Ville de Biarritz Direction Générale des Services Techniques. Confortement de a tête de falaise en extrémité Sud de la rue des Falaises

BRGM

Ville

de

Biarritz

Direction Générale des Services Techniques

Confortement de ¡a tête de falaise en extrémité Sud de la rue des Falaises

Etude

préliminaire

du confortement provisoire du talus

d'alluvions

par A. DENIS et G. RIONDY

R 34212 AQI 4S 92 Pessac, janvier 1992

BRGM - AQUITAINE

AvenueduDacteur-Albert-Schweilxer -33600 Peisac,France Tél.:i33i 568069.00-felécopieur :;33.56.37.18.11

BRGM

Ville

de

Biarritz

Direction Générale des Services Techniques

Confortement de ¡a tête de falaise en extrémité Sud de la rue des Falaises

Etude

préliminaire

du confortement provisoire du talus

d'alluvions

par A. DENIS et G. RIONDY

R 34212 AQI 4S 92 Pessac, janvier 1992

BRGM - AQUITAINE

AvenueduDacteur-Albert-Schweilxer -33600 Peisac,France Tél.:i33i 568069.00-felécopieur :;33.56.37.18.11

SOMMAIRE

Pages

Résumé II

Liste des figures VI

Liste des tableaux VII

1. INTRODUCTION ET OBJET DE L'ÉTUDE 1

2 . GÉOLOGIE ET HYDROGEOLOGIE 3

2.1. Cadre général 3

2.2. Coupe schématique des terrains 4

3.

DESCRIPTION ET CAUSES DES DÉSORDRES 5

4. CARACTERISTIQUES GEOTECHNIQUES DES TERRAINS 7

4.1. Essais de laboratoire 7

4.2. Rétro-analyse 7

5.

PRINCIPES GÉNÉRAUX DE CONFORTEMENT

ET MÉTHODOLOGIE D'EXÉCUTION 10

5.1. Solution 1 - Placage béton cloué 10

5.2. Solution 2 - Ecran mixte : colonne

de sol traité + béton projeté cloué 11

5.3. Solution 3 - Mur ancré par tirants

précontraints 12

6. DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES ET ESTIMATION

FINANCIERE 13

6.1. Définition des hypothèses de calcul

pour un ouvrage provisoire ou temporaire ... 13

6.2. Dimensionnement 13

6.2.1. Solution 1 13

6.2.1. Solution 2 15

6.2.1. Solution 3 16

6.3. Détail quantitatif et estimatif 16

7. CONCLUSION 18

SOMMAIRE

Pages

Résumé II

Liste des figures VI

Liste des tableaux VII

1. INTRODUCTION ET OBJET DE L'ÉTUDE 1

2 . GÉOLOGIE ET HYDROGEOLOGIE 3

2.1. Cadre général 3

2.2. Coupe schématique des terrains 4

3.

DESCRIPTION ET CAUSES DES DÉSORDRES 5

4. CARACTERISTIQUES GEOTECHNIQUES DES TERRAINS 7

4.1. Essais de laboratoire 7

4.2. Rétro-analyse 7

5.

PRINCIPES GÉNÉRAUX DE CONFORTEMENT

ET MÉTHODOLOGIE D'EXÉCUTION 10

5.1. Solution 1 - Placage béton cloué 10

5.2. Solution 2 - Ecran mixte : colonne

de sol traité + béton projeté cloué 11

5.3. Solution 3 - Mur ancré par tirants

précontraints 12

6. DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES ET ESTIMATION

FINANCIERE 13

6.1. Définition des hypothèses de calcul

pour un ouvrage provisoire ou temporaire ... 13

6.2. Dimensionnement 13

6.2.1. Solution 1 13

6.2.1. Solution 2 15

6.2.1. Solution 3 16

6.3. Détail quantitatif et estimatif 16

7. CONCLUSION 18

II

Résumé

La dégradation de la falaise de la Côte des Basques au droit de la rue des Falaises a atteint un stade critique. Suite aux fortes pluies de fin novembre 1991, un écroulement de la tête de la falaise s'est produit, emportant sur une dizaine de mètres l'étroit trottoir qui subsistait et la bordure de chaussée.

Etant donné :

- d'une part, le danger que constitue pour les usagers ce front d'écroulement de plusieurs mètres de hauteur au droit de la rue,

- d'autre part, le fait qu'aucune stabilisation naturelle du phénomène n'est à attendre et que le recul de la crête de la falaise est inéluctable,

le traitement confortatif rapide de la zone d'écroulement s^'avère indispensable ^.

En charge de ce problème, les Services Techniques de la Mairie de Biarritz ont demandé au BRGM Aquitaine d'étudier les solutions de confortement provisoire de cette zone, destinées à stopper temporairement le phénomène en attendant d'engager le traitement général et définitif de l'ensemble de la falaise au droit de la rue des Falaises.

II

Résumé

La dégradation de la falaise de la Côte des Basques au droit de la rue des Falaises a atteint un stade critique. Suite aux fortes pluies de fin novembre 1991, un écroulement de la tête de la falaise s'est produit, emportant sur une dizaine de mètres l'étroit trottoir qui subsistait et la bordure de chaussée.

Etant donné :

- d'une part, le danger que constitue pour les usagers ce front d'écroulement de plusieurs mètres de hauteur au droit de la rue,

- d'autre part, le fait qu'aucune stabilisation naturelle du phénomène n'est à attendre et que le recul de la crête de la falaise est inéluctable,

le traitement confortatif rapide de la zone d'écroulement s^'avère indispensable ^.

En charge de ce problème, les Services Techniques de la Mairie de Biarritz ont demandé au BRGM Aquitaine d'étudier les solutions de confortement provisoire de cette zone, destinées à stopper temporairement le phénomène en attendant d'engager le traitement général et définitif de l'ensemble de la falaise au droit de la rue des Falaises.

