2.8.1 Principales donn´ees disponibles
La figure 2.23 montre la coupe-type de la section ´etudi´ee. Cet ouvrage pr´esente la
particularit´e d’ˆetre construit sur des limons en place de tr`es faible densit´e, rep´er´es sur
une ´epaisseur comprise entre 5 m et 9 m suivant les donn´ees de sondage disponibles `a
proximit´e du site. La densit´e s`eche obtenue sur la moiti´e des ´echantillons pr´elev´es avant
la construction est inf´erieure `a 1.36. Sous les limons se trouve une couche de sables et de
graviers, dont l’´epaisseur est comprise entre 10 m et 20 m. Enfin, le substratum sismique
est constitu´e d’une marne plioc`ene. La base de la digue (r´ef´erenc´ee par rapport au fond
du contre-canal) est fond´ee sur la couche de sables et graviers. La partie inf´erieure du
corps de digue correspond ainsi aux limons en place. La partie sup´erieure est constitu´ee
de limons rapport´es provenant directement des d´eblais. Lors de la construction, ceux-ci
sont appliqu´es par couches de 30 cm et compact´es par le passage des engins pour atteindre
90% de l’optimum Proctor normal. Un sondage au p´en´etrom`etre statique a ´et´e r´ealis´e
depuis la crˆete de digue sur une profondeur de 7 m, l’´evolution de la r´esistance de pointe
obtenue est pr´esent´ee sur la figure A.35 en annexe A.5.1. Celle-ci d´ecroit globalement
avec la profondeur dans le corps de digue. Elle est inf´erieure `a 5 MPa entre 6 m et 7 m
de profondeur sous la crˆete.
La hauteur totale du corps de digue (entre la crˆete et le fond du contre-canal) est
d’envi-ron 10 m. La hauteur du terrain rapport´e est cependant de 5 m seulement. La diff´erence
d’´el´evation entre la crˆete de l’ouvrage et la surface du terrain naturel (derri`ere le
contre-canal) est de 5 m environ. Enfin, le fruit moyen des pentes amont et aval est de 3.
Concernant plus particuli`erement les donn´ees g´eophysiques, une importante campagne
de mesures MASW et H/V a ´et´e r´ealis´ee depuis la crˆete de digue. Les r´esultats obtenus,
et notamment la vitesse des ondes de cisaillement obtenue est pr´esent´ee sur la figure A.36
en annexe. Sur cette figure, une fl`eche mat´erialise plus particuli`erement la section ´etudi´ee
dans le cadre de cette th`ese. La profondeur est rep´er´ee depuis la crˆete de l’ouvrage. Une
vitesse de l’ordre de 250 m{s `a 300 m{s est mesur´ee dans la digue, avec une couche plus
faible au cœur de l’ouvrage o`u la vitesse est de l’ordre de 200 m{s. Un interface est
identifi´ee vers une quinzaine de m`etres de profondeur, correspondant vraisemblablement
au toit des graviers.
2.8.2 Dispositifs mis en place
La figure 2.24 sch´ematise la localisation des mesures effectu´ees. Comme pour le site D,
la pr´esence d’un contre canal ne permet pas la r´ealisation d’un profil de sismique active
transversal `a l’axe de la digue. Ainsi, les mesures de sismique actives sont mises en place
le long de trois profils longitudinaux : en crˆete, sur la risberme amont et au niveau du
terrain naturel derri`ere le contre-canal. Les mesures ponctuelles de vibrations ambiantes
sont effectu´ees le long du profil transversal `a l’axe de l’ouvrage entre la crˆete de digue
2.8 Digue E
recharges graviers
graviers en place
limons en place
limons rapport´es
CPT
marne
10m
Amont Aval
contre-canal
Figure 2.23 – Site E : synth`eses des principales donn´ees g´eotechniques.
et le terrain naturel. Elles sont repr´esent´ees par les ronds de couleur sur la figure 2.24.
