Principes généraux de dimensionnement

cohésion du mélange jusqu’à une valeur maximale et ensuite elle provoque sa diminution

alors que l’angle de frottement diminue quand la teneur en eau devient plus élevée (Figure

2.8). Ces premiers résultats ont permis d’orienter le choix que nous avons fait pendant la thèse

d’utiliser un mélange de 30% de kaolin et 70% de sable humidifié à moins de 12% d’eau.

Figure 2.8. Variation de la cohésion et de l’angle de frottement du mélange sable-kaolin en fonction de la teneur en eau pour les mélanges de 30 et 40 % de kaolinite Speswhite (Boussaid, 2005)

L’effet de la vitesse de cisaillement sur les paramètres (𝑐 et ∅), a également été étudié

(Boussaid, 2005) lors d’une troisième campagne d’essais menés à des vitesses de cisaillement

allant de 0,03 mm/min à 0,3 mm/min. La fraction d’argile a été fixée à 30%, la teneur en eau

variant entre 4 et 12%. Les résultats des essais ont montré qu’à une teneur en eau de 8%, la

vitesse de cisaillement a très peu d’effet sur la cohésion et sur l’angle de frottement interne du

mélange.

Au vu des résultats obtenus par (Boussaid, 2005), un mélange à 30% de kaolinite préparé à

une teneur en eau de 8% permet d’obtenir un matériau dont le comportement est proche de

celui d’un sol naturel. Ces proportions permettent d’obtenir des valeurs intermédiaires en

termes de cohésion et d’angle de frottement, des caractéristiques peu sensibles à la vitesse de

chargement et en plus un matériau stable dont la préparation est relativement aisée.

2.6 Méthodes usuelles de dimensionnement du

renforcement géosynthétique dans le cas d’un

remblai non cohésif

2.6.1 Principes généraux de dimensionnement

Les méthodes d’analyse du pontage des zones effondrées à l’aide de renforcement

géosynthétique font l’objet d’évolution constante et sont le plus souvent soumises à des

normes, pratiques ou réglementations spécifiques à chaque pays. Sans être exhaustif, nous

présenterons dans ce chapitre les principales méthodes ou concepts les plus usités.

21

Les principales étapes de dimensionnement comprennent :

• Le choix d’une déformation maximale admissible 𝑑

_𝑠

⁄𝐷

_𝑠

:

Le degré de déformation de surface acceptable peut être estimé en fonction de la stratégie

de conception et d’utilisation du renforcement. Le renforcement est généralement conçu pour

supporter le remblai sus-jacent pendant la durée de vie de l’infrastructure de façon à ce que le

tassement de surface reste dans les limites de service acceptables. Les déformations

admissibles en surface dépendent des exigences spécifiques du projet, et sont spécifiées au cas

par cas. Ci-dessous les critères adoptés pour certains types de projet selon (1) EBGEO (2011)

et (2) Lawson et Yee (2011) :

Tableau 2-4. Exemple de critères permettant de définir les valeurs 𝑑_{𝑠,𝑎𝑑𝑚}

Type de projet Restriction

Voies ferrées ^𝑑𝑠 _𝐷 𝑠 ⁄ ≤ 0,2% Et 𝑑_𝑠≤ 1𝑐𝑚 (1) ^𝑑𝑠 _𝐷 𝑠 ⁄ ≤ 0,5% (2)

Autoroutes (vitesses élevées) ^{1,0% ≤}

𝑑_𝑠 𝐷_𝑠 ⁄ ≤ 1,7% (1) ^𝑑𝑠 𝐷_𝑠 ⁄ ≤ 1,0% (2)

Routes secondaires (vitesses faibles) ^{1,7% ≤}

𝑑_𝑠 𝐷_𝑠 ⁄ ≤ 2,5% (1) ^𝑑𝑠 𝐷_𝑠 ⁄ ≤ 2,0% (2)

Autres routes urbaines, parking, etc. 2,5% ≤^𝑑𝑠

𝐷_𝑠

⁄ ≤ 7% (1)

Parcs et zones piétonnes ^𝑑𝑠 _𝐷

𝑠

⁄ ≤ 5,0% (2)

• Le choix de la géométrie de la zone effondrée

Parmi les différentes approches du comportement du sol au-dessus de la cavité on peut

distinguer celles qui supposent un écoulement du sol suivant une zone plus ou moins

tronconique de celles qui prennent en compte un volume de sol effondré cylindrique au droit

de la cavité. En fonction de la géométrie de l’effondrement, la déformation maximale

admissible de la nappe géosynthétique peut être calculée. Celle-ci constitue une valeur de

référence pour la présélection du renforcement géosynthétique.

