735.4.2 Les tapes ............................................................................. 273

5.4.2.1 Avant projet sommaire (APS) ................................. 274

5.4.2.2 Avant projet dtaill (APD) .................................... 275

5.4.2.3 Spcifications techniques dtailles (STD) ............. 276

5.4.2.4 Dossier de consultation des entreprises (DCE) ....... 277

5.4.2.5 Contrle gnral des travaux (CGT) ....................... 277

5.4.2.6 Rception des travaux (RDT) .................................. 278

5.4.2.7 viter laccident ...................................................... 2785.4.3 Les limites de ltude ........................................................... 279

5.5 Les techniques .............................................................................. 2795.5.1 La gologie applique .......................................................... 281

5.5.1.1 La documentation .................................................... 281

5.5.1.2 La tldtection ....................................................... 282

5.5.1.3 Les observations de terrain ...................................... 2825.5.2 La gophysique .................................................................... 282

5.5.2.1 La rsistivit lectrique ........................................... 283

5.5.2.2 La gravimtrie ......................................................... 2855.5.2.3 La sismique .............................................................. 285

5.5.3 Linstrumentation de terrain ................................................ 287

5.5.3.1 Les sondages mcaniques ........................................ 288

5.5.3.2 Linstrumentation permanente ................................ 2995.5.4 Les essais de laboratoire ...................................................... 300

5.5.4.1 Les essais didentification ....................................... 301

5.5.4.2 Les essais mcaniques ............................................. 3015.5.6 Linformatique ..................................................................... 303

5.6 Le rsultat ..................................................................................... 3035.6.1 Qualit du rsultat ................................................................ 3045.6.2 Critre de qualit .................................................................. 305

5.6.2.1 Les thories et les lois ............................................. 306

5.6.2.2 Reprsentativit des modles .................................. 307

5.6.2.3 Reprsentativit des paramtres .............................. 307

5.6.2.4 Reprsentativit des mesures ................................... 309

5.6.2.5 Validit des mesures ................................................ 310

5.6.2.6 Prcision des mesures .............................................. 3115.6.2.7 Prcision des rsultats ............................................. 3115.6.3 Grer lincertitude ................................................................ 312


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VIII

5.6.3.1 Le coefficient de scurit dterministe .............. 312

5.6.3.2 Les coefficients semi-probabilistes ................... 3135.7 Le rapport ...................................................................................... 3145.7.1 Les fonctions du rapport ...................................................... 3145.7.2 Linterprtation .................................................................... 3155.7.3 La forme ............................................................................... 316

6 Lconomie gotechnique ................................................3236.1 conomie de louvrage ................................................................. 323

6.1.1 Lors de ltude du projet ...................................................... 324

6.1.2 Lors de la construction de louvrage .................................... 3246.1.3 Aprs la mise en service ...................................................... 326

6.2 Le commerce gotechnique .......................................................... 3266.2.1 Le march de la gotechnique .............................................. 3276.2.2 Fournisseurs et clients .......................................................... 3296.2.3 Les risques du matre d'ouvrage ........................................... 3306.2.4 Structure du prix dune tude ............................................... 3316.2.5 Le cot d'une tude .............................................................. 3326.2.6 Ltude frelate .................................................................... 333

6.2.7 Les prix vus par les gotechniciens ..................................... 3346.3 Attribution de ltude .................................................................... 334

6.3.1 Attribution directe ................................................................ 335

6.3.1.1 Sur rfrences .......................................................... 335

6.3.1.2 Par copinage ou concussion ..................................... 3356.3.2 Appel la concurrence ......................................................... 335

6.3.2.1 Appels d'offres ......................................................... 336

6.3.2.2 Le matre d'ouvrage gotechnicien .......................... 339

6.3.2.3 Svre slection, concours limit et march

commandes ........................................................... 340

7 La responsabilit du gotechnicien ...............................3437.1 La garantie du risque gotechnique .............................................. 343

7.1.1 Les limites de la gotechnique ............................................. 3457.1.2 Le risque calcul .................................................................. 346

7.2 Le contentieux gotechnique ........................................................ 3487.2.1 Le contentieux amiable ........................................................ 350

7.2.2 Le contentieux judiciaire ...................................................... 3517.2.2.1 Lexpert judiciaire ................................................... 352

7.2.2.2 Le tribunal ............................................................... 353


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Table des matires IX

7.2.3 La garantie du gotechnicien ............................................... 354

7.2.3.1 Nature de lactivit .................................................. 3557.2.3.2 Limites de la mission ............................................... 3557.2.3.3 Pices contractuelles ................................................ 356

7.3 Pour un droit gotechnique ........................................................... 3577.3.1 La responsabilit des constructeurs ..................................... 3587.3.2 La responsabilit du gotechnicien ...................................... 359

7.3.2.1 Position du gotechnicien dans lactede construire ............................................................ 360

7.3.2.2 Fondements de la responsabilitdu gotechnicien ...................................................... 361

7.3.2.3 Obligation de moyens .............................................. 3637.3.2.4 Des rgles qui voluent ........................................... 3647.3.2.5 Des contraintes matrielles ...................................... 365

7.3.2.6 Pas de pouvoir de dcision ...................................... 3657.3.2.7 Responsabilit discutable ........................................ 366

7.3.3 Les droits europens ............................................................ 3667.4 La gotechnique et lintrt gnral ............................................. 367

Bibliographie .................................................................................373

Index ................................................................................................379

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