Les m´ ethodes g´ eotechniques

Les m´ethodes g´eotechniques regroupent plusieurs techniques d’investigation in situ comme les sondages m´ecaniques avec essais en forage et les essais g´eotechniques (par exemple, p´en´etrom´etrie et scissom´etrie). Les sondages servent ´egalement `a pr´elever des ´echantillons pour r´ealiser des essais de laboratoire. Ces essais peuvent consister en identifications des param`etres g´eotechniques comme, par exemple, la densit´e et la teneur en eau ou en essais m´ecaniques qui fournissent entre autres les param`etres n´ecessaires aux calculs de stabilit´e. Ces reconnaissances et essais sont, pour la plupart, normalis´es. Ils fournissent des informations essentielles mais ponc-tuelles sur les glissements de terrain.

Les sondages m´ecaniques et les essais en forage

Les sondages m´ecaniques (tranch´ees, carottages, sondages `a la tari`ere) fournissent des informations directes sur le sous-sol (nature de la masse gliss´ee, profondeur du substratum, fracturation, ´etat m´ecanique, niveau d’eau, etc.) avec une r´esolution ind´ependante de la profondeur. La technique ainsi que la machine `a utiliser sont `a adapter en fonction des objectifs et varient, depuis les carottiers et les tari`eres ma-nuelles portatifs pour l’investigation jusqu’`a quelques m`etres de profondeur, jusqu’`a des machines de plusieurs tonnes pour l’investigation `a plusieurs dizaines `a cen-taines de m`etres de profondeur. En fonction de la technique utilis´ee, il est possible d’enregistrer les param`etres de forage (vitesse d’avancement, pression d’injection de fluide, pression sur l’outil, etc.), qui fournissent des informations indirectes sur la nature des terrains travers´es. Les sondages `a la tari`ere permettent de pr´elever des ´echantillons remani´es pour construire la succession verticale (un log) lithologique et pour r´ealiser des essais d’identification en laboratoire. Les sondages carott´es per-mettent de bˆatir un log lithologique avec des cˆotes verticales pr´ecises et de disposer d’´echantillons peu ou pas remani´es en vue d’essais m´ecaniques. Les sondages peuvent ˆetre compl´et´es et valoris´es par des essais en forage (essais pressiom´etriques, essais d’eau et diagraphies). Toutefois, les reconnaissances m´ecaniques lourdes qui four-nissent des informations ponctuelles restent tr`es coˆuteuses en raison des difficult´es d’acc`es des machines de plusieurs tonnes `a des sites de pente marqu´ee. La figure 1.18 pr´esente un sondage destructif avec essais pressiom´etriques (M´enard, 1957) conduits tous les m`etres dans un glissement argilo-marneux. Les 5 premiers m`etres du sous-sol sont principalement constitu´es d’argiles molles qui reposent sur des marnes grises compactes. Les essais pressiom´etriques indiquent que les 4 premiers m`etres du sous-sol pr´esentent des caract´eristiques m´ecaniques m´ediocres (module pressiom´etrique

<4 MPa), ce qui confirmerait les observations lithologiques, et sugg`ererait que la surface de rupture est situ´ee `a l’interface entre les argiles molles et les marnes com-pactes.

L’´evolution d’un glissement en profondeur peut ˆetre suivie par des instrumenta-tions en sondages, parmi lesquelles, les techniques inclinom´etriques sont couramment employ´ees. Le principe de l’inclinom`etre consiste `a mesurer la d´eformation, par rap-port `a la verticale, d’un tube dispos´e dans un forage et scell´e au terrain, avec un pas de mesure le plus souvent m´etrique (AFNOR, 1995). L’´equipement de forages au moyen de tubes inclinom´etriques permet de positionner pr´ecis´ement les surfaces de rupture et de suivre, dans le temps, les d´eplacements des diff´erents niveaux identifi´es

Figure 1.18– Sondage destructif avec essais pressiom´etriques dans un glissement de terrain argilo-marneux (rapport interne du CETE de Lyon). Les essais pressiom´etriques indiquent que les 4 premiers m`etres du sous-sol pr´esentent des caract´eristiques m´ecaniques m´ediocres. Ces terrains correspondent aux formations gliss´ees. Em : module pressiom´etrique. Pl : Pression limite.

(Sass et al., 2008). Cependant, les tubes inclinom´etriques ne supportent pas des ci-saillements importants (<10 cm) et leur dur´ee de vie est d´ependante de l’activit´e du glissement. De plus, les relev´es sont g´en´eralement ponctuels et ne permettent pas de disposer d’un bonne r´esolution temporelle dans le cas d’un glissement forte-ment actif. La figure 1.19 pr´esente les r´esultats d’un suivi inclinom´etrique effectu´e au sein d’un glissement argilo-marneux. Le tube inclinom´etrique a ´et´e mis en place dans le sondage de la figure 1.18. Les relev´es p´eriodiques sur une p´eriode de 10 mois indiquent une d´eformation du tube `a une profondeur de 4.5 m et un d´eplacement relatif cumul´e de 10 mm en surface. Ces r´esultats indiquent la pr´esence d’une surface de rupture `a une profondeur de 4.5 m et confirment les observations g´eologiques et les r´esultats des essais pressiom´etriques sur le mˆeme site (Fig. 1.18).