Ill

Le caractère provisoire des ouvrages à définir est lié au fait que seul le traitement de la crête de la falaise est envisagé actuellement, alors que la pérennité d'un mode de confortement de la falaise implique le traitement de l'ensemble de la falaise : la crête, le flanc et le pied de falaise en une seule opération.

Nous attirons l'attention du maître d'ouvrage sur la notion de "fausse sécurité" à laquelle peut aboutir un traitement partiel et provisoire de la falaise et sur la nécessité d'informer très largement la population sur ce point.

L'étude a été menée à partir des données existantes (topographie au 1/500, sondages des reconnaissances antérieures, données piézométriques anciennes).

Le talus déstabilisé se compose d'une épaisse couche d'alluvions - superposition de sables argileux, sables fins, graves - surmontée de remblai récent, l'ensemble

(épaisseur : 12 m environ) étant appuyé sur la formation marneuse constituant le corps de falaise d'une hauteur de 40 m. La couche d'alluvions est baignée par une nappe dont le niveau peut atteindre les 2/3 supérieurs de la couche.

Les désordres, essentiellement glissements superficiels régressifs, sont liés :

- à la forte hauteur du talus,

- à la mauvaise tenue des matériaux sous 1 'action des eaux souterraines (cette zone apparaît comme une zone de concentration des écoulements et des eaux météoriques

(ravinement intense),

- à l'absence d'une butée en pied naturelle que pourraient créer les matériaux écroulés (au fur et à mesure, les matériaux sont entraînés par les eaux sur le flanc de la falaise) .

Ill

Le caractère provisoire des ouvrages à définir est lié au fait que seul le traitement de la crête de la falaise est envisagé actuellement, alors que la pérennité d'un mode de confortement de la falaise implique le traitement de l'ensemble de la falaise : la crête, le flanc et le pied de falaise en une seule opération.

Nous attirons l'attention du maître d'ouvrage sur la notion de "fausse sécurité" à laquelle peut aboutir un traitement partiel et provisoire de la falaise et sur la nécessité d'informer très largement la population sur ce point.

L'étude a été menée à partir des données existantes (topographie au 1/500, sondages des reconnaissances antérieures, données piézométriques anciennes).

Le talus déstabilisé se compose d'une épaisse couche d'alluvions - superposition de sables argileux, sables fins, graves - surmontée de remblai récent, l'ensemble

(épaisseur : 12 m environ) étant appuyé sur la formation marneuse constituant le corps de falaise d'une hauteur de 40 m. La couche d'alluvions est baignée par une nappe dont le niveau peut atteindre les 2/3 supérieurs de la couche.

Les désordres, essentiellement glissements superficiels régressifs, sont liés :

- à la forte hauteur du talus,

- à la mauvaise tenue des matériaux sous 1 'action des eaux souterraines (cette zone apparaît comme une zone de concentration des écoulements et des eaux météoriques

(ravinement intense),

- à l'absence d'une butée en pied naturelle que pourraient créer les matériaux écroulés (au fur et à mesure, les matériaux sont entraînés par les eaux sur le flanc de la falaise) .

IV

Trois solutions sont examinées et ont fait l'objet d'un prédimensionnement et d'une estimation financière :

- solution 1 : placage de béton projeté cloue. Il s'agit d'une solution de confortement provisoire. Elle est estimée à 997 000 F HT

(valeur 1991). Son exécution est très délicate compte tenu de la mauvaise tenue des terrains. Cette solution est donc soumise à une part importante d'aléas en cours de travaux, ce qui peut conduire à la diminution de l'efficacité des ouvrages, déjà calculés au plus juste ;

»- solution 2 : écran mixte (rideau de colonne de sol traité et parement en béton projeté cloué.

Elle est estimée

à 2 453 000 F HT

(valeur

1991). Un traitement préalable des terrains permet d'améliorer les conditions d'exécution. Néanmoins, la réalisation restera difficile compte tenu des conditions de site. Cette solution permet d'assurer de manière provisoire

une couverture convenable du risque vis-à-vis

d'écroulements superficiels. Elle doit être considérée comme une solution de confortement provisoire ;

- solution3 : mur ancré par tirants précontraintsdéfínitifs. Les hypothèses de calcul et les dispositions constructives envisagées

permettent de la considérer comme une solution de

confortement définitif de la crête de la falaise. Son efficacité vis-à-vis de la stabilité générale de la falaise n'a pas été examinée et resterait à étudier dans le cadre de l'établissement d'un projet général de confortement de l'ensemble de la falaise. Le coût de cette solution est estimé à 5 342 500 F HT (valeur 1991), ce qui est très élevé par rapport à la surface traitée. Cette solution

devrait être intégrée dans le projet général de

confortement de l'ensemble de la falaise : cela imposerait la conception de ce projet dès maintenant, ce qui est quasi impossible compte tenu de la multitude d'incertitudes existantes. En l'état actuel des choses, un engagement dans une solution du type 3 n'apparaît pas raisonnable.

IV

Trois solutions sont examinées et ont fait l'objet d'un prédimensionnement et d'une estimation financière :

- solution 1 : placage de béton projeté cloue. Il s'agit d'une solution de confortement provisoire. Elle est estimée à 997 000 F HT

(valeur 1991). Son exécution est très délicate compte tenu de la mauvaise tenue des terrains. Cette solution est donc soumise à une part importante d'aléas en cours de travaux, ce qui peut conduire à la diminution de l'efficacité des ouvrages, déjà calculés au plus juste ;

»- solution 2 : écran mixte (rideau de colonne de sol traité et parement en béton projeté cloué.