Enfin, des essais de crosshole et downhole ont ´et´e r´ealis´es depuis la crˆete de digue jusqu’`a
27 m de profondeur sous la crˆete. Les sondages destructifs ont ´et´e prolong´es jusqu’au
toit des marnes localis´e `a 31 m sous la crˆete de l’ouvrage.
Digue
Terrain naturel
contre-canal
axe profil sismique active en crˆete
axe profil sismique active sur la risberme
axe profil sismique active au niveau du terrain naturel
points de mesure H/V
axe des mesures
invasives
Marne
27m
Figure 2.24 – Site E : localisation des mesures r´ealis´ees.
2.8.3 Synth`ese des r´esultats obtenus
Situation g´en´erale Les diff´erentes mesures r´ealis´ees, combin´ees aux donn´ees g´
eotech-niques, permettent de d´eduire les valeurs de vitesse des ondes de cisaillement pr´esent´ees
sur la figure 2.25. Sous la crˆete de la digue, une vitesse de l’ordre de 275 m{s est obtenue
101
Profil Type de mesure
Lin´eaire
en
surface
Nombre de
g´eophones
Espacement
entre les
g´eophones
Longitudinal
-crˆete
Tomographie
sismique (P et S) 57.5 m 24 2.5 m
MASW (Love et
Rayleigh)
Longitudinal
-risberme
Tomographie
sismique (P et S) 57.5 m 24 2.5 m
MASW (Love et
Rayleigh)
Longitudinal
-terrain naturel
Tomographie
sismique (P et S) 57.5 m 24 2.5 m
MASW (Love et
Rayleigh)
Table 2.5 – Sites E : caract´eristiques des profils de mesure par sismique active
(tomo-graphie sismique et/ou MASW).
dans la partie sup´erieure (sables limoneux compact´es) puis une couche associ´ee `a des
pro-pri´et´es m´ecaniques plus faibles est d´ecel´ee par les mesures invasives (vitesse des ondes de
cisaillement de l’ordre de 150 m{s. Une couche plus raide (sable graveleux) est identifi´ee
`
a 12 m de profondeur sous la crˆete de digue. La vitesse des ondes de cisaillement dans
cette couche varie avec les dispositifs de mesure, selon le MASW et le downhole elle est
sup´erieure `a 300 m{s. La vitesse des ondes de cisaillement dans les graves rapport´es au
niveau de la risberme aval est de l’ordre de 300 m{s. Au niveau du terrain naturel, les
vitesses mesur´ees sont de 200 m{s sur les premiers m`etres de sol puis atteignent 300 m{s
vers 7 m de profondeur. Selon les donn´ees du sondage destructif r´ealis´e depuis la crˆete
de digue, le toit des marnes se situe `a 29 m sous la crˆete. Le dowhnhole estime que la
vitesse y est de 615 m{s.
Vitesse des ondes de cisaillement au niveau du terrain naturel Les vitesses
des ondes S obtenues au niveau du terrain naturel en MASW et sismique r´efraction sont
fournies sur la figure 2.26. Globalement sur ce site, les premi`eres arriv´ees des ondes S
sont tr`es difficiles `a rep´erer car les signaux sont bruit´es. La sismique r´efraction permet
tout de mˆeme de d´eduire une vitesse de l’ordre de 230 m{s sur les premiers m`etres de
sol. Celles-ci est relativement proche de la valeur obtenue par analyse de la propagation
des ondes de surface de Love et de Rayleigh (210 m{s). Une seconde couche est identifi´ee
`
2.8 Digue E
contre-canal
Marne
Sable graveleux
Sable limoneux
275 m/s
150 m/s
250 m/s
>300 m/s
> 615 m/s
12 m
8 m 200 m/s
300 m/s
>500 m/s
29 m
Figure 2.25 – Site E : synth`ese des vitesses des ondes de cisaillement d´eduites des
diff´erentes mesures. Le trait - - - mat´erialise les limites de p´en´etrations (maximales)
th´eoriques des m´ethodes de sismiques actives non-invasives (MASW et r´efraction).
m{s. Enfin, un contraste est identifi´e vers 12 m - 14 m de profondeur, correspondant `a
la limite de p´en´etration de la m´ethode.
