Le premier ouvrage de sol cloué expérimental a été réalisé pour le Projet National alle-mand Bodenvernagelung [36]. Des cellules Glötzl (cellules de mesures de pression des sols) avaient été posées à l’interface parement - sol mais il a été souligné dans Clouterre II que les mesures de ces cellules sont difficiles à exploiter car perturbées lors de la projection de béton qui rend difficile tout calibrage de la cellule. Par ailleurs, le comportement du béton au jeune âge (et donc son influence sur le confinement des terres) est complexe et enfin la mesure des tensions des clous est plus sujette à caution aux abords du parement où la flexion peut devenir prédominante. Malgré cela cette première expérience permet de mettre en évidence que la pression des terres au parement est de l’ordre de 50% de la pression active de Coulomb et les résultats de Gassler ont servi de point de comparaison dans les études ultérieures (cf figure 2.8).
2.2.1 Clouterre et le CEBTP
Dans le cadre du Projet National Clouterre, 3 ouvrages ont été construits par le CEBTP sous la direction de Claude Plumelle [65] [85].
CEBTP 1
Le premier mur expérimental a été réalisé en 1986. D’une hauteur de 7 m, il a été poussé à la rupture par saturation en eau du sol à l’aide d’un bassin en tête de l’ouvrage. L’instru-mentation permettait d’obtenir la tension dans les clous et le déplacement du parement.
De plus, si le clouage a bien été réalisé par excavation, cela s’est fait dans un massif constitué pour l’occasion. Il a donc été possible d’insérer de fines couches horizontales de sable noir afin d’observer la déformation du massif au cours de l’opération. Cependant, l’absence de couches colorées sous la cote du fond de fouille n’a pas permis d’observer de potentiels mécanismes contournant le pied de paroi.
Cette première instrumentation a permis d’observer la cinématique de l’ouvrage et de déterminer le lieu de traction maximale des clous au moment de la rupture. Il est représenté sur la figure 2.1. Les études analytiques donnent une spirale logarithmique.
2.2. COMPORTEMENT MÉCANIQUE D’OUVRAGES EN SOL CLOUÉ 7
Figure 2.1 – Observations post-rupture sur le mur CEBTP 1 [86]
CEBTP 2 et 3
En 1989, deux ouvrages nouveaux ont été instrumentés selon le même processus. Mais les objectifs étaient légèrement différents :
— Le CEBTP 2 ne possédait pas de clous dans sa partie inférieure et le parement était retenu pas des éléments de paroi butonnée. Ces éléments étaient retirés progressive-ment afin d’observer la hauteur critique à partir de laquelle l’effet voûte ne suffit plus à maintenir l’ouvrage.
— Le CEBTP 3 était conçu avec des clous télescopiques, retirés progressivement du massif afin de déterminer la longueur d’ancrage nécessaire.
La figure 2.2 donne l’allure de la pression des terres au parement déduite des efforts mesurés dans les clous des murs du CEBTP. On remarque que la pression des terres dépasse la pression au repos sur le haut du parement mais est nettement inférieure à la poussée active sur le bas. Dans le rapport de Clouterre I, ce report de force du bas vers le haut de l’ouvrage est expliqué par l’absence de déplacement en pied de paroi. Tant que la passe
Figure 2.2 – Efforts en tête des clous observés au parement d’un sol cloué, Plumelle et al., 1989 (extrait de [96])
suivante n’est pas excavée, le sol sur le bas de l’ouvrage est contraint en déplacement et ne peux donc mobiliser le clou. La masse de sol est donc retenue par les efforts mobilisés dans les clous du haut. Cependant, la répartition présentée par Plumelle est atypique puisque le clou du haut a rompu.
2.2.2 Les murs instrumentés de la FHWA
Aux Etats-Unis, les études sur le clouage se sont développées principalement à l’is-sue d’une collaboration entre la Federal Highway Administration et le Projet Clouterre. La FHWA a ensuite participé à l’instrumentation de plusieurs murs cloués. Les efforts en tête de clou mesurés sont reportés sur la figure 2.3. S’il est difficile de tirer une vue d’ensemble de ces mesures, on remarque que les murs les plus rigides (polyclinic et Swift Delta) présentent une répartition proche de celle mentionnée par Clouterre. Notons enfn que les murs IH-30 étaient réalisés avec des parements flexibles.
2.2. COMPORTEMENT MÉCANIQUE D’OUVRAGES EN SOL CLOUÉ 9
Figure 2.3 – Mesures des efforts en tête de clou normalisés par la poussée active pour les différents murs instrumentées par la FHWA (adapté de [14])
2.2.3 Expériences ultérieures
Peu d’instrumentations en grandeur réelle ont été réalisées depuis les projets Clouterre et les mesures de la FHWA. La plupart des chantiers instrumentés depuis sont des ouvrages mixtes mêlant par exemple Terre Armée et Clouage [103].
Cependant, en 2008, un projet de tunnel pour le Port de Dublin a donné lieu à un suivi de l’ouvrage [56]. L’expérimentation a permis de mettre en lumière le rôle prépondérant du phasage dans la mise en tension "par paliers" des clous ainsi que la très faible sollici-tation du clou le plus bas, deux points mal pris en compte par les méthodes courantes de dimensionnement.
Dans ce cas particulier, le clouage était réalisé dans des moraines et Menkiti et Long relèvent que le forage du clou n + 1 sollicite le clou n au moins autant que l’excavation. Cette expérimentation a également mis en évidence le caractère très sécuritaire des méthodes actuelles.
Notons enfin l’instrumentation des trois clous supérieurs d’une paroi destinée à l’aména-gement d’une voie ferrée dans la région de Pretoria [46]. Jacobsz obtient des efforts
globale-ment inférieurs à ceux déduits par un calcul à la rupture mais attribue cet écart à la forte hétérogénéité du sol (andésite et sable limoneux). Il ressort de cette étude que le clou n est principalement mobilisé par les phases n + 1 et n + 2.
2.2.4 Conclusion
La rupture des ouvrages en sol cloué a été étudiée avec soin et succès et les surfaces de rupture sont identifiées. Notons tout de même que la plupart des expériences menant à ce résultat sont réalisées avec un substratum rocheux qui empêche le développement d’une zone plastique sous le pied de l’excavation. Il est donc possible que des mécanismes de rupture plus défavorables existent en l’absence de substratum.
Les pressions des terres au parement n’ont été que peu mesurées mais un diagramme semble ressortir : celui proposé par Plumelle. Il est à noter que, faute de moyens techniques, les pressions des terres ne sont jamais mesurées directement mais déduites des efforts en tête de clou.
L’expérience du port de Dublin [56] tend à indiquer que le dimensionnement actuel des murs en sol cloué est largement sécuritaire.