Elle est estimée

à 2 453 000 F HT

(valeur

1991). Un traitement préalable des terrains permet d'améliorer les conditions d'exécution. Néanmoins, la réalisation restera difficile compte tenu des conditions de site. Cette solution permet d'assurer de manière provisoire

une couverture convenable du risque vis-à-vis

d'écroulements superficiels. Elle doit être considérée comme une solution de confortement provisoire ;

- solution3 : mur ancré par tirants précontraintsdéfínitifs. Les hypothèses de calcul et les dispositions constructives envisagées

permettent de la considérer comme une solution de

confortement définitif de la crête de la falaise. Son efficacité vis-à-vis de la stabilité générale de la falaise n'a pas été examinée et resterait à étudier dans le cadre de l'établissement d'un projet général de confortement de l'ensemble de la falaise. Le coût de cette solution est estimé à 5 342 500 F HT (valeur 1991), ce qui est très élevé par rapport à la surface traitée. Cette solution

devrait être intégrée dans le projet général de

confortement de l'ensemble de la falaise : cela imposerait la conception de ce projet dès maintenant, ce qui est quasi impossible compte tenu de la multitude d'incertitudes existantes. En l'état actuel des choses, un engagement dans une solution du type 3 n'apparaît pas raisonnable.

V

En conclusion, nous conseillons au maître d'ouvrage d'engager, dans le cadre d'un confortement partiel et provisoire du haut de la falaise, une solution du type 2.

Ce type de solution peut évidemment recevoir certains aménagements et doit inclure la surveillance du site après réalisation des ouvrages (suivi piézométrique, suivi des déplacements par inclinométrie) afin de détecter d'éventuelles anomalies. Une fois l'option retenue, la définition de la solution nécessitera une étude détaillée, incluant le recueil de données complémentaires ( levé topographique, essais et sondages, données piézométriques), qui servira de base à la consultation des entreprises.

V

En conclusion, nous conseillons au maître d'ouvrage d'engager, dans le cadre d'un confortement partiel et provisoire du haut de la falaise, une solution du type 2.

Ce type de solution peut évidemment recevoir certains aménagements et doit inclure la surveillance du site après réalisation des ouvrages (suivi piézométrique, suivi des déplacements par inclinométrie) afin de détecter d'éventuelles anomalies. Une fois l'option retenue, la définition de la solution nécessitera une étude détaillée, incluant le recueil de données complémentaires ( levé topographique, essais et sondages, données piézométriques), qui servira de base à la consultation des entreprises.

ANNEXE

Sondages S20 et S21

ANNEXE

Sondages S20 et S21

VI

PLANCHES PHOTOGRAPHIQUES

Photos 1 et 2 - Vue du site

LISTE DES FIGURES

Figure 1 Figure 2

Figure 3 Figure 4

Figure 5

Figure 6

Figure 7a Figure 7b Figure 8

Figure 9 Figure 10 Figure 11 Figure 12 Figure 13 Figure 14

Coupe géologique schématique. Profil P 23 bis.

Echelle 1/200.

Illustration du recul de la tête de falaise.

Rue des Falaises, extrémité Sud. Ech. 1/500.

Rupture à mi-pente. Surface SI. Nappe à z= 47 m.

Rupture à mi-pente, zw ⁼ 49,7 m

Surface SI. Nappe à Rupture sur surface S2. Nappe à Zw = 47 m.

Solution 1 - Placage béton cloué.

Solution 2 - Ecran mixte - Profil en travers Solution 2 - Ecran mixte - Vue en élévation Solution 3 - Mur ancré

Calcul du renforcement solution 1. Surface SI.

Nappe Zw = 49,7 m.

Calcul du renforcement solution 1

Nappe à zw = 49,7 m.

Calcul du renforcement solution 3 Nappe zw = 47 m.

Calcul du renforcement solution 1

Nappe Zw = 47 m.

Calcul du renforcement solution 2 Nappe Zw = 47 m.

Calcul du renforcement solution 3 Nappe Zw = 47 m.

Surface S2.

Surface SI.

Surface S2.

VI

PLANCHES PHOTOGRAPHIQUES

Photos 1 et 2 - Vue du site

LISTE DES FIGURES

Figure 1 Figure 2

Figure 3 Figure 4

Figure 5

Figure 6

Figure 7a Figure 7b Figure 8

Figure 9 Figure 10 Figure 11 Figure 12 Figure 13 Figure 14

Coupe géologique schématique. Profil P 23 bis.

Echelle 1/200.

Illustration du recul de la tête de falaise.

Rue des Falaises, extrémité Sud. Ech. 1/500.

Rupture à mi-pente. Surface SI. Nappe à z= 47 m.

Rupture à mi-pente, zw ⁼ 49,7 m

Surface SI. Nappe à Rupture sur surface S2. Nappe à Zw = 47 m.

Solution 1 - Placage béton cloué.

Solution 2 - Ecran mixte - Profil en travers Solution 2 - Ecran mixte - Vue en élévation Solution 3 - Mur ancré

Calcul du renforcement solution 1. Surface SI.

Nappe Zw = 49,7 m.

Calcul du renforcement solution 1

Nappe à zw = 49,7 m.

Calcul du renforcement solution 3 Nappe zw = 47 m.

Calcul du renforcement solution 1

Nappe Zw = 47 m.

Calcul du renforcement solution 2 Nappe Zw = 47 m.

Calcul du renforcement solution 3 Nappe Zw = 47 m.

Surface S2.

Surface SI.

Surface S2.

VII

LISTE DES TABLEAUX

Tableau I - Résultats d'essais de laboratoire.

Formations superficielles.

Tableau II - Profil naturel. Analyse de la stabilité.

Calcul à court terme.

Tableau III - Hypothèses générales de dimensionnement des 3 solutions

Tableau IV - Solution 1 : analyse de stabilité. Calcul des coefficients de sécurité Fo (avant renforcement ) et FR (après renforcement )

dans différentes configurations.

Tableau V - Détail estimatif et quantitatif - Solution 1

Tableau VI - Détail estimatif et quantitatif - Solution 2

Tableau VII - Détail estimatif et quantitatif - Solution 3

LISTE DES ANNEXES

Annexe - Sondages S20 et S21 VII

LISTE DES TABLEAUX

Tableau I - Résultats d'essais de laboratoire.