• Le calcul de la charge agissant sur la nappe géosynthétique et les tensions induites

Pour calculer la charge agissant sur la nappe géosynthétique, les méthodes usuelles de

dimensionnement prennent le plus souvent en considération une réduction de contrainte par

rapport au poids du sol sus-jacent (𝛾𝐻) qui est fonction des caractéristiques géométriques (H

et B) et mécaniques (C et 𝜑) du remblai.

L’effet membrane est pris en compte grâce à des formulations analytiques telles que

présentées au paragraphe 2.4. Ces formulations peuvent être appliquées à des nappes

22

unidirectionnelles et bidirectionnelles, pour un modèle de report de charge uniaxial et biaxial

respectivement. En première approximation, une nappe bidirectionnelle peut être assimilée à

une nappe monodimensionnelle d’une raideur équivalente à la somme de l’ensemble des

directions de renforts (𝐽 = 𝐽

_𝑆𝑃

+ 𝐽

_𝑆𝑇

).

En France, les approches de dimensionnement étaient jusqu’alors définies par rapport à la

norme NF EN 1990, en particulier en termes de combinaisons d’actions (AC), de classes de

sécurité (SC), et de cas de chargement (LC). Le renforcement doit être sélectionné pour

s’assurer que l’aptitude au service est maintenue et que l’état limite ultime ne se produit pas.

Ainsi, la présence du renforcement doit remplir les critères d’état limite de service de la

structure. Un projet de norme PR XP G38063-2 dédié au renforcement par géosynthétique des

remblais sur cavités et prenant en compte les développements récents dans ce domaine vient

d’être adopté (Nancey et Delmas, 2019).

• Le calcul du tassement en surface

Quand un sol est soumis à un effondrement, celui-ci se trouve fortement remanié. Selon la

nature de l’effondrement (effondrement progressif ou brusque) et en fonction de la nature du

sol de remblai considérée (matériau cohésif ou non cohésif) on estimera différemment le

tassement de surface. La méthodologie proposée par la norme anglaise BS8006 (2010)

suppose un effondrement tronconique, sans foisonnement du sol, qui conduit à minimiser le

tassement de surface compte tenu d’un élargissement en surface de la zone effondrée. La

méthode RAFAEL (Giraud, 1997) basée sur l’hypothèse d’un effondrement cylindrique et

prenant en compte le foisonnement du sol, permet d’établir une relation entre le tassement de

surface (𝑑

_𝑠

), la flèche maximale du géosynthétique (𝑓

_𝑚𝑎𝑥

), la hauteur du remblai (H), le

diamètre de la cavité (B) et le coefficient de foisonnement ou d’expansion 𝐶

_𝑒

, qui est

généralement utilisé dans le cas d’un sol granulaire.

• Le calcul de la longueur d’ancrage nécessaire à la dissipation de la tension dans la

nappe géosynthétique

Généralement, les niveaux de sollicitations de la nappe géosynthétique au-dessus de la

cavité, et de glissement dans les zones d’ancrage doivent être étudiés de manière adéquate

pour empêcher la rupture et l’arrachement de l’ancrage géosynthétique.

Les méthodes de dimensionnement analytiques actuelles utilisent le plus souvent la même

procédure d’analyse du comportement du géosynthétique sur cavités. Elles sont basées sur des

démarches qui consistent à évaluer successivement la charge (q) agissant sur le

géosynthétique, les tensions (𝑇

_𝑚𝑎𝑥

) induites, la flèche maximale de la nappe géosynthétique

(𝑓

_𝑚𝑎𝑥

), le tassement correspondant en surface (𝑑

_𝑠

) et la longueur d’ancrage nécessaire pour

assurer la stabilité de la structure renforcée. Chacune de ses étapes implique des hypothèses

simplificatrices caractérisant chaque méthode. On se propose ici de faire un état des

connaissances de ces méthodes de dimensionnement pour en préciser les hypothèses et leur

domaine de validité.

Dans le document Modélisation physique du renforcement par géosynthétique des remblais granulaires et cohésifs sur cavités (Page 38-41)