Afin de contrevenir `a la forte limitation de la technique inclinom´etrique, les exten-som`etres `a cˆable dispos´es au fond de forages ont ´et´e d´evelopp´es et fournissent une mesure en continu (Angeli et al., 2000; Corominas et al., 2000). Les extensom`etres `

a cˆable peuvent aussi servir `a mesurer les d´eformations en surface.

Essais g´eotechniques in situ

Les param`etres m´ecaniques du sous-sol sur les premiers m`etres des glissements de terrain peuvent ˆetre obtenus par des essais g´eotechniques in situ (scissom`etres, p´en´etrom`etres). Ils permettent de caract´eriser la frange superficielle des versants in-stables, qui est g´en´eralement la plus d´estructur´ee et qui peut servir de r´eservoir d’eau (Maquaire et al., 2002). Les essais scissom´etriques consistent `a mesurer la coh´esion

P ro fo n d e u r (m ) ^Pro fo n d e u r (m ) a) b)

Figure 1.19– Relev´es inclinom´etriques conduits dans un glissement de terrain argilo-marneux avec une surface de cisaillement `a 4.5 m de profondeur (rapport interne du CETE de Lyon).

a)Variations angulaires. b)D´eplacements relatifs cumul´es. Il s’agit du mˆeme sondage que sur la figure 1.18.

non drain´ee d’un volume de sol et `a estimer la r´esistance au cisaillement. Les essais p´en´etrom´etriques consistent `a mesurer la r´esistance `a l’enfoncement d’une pointe et `

a ´evaluer la compacit´e des couches du sous-sol. Les mesures peuvent ˆetre r´ealis´ees `a partir d’engins portables (p´en´etrom`etres dynamiques l´egers `a ´energie variable) qui permettent d’effectuer des mesures sur des sites difficiles d’acc`es (Maquaire et al., 2002). Cette technique d’investigation fournit un profil vertical de r´esistance `a l’en-foncement qui doit ˆetre ´etalonn´e et valid´e pour chaque contexte g´eotechnique. Tou-tefois, l’interpr´etation doit tenir compte de la teneur en eau variable verticalement et de son influence sur la compacit´e d’un mat´eriau. Dans le cas du p´en´etrom`etre l´eger, le train de tiges peu rigide peu facilement d´evier de la verticale et suivre un niveau particulier de moindres caract´eristiques m´ecaniques. Maquaire et al. (2002) ont appliqu´e cette technique au sein d’un glissement argilo-marneux du Sud-Est de la France (Fig. 1.20). La r´ealisation d’un sondage p´en´etrom´etrique puis son ´etalonnage par corr´elation avec un profil g´eologique permettent de calibrer les mesures r´ealis´ees (Fig. 1.20a), puis de r´ealiser une coupe g´eologique (Fig. 1.20b). Ce dernier peut fournir une estimation de l’´epaisseur des formations superficielles ainsi que de la couverture d´etritique facilement mobilisable (Maquaire et al., 2002). Dans le cas de sites ais´es d’acc`es, l’utilisation d’un p´en´etrom`etre dynamique lourd auto-tract´e permet de s’affranchir partiellement des limitations de la technique l´eg`ere.

Essais de laboratoire

Les essais de laboratoire sont divis´es en deux cat´egories. Les essais d’identifiation (granulom´etrie, teneur en eau, densit´e, limites d’Atterberg) consistent `a d´efinir la

b)

a)

Figure 1.20 – Sondage p´en´etrom´etrique sur un manteau d’alt´eration dans un glissement de terrain du Sud-Est de la France (glissement du Laval, r´egion de Digne-les-Bains ; Maquaire et al., 2002).a)Sondage p´en´etrogramme exp´erimental et ´etalonnage avec le profil g´eologique.

nature du mat´eriau. Ces essais sont pour la plupart normalis´es (Philipponnat and Hubert, 2002). Les pr´el`evements peu remani´es par carottage peuvent aussi faire l’ob-jet d’essais m´ecaniques qui permettent de d´eterminer les param`etres m´ecaniques du mat´eriau. Parmi ces propri´et´es, la coh´esion et l’angle de frottement interne (Lef`evre and Schneider, 2002; Cornforth, 2005) sont deux param`etres n´ecessaires pour r´ealiser des analyses de stabilit´e de pente (´equations 1.1 et 1.3).