Formations superficielles.

Tableau II - Profil naturel. Analyse de la stabilité.

Calcul à court terme.

Tableau III - Hypothèses générales de dimensionnement des 3 solutions

Tableau IV - Solution 1 : analyse de stabilité. Calcul des coefficients de sécurité Fo (avant renforcement ) et FR (après renforcement )

dans différentes configurations.

Tableau V - Détail estimatif et quantitatif - Solution 1

Tableau VI - Détail estimatif et quantitatif - Solution 2

Tableau VII - Détail estimatif et quantitatif - Solution 3

LISTE DES ANNEXES

Annexe - Sondages S20 et S21

1

- Introduction

L'évolution de la falaise de la Côte des Basques au droit de la rue des Falaises a atteint un stade critique :

- les décrochements au droit des fondations des villas datent de plusieurs années,

- la rue elle-même, en partie Sud, est directement menacée.

Cette situation vient de s'aggraver : à la suite des

fortes pluies enregistrées fin novembre 1991, un

écroulement de la tête de la falaise s'est produit, emportant sur une dizaine de mètres l'étroit trottoir qui subsistait, la bordure de chaussée et la barrière de protection mise en place à cet endroit.

Cet écroulement constitue une accélération du phénomène déjà observé. Compte tenu :

- d'une part, du danger que constitue pour les usagers ce front d'écroulement de plusieurs mètres de hauteur au droit de la rue,

- d'autre part, du fait qu'aucune stabilisation naturelle du phénomène n'est à attendre et que le recul de la crête de falaise est inéluctable, le récent écoulement en constituant une accélération,

le traitement confortatif de la zone de l'écroulement s 'avère indispensable .

1

- Introduction

L'évolution de la falaise de la Côte des Basques au droit de la rue des Falaises a atteint un stade critique :

- les décrochements au droit des fondations des villas datent de plusieurs années,

- la rue elle-même, en partie Sud, est directement menacée.

Cette situation vient de s'aggraver : à la suite des

fortes pluies enregistrées fin novembre 1991, un

écroulement de la tête de la falaise s'est produit, emportant sur une dizaine de mètres l'étroit trottoir qui subsistait, la bordure de chaussée et la barrière de protection mise en place à cet endroit.

Cet écroulement constitue une accélération du phénomène déjà observé. Compte tenu :

- d'une part, du danger que constitue pour les usagers ce front d'écroulement de plusieurs mètres de hauteur au droit de la rue,

- d'autre part, du fait qu'aucune stabilisation naturelle du phénomène n'est à attendre et que le recul de la crête de falaise est inéluctable, le récent écoulement en constituant une accélération,

le traitement confortatif de la zone de l'écroulement s 'avère indispensable .

En charge de ce problème, les Services Techniques de la Mairie de Biarritz ont demandé au BRGM d'étudier les

solutions de confortement provisoire de cette zone

destinées à stopper le phénomène temporairement en attendant d'engager le traitement général et définitif de l'ensemble de la falaise au droit de la rue des Falaises.

Deux solutions de confortement provisoire sont examinées, ainsi qu'une solution constituée par des ouvrages considérés comme définitifs vis-à-vis de la stabilité de la crête de falaise.

En charge de ce problème, les Services Techniques de la Mairie de Biarritz ont demandé au BRGM d'étudier les

solutions de confortement provisoire de cette zone

destinées à stopper le phénomène temporairement en attendant d'engager le traitement général et définitif de l'ensemble de la falaise au droit de la rue des Falaises.

Deux solutions de confortement provisoire sont examinées, ainsi qu'une solution constituée par des ouvrages considérés comme définitifs vis-à-vis de la stabilité de la crête de falaise.

2

-

Géologie et

hydrogéologie

2.1 - CADRE GÉNÉRAL

Le secteur concerné par l'effondrement de la tête de falaise se situe en extrémité Sud de la rue des Falaises.

Sur le plan géologique, la falaise de la Côte des Basques est ici constituée par une formation marneuse et marno-calcaire surmontée par des dépôts récents plio- quaternaires. Dans ce dernier dépôt alluvionnaire (voir photos 1 et 2), siège de l'effondrement étudié, on peut différencier deux ensembles généralement superposés :

- des sables, graviers et galets,

- des sables fins blancs, jaunes à rouges.

L'épaisseur totale varie dans ce secteur de 11 à 13 m. Le contact avec le substratum marneux se fait par l'intermédiaire d'un horizon d'altération argileux d'épaisseur variable (de 0,5 à 2 m).

Du point de vue hydrogéologique, les formations superficielles sablo-graveleuses sont le siège d'une nappe phréatique dont la falaise constitue à l'Ouest un exutoire naturel matérialisé par un alignement de sources ou de suintements en contact avec le substratum marneux.

2

-

Géologie et

hydrogéologie

2.1 - CADRE GÉNÉRAL

Le secteur concerné par l'effondrement de la tête de falaise se situe en extrémité Sud de la rue des Falaises.

Sur le plan géologique, la falaise de la Côte des Basques est ici constituée par une formation marneuse et marno-calcaire surmontée par des dépôts récents plio- quaternaires. Dans ce dernier dépôt alluvionnaire (voir photos 1 et 2), siège de l'effondrement étudié, on peut différencier deux ensembles généralement superposés :

- des sables, graviers et galets,

- des sables fins blancs, jaunes à rouges.

L'épaisseur totale varie dans ce secteur de 11 à 13 m. Le contact avec le substratum marneux se fait par l'intermédiaire d'un horizon d'altération argileux d'épaisseur variable (de 0,5 à 2 m).

Du point de vue hydrogéologique, les formations superficielles sablo-graveleuses sont le siège d'une nappe phréatique dont la falaise constitue à l'Ouest un exutoire naturel matérialisé par un alignement de sources ou de suintements en contact avec le substratum marneux.