Vitesse des ondes de cisaillement sous l’axe de la digue Les profils de vitesse
des ondes de cisaillement obtenus `a l’aide des diff´erents dispositifs de mesure sont fournis
sur la figure 2.27. De la mˆeme mani`ere qu’au niveau du terrain naturel, les premi`eres
arriv´ees des ondes S sont tr`es difficiles `a rep´erer (rafales de vent importantes lors des
mesures) d’o`u la faible limite de p´en´etration de la m´ethode. Globalement, la m´ethode
MASW fournit le mˆeme ordre de grandeur de vitesses que les m´ethodes invasives entre 2
m et 10 m de profondeur. Cependant, elle ne permet par de d´etecter la couche `a moindre
vitesse (vitesse des ondes de cisaillement de 150 m{s environ) pr´esente sur une ´epaisseur
de 2 m `a 3 m selon les r´esultats du croshole et du downhole.
Seuls le MASW et le downhole permettent d’identifier un contraste vers 12 m de
profon-deur - coh´erent avec les donn´ees g´eotechniques et g´eophysiques disponibles. Ce contraste
correspond `a la limite de la p´en´etration de la m´ethode MASW. Il est int´eressant de
remarquer que ce contraste n’est pas du tout rep´er´e par l’essai crosshole -
traditionnel-lement consid´er´e comme la mesure la plus fiable. Par ailleurs, entre 10 m et 30 m de
profondeur, les vitesses obtenues par crosshole et dowhnole sont ´eloign´ees pratiquement
d’un facteur deux.
Courbes H/V La courbe H/V obtenue en crˆete est compar´ee `a la courbe H/V au
niveau du terrain naturel sur la figure 2.28(a). Sur les deux courbes, un pic est observ´e
aux alentours de 4 Hz dont l’amplitude est tr`es importante en crˆete (´egale `a 11) et
l´eg`erement inf´erieure au niveau du terrain naturel (de l’ordre de 8).
Les profils de vitesse des ondes S obtenus `a l’aide des diff´erents dispositifs de mesure
en crˆete peinent `a expliquer les courbes H/V obtenues, et notamment l’amplitude
0 200 400 600 800
Vitesse des ondes de cisaillement (m/s)
0
4
8
12
16
P
r
o
fo
n
d
e
u
r
s
o
u
s
l
a
c
r
ê
t
e
(
m
)
MASW
Réfraction
Figure 2.26 – Site E : vitesse des ondes de cisaillement depuis le terrain naturel.
portante `a 4 Hz. La figure 2.29 montre en effet les fonctions de transfert des ondes SH
correspondants au profils pr´esent´es sur la figure 2.27. La fonction de transfert SH issue
du profil de vitesse obtenu par essai crosshole, ne pr´esentant aucune amplification vers
4 Hz, est particuli`erement ´eloign´ee de la courbe H/V. Il est n´ecessaire de consid´erer une
vitesse des ondes de cisaillement relativement ´elev´ee dans la couche de sables graveleux
pour disposer du contraste n´ecessaire `a la g´en´eration d’un pic `a une fr´equence de 4 Hz.
2.8.4 Conclusions sur ce site
Sur ce site, les m´ethodes invasives se r´ev`elent peu fiables au-del`a de la profondeur de
12 m environ - profondeur `a partir de laquelle le crosshole et le downhole fournissent des
vitesses des ondes de cisaillement en moyenne ´eloign´ees d’un facteur deux.
Les diff´erentes m´ethodes d’estimation des ondes S peinent `a expliquer l’amplitude tr`es
forte (amplitude de 10 en crˆete et de 8 au niveau du terrain naturel) du pic H/V observ´e
4 Hz.
Dans le document
Stabilité des digues sous chargement sismique : vers une nouvelle génération de méthodes simplifiées
(Page 139-144)