Présentation

Article

1 - OUVRAGES EN SOL COMPACTÉ

2 - STABILITÉ DES PENTES

3 - EFFET DE LA SÉCHERESSE SUR LES CONSTRUCTIONS

4 - ÉTUDES DE CAS

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : C303 v1

Stabilité des pentes
Sols non saturés - Applications au calcul des ouvrages

Auteur(s) : Yu-Jun CUI, Pierre DELAGE

Relu et validé le 20 juil. 2020

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Sommaire

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Auteur(s)

  • Yu-Jun CUI : Directeur de recherche au Centre d’enseignement et de recherche en mécanique des sols (CERMES)

  • Pierre DELAGE : Professeur à l’École nationale des ponts et chaussées (ENPC) - Directeur de recherche au Centre d’enseignement et de recherche en mécanique des sols (CERMES)

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INTRODUCTION

La mécanique des sols non saturés (cf. articles L’eau dans les sols non saturés « L’eau dans les sols non saturés » et Comportement mécanique des sols non saturés « Comportement mécanique des sols non saturés ») trouve son champ d’application dans beaucoup d’ouvrages géotechniques. À côté des ouvrages en terre construits en sol compacté (remblais routiers, barrages en remblai, digues), on sait que la stabilité des talus est souvent conditionnée par l’état de non-saturation du massif. Les fondations superficielles peuvent être affectées, comme le montre le cas extrême des dégâts causés aux bâtiments par les effets de la sécheresse. Les excavations en zone urbaine et les ouvrages de soutènements peuvent aussi être concernés. Enfin, la géotechnique environnementale a recours à l’utilisation de matériaux compactés pour l’isolation des déchets de tous ordres. L’interface entre la terre et l’atmosphère est le plus souvent constituée d’une couche de sol non saturé souvent soumise, dans les zones d’activité, aux infiltrations de polluants qui posent des problèmes lors de la reconversion des friches industrielles.

Par rapport aux sols saturés, les sols non saturés ont des propriétés de déformabilité et de rupture changeantes avec la teneur en eau. Il en résulte des couplages complexes entre les mouvements d’eau, la redistribution des contraintes internes et la réponse des massifs en termes de déformations. À état de contrainte constant, il peut y avoir des réponses différées dans le temps qui peuvent parfois paraître inattendues. Ces aspects sont décrits dans la première partie de cet article, consacrée aux ouvrages en sol compacté. La seconde partie concerne les effets de la non‐saturation sur la stabilité des pentes et la troisième replace le problème des effets de la sécheresse sur les constructions dans le cadre des échanges sol-atmosphère. L’article se termine avec la description de deux études de cas concernant l’affaissement d’une culée de pont et l’effondrabilité des lœss de Picardie.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-c303


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2. Stabilité des pentes

Le problème de la stabilité des pentes est un thème classique en mécanique des sols qui a fait essentiellement l’objet de dévelop- pement dans l’hypothèse de la saturation des pentes, alors même que l’on sait que l’influence de la non‐saturation peut souvent y être décisive même dans les pays tempérés. Les méthodes les plus courantes, bien établies par le retour d’expérience, sont basées sur la définition de surfaces de rupture le long desquelles on suppose que les propriétés de résistance maximales au cisaillement du sol sont mobilisées : il s’agit des approches cinématiques, en analyse limite ou en calcul à la rupture. Il est bien connu maintenant que les facteurs influençant la stabilité des pentes sont principalement les suivants :

  • type de sol : un sol présentant une résistance au cisaillement importante (définie par son angle de frottement interne ϕ ′ et sa cohésion effective c ′ ) permet une plus grande stabilité, si l’on considère une pente de géométrie donnée ;

  • conditions climatiques : fonction notamment de l’humidité relative atmosphérique (qui conditionne le taux d’évaporation), ainsi que de l’intensité et de la durée des précipitations ; une précipitation violente et soutenue est favorable au glissement ;

  • propriétés hydrauliques du sol : un sol peu perméable per- mettra une plus grande stabilité qu’un sol plus perméable ;

  • état de la surface du sol : une surface rendue peu perméable par la végétation, la surconsolidation, etc., réduit le taux d’infiltration et diminue le risque d’instabilité. Suzuki et Matsuo  ont montré que le fait de recouvrir des pentes de béton projeté faisait baisser de 80 % à 5 % la probabilité d’instabilité, après une précipitation d’une durée de 10 h ;

  • niveau de la nappe phréatique : une remontée de la nappe est défavorable...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ABELEV (Y.M.), ABELEV (M.Y) -   Bases de l’élaboration des projets et de la construction sur les sols loessiques affaissables.  -  Traduit par J.P. Magnan, Techniques et documentation, Paris, 787 p. (1979).

  • (2) - ABSHIRE (M.S.), DURKEE (D.B.), NELSON (J.D.) -   Case history : A field investigation of moisture migration and heave of simulated slabs-on-grade.  -  Proceedings of the Second International Conference on Unsaturated soils Unsat’98, p. 303-308, Beijing (1998).

  • (3) - AFNOR -   Géotechnique, tome 1 : Essais en laboratoire : NF P 94-093, 1997 Essai Proctor normal - Essai Proctor modifié.  -  Recueil de normes, AFNOR, Paris, 522 p. (1999a).

  • (4) - AFNOR -   Géotechnique, tome 2 : Essais sur site.  -  Recueil de normes, AFNOR, Paris, 522 p. (1999b).

  • (5) - AFNOR -   Géotechnique, tome 3 : Justification des ouvrages. Exécution des travaux.  -  Recueil de normes, AFNOR, Paris, 494 p. (1999c).

  • ...

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