VUE GENERALE DE L'ECROULEMENT RUE DES FALAISES

Il semble que ce secteur corresponde à un surcreusement de la marne (talweg), ce qui conduit à ^:

- une plus forte épaisseur de matériau alluvionnaire, - une épaisseur de sol fin baigné par la nappe plus

forte,

- une concentration des écoulements.

2.2 - COUPE SCHÉMATIQUE DES TERRAINS

Les sondages S 20 et S 21 (cf. annexe ) de

campagnes de reconnaissance antérieures, implantés à proximité du secteur, et l'observation du talus ont conduit à l'établissement de la coupe géologique schématique suivante, du haut vers le bas (cf. figure 1) :

Epaisseur

- remblai récent 1,50 m

- grave 1,50 m

- sable fin 3,00 m

- sable argileux 6,00 m

- marne altérée 0,5 à 1,00 m

- marne saine substratum

Le niveau piézométrique est un paramètre essentiel.

Il a été mesuré à zw = 49,72 m dans le sondage S 21 (mesure du 28/04/76) et à Zw = 45,03 m dans le sondage S 20. Le piézomètre F9, situé à proximité, est inutilisable et nous ne pouvons donc pas disposer de mesures précises récentes

(après mise en service du puits à drains rayonnants). On a observé sur le terrain (décembre 1991) que la couche de sable fin était complètement saturée : il semble donc que le niveau piézométrique peut atteindre la cote 49 environ.

En l'absence de données plus précises (la remise en état du piézomètre ou la réalisation d'un autre tube s'avère indispensable), nous retiendrons cette hypothèse, qui apparaît sécuritaire.

Il semble que ce secteur corresponde à un

surcreusement de la marne (talweg), ce qui conduit à ^: - une plus forte épaisseur de matériau alluvionnaire,

- une épaisseur de sol fin baigné par la nappe plus forte,

- une concentration des écoulements.

2.2 - COUPE SCHÉMATIQUE DES TERRAINS

Les sondages S 20 et S 21 (cf. annexe ) de

campagnes de reconnaissance antérieures, implantés à proximité du secteur, et l'observation du talus ont conduit à l'établissement de la coupe géologique schématique suivante, du haut vers le bas (cf. figure 1) :

Epaisseur

- remblai récent 1,50 m

- grave 1,50 m

- sable fin 3,00 m

- sable argileux 6,00 m

- marne altérée 0,5 à 1,00 m

- marne saine substratum

Le niveau piézométrique est un paramètre essentiel.

Il a été mesuré à zw = 49,72 m dans le sondage S 21 (mesure du 28/04/76) et à Zw = 45,03 m dans le sondage S 20. Le piézomètre F9, situé à proximité, est inutilisable et nous ne pouvons donc pas disposer de mesures précises récentes

(après mise en service du puits à drains rayonnants). On a observé sur le terrain (décembre 1991) que la couche de sable fin était complètement saturée : il semble donc que le niveau piézométrique peut atteindre la cote 49 environ.

En l'absence de données plus précises (la remise en état du piézomètre ou la réalisation d'un autre tube s'avère indispensable), nous retiendrons cette hypothèse, qui apparaît sécuritaire.

COUPE GEOLOGIQUE SCHEMATIQUE Profil ^P 23 bis

9m,

f\ej»Jol.ii ùrtxuA. NPl \

NP2

\ \

î \^

w^4C»ez. tt.-n'iiat.

tirai le.

52m

.tfi.ta.r'ta>J^

E

CM

>^ 40m

r/.

^ar/\e.S

£cK: V200

NP. niveau piézométrique mesure en 1976

NP2.d'après observations

terrain

décembre 1982

o

s O C m

COUPE GEOLOGIQUE SCHEMATIQUE Profil ^P 23 bis

9m,

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E

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£cK: V200

NP. niveau piézométrique mesure en 1976

NP2.d'après observations

terrain

décembre 1982

o

s O C m

3

- Description

et causes des

désordres

L'évolution de la falaise en extrémité Sud de la rue des Falaises a atteint un stade critique (cf. photos) où la rue elle-même est maintenant affectée sur une dizaine de mètres. Le phénomène observé est une succession de glissements superficiels - effondrement de tranches de terrain d'épaisseur variant de quelques dizaines de centimètres à 1 à 2 m - induisant un recul progressif de la tête de falaise.

La vue en plan (1/500 - figure 2) donne l'emprise croissante de ces effondrements entre 1987 et fin 1991.

Les causes de ces désordres sont :

- la très forte pente et la hauteur importante du talus (12 m au profil P 23 bis),

- les caractéristiques mécaniques faibles des terrains et la présence d'une couche de sable très fin extrêmement sensible aux apports d'eau,

- 1 'action des eaux météoriques créant la saturation de la tranche superficielle et un ravinement continu sur l'ensemble du talus.

3

- Description

et causes des

désordres

L'évolution de la falaise en extrémité Sud de la rue des Falaises a atteint un stade critique (cf. photos) où la rue elle-même est maintenant affectée sur une dizaine de mètres. Le phénomène observé est une succession de glissements superficiels - effondrement de tranches de terrain d'épaisseur variant de quelques dizaines de centimètres à 1 à 2 m - induisant un recul progressif de la tête de falaise.

La vue en plan (1/500 - figure 2) donne l'emprise croissante de ces effondrements entre 1987 et fin 1991.

Les causes de ces désordres sont :

- la très forte pente et la hauteur importante du talus (12 m au profil P 23 bis),

- les caractéristiques mécaniques faibles des terrains et la présence d'une couche de sable très fin extrêmement sensible aux apports d'eau,

- 1 'action des eaux météoriques créant la saturation de la tranche superficielle et un ravinement continu sur l'ensemble du talus.

'

.7 FIGURE

/

2

BRCM

^-7^

risl^ÛnUri^^S

*"" O O^ ci"

j'** "~^ i.**,^- L_; "ZZ Z'

'

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- l'action des eaux souterraines liées à la présence d'une nappe (le talus constitue l'exutoire de cette nappe) qui

déstabilisent les 2/3 inférieurs de la couche

d'alluvions.

Une fois écroulés, les matériaux fins sont entraînés dans la falaise par l'eau provenant de la nappe, ce qui élimine l'effet stabilisateur de butée que pourraient jouer les matériaux écroulés s'ils restaient en pied de talus.

Les matériaux écroulés étant évacués au fur et à mesure, le talus ne peut pas atteindre un profil d'équilibre et aucune stabilisation naturelle n'est à attendre.

- l'action des eaux souterraines liées à la présence d'une nappe (le talus constitue l'exutoire de cette nappe) qui

déstabilisent les 2/3 inférieurs de la couche

d'alluvions.

Une fois écroulés, les matériaux fins sont entraînés dans la falaise par l'eau provenant de la nappe, ce qui élimine l'effet stabilisateur de butée que pourraient jouer les matériaux écroulés s'ils restaient en pied de talus.

Les matériaux écroulés étant évacués au fur et à mesure, le talus ne peut pas atteindre un profil d'équilibre et aucune stabilisation naturelle n'est à attendre.

4

- Caractéristiques

géotechniques des

terrains

4.1 - ESSAIS DE LABORATOIRE

Les résultats des essais géotechniques réalisés dans

le cadre d'études antérieures sur les formations

alluvionnaires superficielles sont présentés dans le tableau I de la page suivante. En particulier, les essais réalisés sur les échantillons de sables limoneux prélevés dans le sondage S 21, situé à proximité immédiate de l'effondrement étudié, donnent :

Yh ⁼ 19 kWm3 p = 30°

C =25 kPa (essai à la boîte de cisaillement)

4.2 - EVALUATION DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES DES TERRAINS PAR RETRO-ANALYSE

Afin de compléter notre connaissance sur les

caractéristiques géotechniques des matériaux

alluvionnaires, une analyse de stabilité rétroactive peut être entreprise. Cette méthode d'analyse théorique de la stabilité d'un talus par calcul à la rupture consiste à faire le bilan de l'ensemble des forces auxquelles est soumis un certain volume de sol délimité par l'intersection du talus et d'une surface de rupture considérée.

4

- Caractéristiques

géotechniques des

terrains

4.1 - ESSAIS DE LABORATOIRE

Les résultats des essais géotechniques réalisés dans

le cadre d'études antérieures sur les formations

alluvionnaires superficielles sont présentés dans le tableau I de la page suivante. En particulier, les essais réalisés sur les échantillons de sables limoneux prélevés dans le sondage S 21, situé à proximité immédiate de l'effondrement étudié, donnent :

Yh ⁼ 19 kWm3 p = 30°

C =25 kPa (essai à la boîte de cisaillement)

4.2 - EVALUATION DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES DES TERRAINS PAR RETRO-ANALYSE

Afin de compléter notre connaissance sur les

caractéristiques géotechniques des matériaux

alluvionnaires, une analyse de stabilité rétroactive peut être entreprise. Cette méthode d'analyse théorique de la stabilité d'un talus par calcul à la rupture consiste à faire le bilan de l'ensemble des forces auxquelles est soumis un certain volume de sol délimité par l'intersection du talus et d'une surface de rupture considérée.

Tableau I

FORMATIONS SUPERFICIELLES - RESULTATS D'ESSAIS DE LABORATOIRE

Sondaba

N 17

N 26

N 34

S 21

Bl

Description

Sable très fin jaune

ocre

Sable très fin blanchâ¬

tre plus ou moins pul¬

vérulent

Sable très fin légère¬

ment argileux jaune-

roux

Sable fin légèrement argileux

Sable fin rouge brique plus ou moins silteux

Sable fin silteux ocre jaune

Idem

Sable fin très légère¬

ment silteux rouge brique

Cota

WGF .

m +30,0

+41,9

+45

+47

+43,7

+4G

+42,3

+40,9

W

^nat.

24,4

10,9

16,3

21,2

22,3

14,5

22,1

20,6

b/m^

2,02

1,62

1,94

1,97

1,09

1,87

1,95

1,99

Sd

1,63

1,46

1,67

1,63

1,55

1,63

1,60

1,65

W.L.

/.

I.R

%

RC

har har

C UU

har

Y'uu

e

C

bar

"

0

0,2

0,25

0

0

Y"

^.

0

34

34

29

30

33

Obscrvahon^

Tx

Tx

CL.

CL.

CL.

Tableau I

FORMATIONS SUPERFICIELLES - RESULTATS D'ESSAIS DE LABORATOIRE

Sondaba

N 17

N 26

N 34

S 21

Bl

Description

Sable très fin jaune

ocre

Sable très fin blanchâ¬

tre plus ou moins pul¬

vérulent

Sable très fin légère¬

ment argileux jaune-

roux

Sable fin légèrement argileux

Sable fin rouge brique plus ou moins silteux

Sable fin silteux ocre jaune

Idem

Sable fin très légère¬

ment silteux rouge brique

Cota

WGF .

m +30,0

+41,9

+45

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+42,3

+40,9

W

^nat.

24,4

10,9

16,3

21,2

22,3

14,5

22,1

20,6

b/m^

2,02

1,62

1,94

1,97

1,09

1,87

1,95

1,99

Sd

1,63

1,46

1,67

1,63

1,55

1,63

1,60

1,65

W.L.

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34

34

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Obscrvahon^

Tx

Tx

CL.

CL.

CL.

Pour une surface de glissement étudiée, l'état de stabilité du talus est exprimé par un coefficient de sécurité F qui prend la valeur 1 quand le talus est en

équilibre limite. Nous recherchons alors les

caractéristiques mécaniques (C, O) des différents terrains et le niveau piézométrique les plus réalistes afin d'obtenir un coefficient F égal à 1 dans le cas de deux types de surface de rupture :

- rupture circulaire débouchant à mi-pente (surface SI), - rupture circulaire débouchant aux 2/3 de la couche

d'alluvions (surface S2), ce qui correspond au changement de pente créé par la masse de matériaux écroulés.

Le niveau piézométrique retenu est situé entre :

- NPl = 47 m (nappe dite moyenne) et

- NP2 = 49,7 ^m (nappe haute a priori sécuritaire).

Les résultats des calculs de stabilité (cf.

tableau II, page suivante) mettent bien en évidence l'influence fondamentale de la position de la nappe.

Pour une surface de glissement étudiée, l'état de stabilité du talus est exprimé par un coefficient de sécurité F qui prend la valeur 1 quand le talus est en

équilibre limite. Nous recherchons alors les

caractéristiques mécaniques (C, O) des différents terrains et le niveau piézométrique les plus réalistes afin d'obtenir un coefficient F égal à 1 dans le cas de deux types de surface de rupture :

- rupture circulaire débouchant à mi-pente (surface SI), - rupture circulaire débouchant aux 2/3 de la couche

d'alluvions (surface S2), ce qui correspond au changement de pente créé par la masse de matériaux écroulés.

Le niveau piézométrique retenu est situé entre :

- NPl = 47 m (nappe dite moyenne) et

- NP2 = 49,7 ^m (nappe haute a priori sécuritaire).

Les résultats des calculs de stabilité (cf.

tableau II, page suivante) mettent bien en évidence l'influence fondamentale de la position de la nappe.

Tableau II

Profil naturel - Analyse de la stabilité Calcul à court terme

Type de rupture

circulaire débouchant à mi-pente

(SI) circulaire débouchant aux 2/3 de la couche d' alluvions

(S2)

Coefficient Nappe

à Zw ⁼ 47 NGF

1,08

1,02

de sécurité F Nappe

à Zw = 49,5 NGF

0,87

N' figure

3 et 4

5

Les caractéristiques des sols retenues sont reportées ci-dessous et pourront être reprises dans le dimensionnement des ouvrages dans le cas d'un calcul à court terme et d'une solution de confortement partielle et temporaire :

remblai

grave

sable fin sable argileux marne altérée

ïh (t/m2)

19 20 20 19 20

C

(kPa)

5 à 10

5 à 10 0 25 25

O

C)

25 30 à 35

30 30 17 Tableau II

Profil naturel - Analyse de la stabilité Calcul à court terme

Type de rupture

circulaire débouchant à mi-pente

(SI) circulaire débouchant aux 2/3 de la couche d' alluvions

(S2)

Coefficient Nappe

à Zw ⁼ 47 NGF

1,08

1,02

de sécurité F Nappe

à Zw = 49,5 NGF

0,87

N' figure

3 et 4

5

Les caractéristiques des sols retenues sont reportées ci-dessous et pourront être reprises dans le dimensionnement des ouvrages dans le cas d'un calcul à court terme et d'une solution de confortement partielle et temporaire :

remblai

grave

sable fin sable argileux marne altérée

ïh (t/m2)

19 20 20 19 20

C

(kPa)

5 à 10

5 à 10 0 25 25

O

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25 30 à 35

30 30 17

No GAM COHE.

PHI

13. O lO .0 25 .0

2 SO 10 35

1 1 1

0 ¹ 0 ¹ 0 i

3

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.0

30 .0

1

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25.0~!

30.0 J

c.

I.

cchei-l-e: :

10 .T.

3±

\\

-<

\

\

i.oa

r

do

¡"Fi.iini "- 1.OhJ

V"

^

y_. ^L.

Figure 3 - Rupture à mi-pente. Surface SI. Nappe a z= 47 m.

No GAM COHE.

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Figure 3 - Rupture à mi-pente. Surface SI. Nappe a z= 47 m.

tío GAM COHE.

PHI

lO.O IO .O 25 .0

20 .O i

10 .O I

35.O ⁱ

,87\

20 .O

.O

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1

lO.^O^ 25.0 "]

30^.O i t:cHt:Li-e

_10 rr.

lO ¡n

Si

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Fnini .QVj

V-

J

Figure 4 Rupture à mi-pente.

Zw = 49,7 m

Surface SI. Nappe à

tío GAM COHE.

PHI

lO.O IO .O 25 .0

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Figure 4 Rupture à mi-pente.

Zw = 49,7 m

Surface SI. Nappe à

Ho GAM COHE?:.

PHI

13 .O lO .O 25 .O

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10 ,

35 ,

20.0 .0 3Ü .O

13 .

25, 30 .

O1.

üCHti-uE:

JO x

10 rr.

<¿JL

^.- ^y.

Figure 5 - Rupture sur surface S2. Nappe à zw = 47 m.

=

1.02^

S3 ^Uü

Ff^i

ⁱⁿⁱ

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Ho GAM COHE?:.

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25, 30 .

O1.

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Figure 5 - Rupture sur surface S2. Nappe à zw = 47 m.

=

1.02^

S3 ^Uü

Ff^i

ⁱⁿⁱ

^{O^J}

10

5

- Principes généraux

de

confortement

et

méthodologie d'exécution

Trois solutions ont été envisagées. Dans les trois cas, on a cherché à limiter le volume de terrassement

(déblai) compte tenu de l'emprise actuelle de la zone à traiter.

5.1 -

SOLUTION 1

-

PLACAGE BÉTON CLOUÉ

Cette solution consiste en un blocage de la dégradation superficielle du

talus par

une peau de

béton projeté

armée

et

clouée (cf figure 6).

Le placage béton est mis directement sur le flanc du talus après un nettoyage et un dressage manuel de la paroi.

En pied de talus, le matériau éboulé est dégagé le mieux possible afin de mettre en place un matériau rocheux. Cette substitution, qui ne peut qu'être partielle du fait de la faible emprise disponible et de la mauvaise tenue des terrains, aidera au drainage de la couche d'alluvions. Le rôle de butée de pied que pourra jouer cette substitution sera minime, les conditions d'exécution ne permettant pas de

réaliser un ancrage correct des matériaux

rapportés sur la

marne du substratum.

Ces travaux devront être exécutés depuis le haut de la falaise, avec une grue et une nacelle. Les terrassements en pied de falaise nécessiteront l'emploi d'une benne

preneuse.

10

5

- Principes généraux

de

confortement

et

méthodologie d'exécution

Trois solutions ont été envisagées. Dans les trois cas, on a cherché à limiter le volume de terrassement

(déblai) compte tenu de l'emprise actuelle de la zone à traiter.

5.1 -

SOLUTION 1

-

PLACAGE BÉTON CLOUÉ

Cette solution consiste en un blocage de la dégradation superficielle du

talus par

une peau de

béton projeté

armée

et

clouée (cf figure 6).

Le placage béton est mis directement sur le flanc du talus après un nettoyage et un dressage manuel de la paroi.

En pied de talus, le matériau éboulé est dégagé le mieux possible afin de mettre en place un matériau rocheux. Cette substitution, qui ne peut qu'être partielle du fait de la faible emprise disponible et de la mauvaise tenue des terrains, aidera au drainage de la couche d'alluvions. Le rôle de butée de pied que pourra jouer cette substitution sera minime, les conditions d'exécution ne permettant pas de

réaliser un ancrage correct des matériaux

rapportés sur la

marne du substratum.

Ces travaux devront être exécutés depuis le haut de la falaise, avec une grue et une nacelle. Les terrassements en pied de falaise nécessiteront l'emploi d'une benne

preneuse.

K

Solution

¹

PLACAGE BETON CLOUE

-iurface.

de

rupture.

V/oila. Ae.he.l:on

OC m loi

K

Solution

¹

PLACAGE BETON CLOUE

-iurface.

de

rupture.

V/oila. Ae.he.l:on

OC m loi

11

Les terrassements en flanc et en pied seront particulièrement délicats compte tenu de la mauvaise tenue des terrains et de la topographie.

Le drainage de la couche d'alluvions sera complété par des drains forés et des barbacanes régulièrement répartis et réalisés au fur et à mesure de l'exécution du placage en béton projeté.

5.2 - SOLUTION 2 - ECRAN MIXTE : COLONNE DE SOL TRAITÉ

+ BETON PROJETÉ CLOUÉ

Cette solution (cf. figure 7) consiste

à réaliser un écran

constitué

^:

- d'un rideau continu de pieux colonnes de sol traité, réalisé environ à 3 m à l'arrière du front d'écroulement, cette phase étant réalisée avant toute autre opération ; - d'un voile de béton projeté cloué, exécuté contre le

rideau précédent, après avoir dégagé la tranche de

terrain comprise entre celui-ci et le front

d'écroulement .

La base de l'écran est équipée d'un massif composé de matériaux drainants. Les colonnes de sol seront menées jusqu'au toit des marnes ; la technique envisagée ne permettra pas son ancrage effectif dans les marnes.

Les terrassements seront réalisés depuis le haut de la falaise à l'aide d'une benne preneuse, le rideau de colonnes assurant un soutènement temporaire des terrains.

L'exécution du voile de béton projeté cloué et le drainage se feront en suivant et par passes successives.

11

Les terrassements en flanc et en pied seront particulièrement délicats compte tenu de la mauvaise tenue des terrains et de la topographie.

Le drainage de la couche d'alluvions sera complété par des drains forés et des barbacanes régulièrement répartis et réalisés au fur et à mesure de l'exécution du placage en béton projeté.

5.2 - SOLUTION 2 - ECRAN MIXTE : COLONNE DE SOL TRAITÉ

+ BETON PROJETÉ CLOUÉ

Cette solution (cf. figure 7) consiste

à réaliser un écran

constitué

^:

- d'un rideau continu de pieux colonnes de sol traité, réalisé environ à 3 m à l'arrière du front d'écroulement, cette phase étant réalisée avant toute autre opération ; - d'un voile de béton projeté cloué, exécuté contre le

rideau précédent, après avoir dégagé la tranche de

terrain comprise entre celui-ci et le front

d'écroulement .

La base de l'écran est équipée d'un massif composé de matériaux drainants. Les colonnes de sol seront menées jusqu'au toit des marnes ; la technique envisagée ne permettra pas son ancrage effectif dans les marnes.

Les terrassements seront réalisés depuis le haut de la falaise à l'aide d'une benne preneuse, le rideau de colonnes assurant un soutènement temporaire des terrains.

L'exécution du voile de béton projeté cloué et le drainage se feront en suivant et par passes successives.

Solution 2

ECRAN MIXTE

tlur íitil.aslaí/c

Zl/oi_í.S

Aiotaij

^{C*^} Colonnes ac.jo/ hrat.Ce-

X/ciile. en

hikon

projt:firo)e.ce.

/^rro-în

cycave

à

/a Âe.niie. nrc^yienjjc.

<-lr£i>^oit

//.

Mra.¿/7^ ¿.cufkó ou ' fcn'e.cre. de ckainaûc ÛJ'/LOS

en o3

n OC 73 m -J ILl

Solution 2

ECRAN MIXTE

tlur íitil.aslaí/c

Zl/oi_í.S

Aiotaij

^{C*^} Colonnes ac.jo/ hrat.Ce-

X/ciile. en

hikon

projt:firo)e.ce.

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cycave

à

/a Âe.niie. nrc^yienjjc.

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//.

Mra.¿/7^ ¿.cufkó ou ' fcn'e.cre. de ckainaûc ÛJ'/LOS

en o3

n OC 73 m -J ILl

SoluLiûn Z

FIGURE 7 b

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Vu

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i\

£L\Jû.\:,\ûr\

acK

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