Etude numérique de stabilité d'un remblai autoroutier cas du PK 17+260 de la pénétrante Jijel El-Eulma

d\.

Avant

toiut,ie rends

grâce

àt

Dieu qui m'a

^d'onné

le courage

et

la.force

pour continuer

et de

m'avc,lr éclairé le

chemin de

la

réussite.

La

première

personnP

queie

tiens à

remercier

^e,st mon

entcadratryt

Mokhbi

H'ichem

d'avoir

^accepté; de m'enca,Crer,

pour

son

orientation,

^sct

confiance ellsa patience

^qu'.i

ont constitué

un

apport

co,nsidérable

sars

le,Tuel c,i

travail ^n'aurai't

^pas

pu

être mené

à

bon

pctrt. Qu'il ^trouve

^{da'ns ce}

^lyavail

^{un homrnage}

^vivant

^{,à sa haute}

peYsonntzlité.

Mtzs remercienqents

s'étendent

égaletnent aux ^membres

duiury

d''avoir

accepté

d'examinef

mon

travail,

Je

remercie

égalemeNtt tous ceux qui, contribu'é

ù la

réalis,ation de ce

travail,

de

près

ou de

loin, ont

Enfin,

j'adresse

mes

plus

sincères remerciementis

à

tous mes

proches

et amis,

qui m'ont touiours

soutenu et encouragé

au

cowrs de

la'réalisation

^{de ce mémoi'*e.}

Ce*

trtwaux

ai'nsi qu'p ces

efforts durant

^{ces périîodes}

auraient certainement

été enc:ouray7ps

par feue tna

^{mère rappe'Iée à}

Dieu il y

a pt!,usieurs ttnnées et dont jet dëdie

le tout àsa

mémoire,

il[erci à

tous et

ù

toutes.

traruil

est dëdlié

à

:

très chers

parents qu'.,4llah

^aie

pitië

Yassine,

Salah, Fares

Dj awidn, Hanane,

^Dountîa

î2,

Hakim, Badis, Tareh bil arbi

i, Yasser,

Islam, ^Tarek,

^]vl[oussa

lègues de

la géotechnique

'lègues

de Génie Civil

, m'ont ^donné laforce

^de'

^eontinuer

dans

ma carrière éducative

Boubaker

Ce modes

La

soatrce ^det

mon iwPir'ation Mes

chers

frèr'es

^:

,Mes chères ^;sæurs

A mes amis :

^Sa:dik,

A

mes

collègues :

A tous

mes

A tous

mes c

A tous

^{cêlDC qui,}

Par ^un

à

tous gui m'en ^{aider et}

mémoire ^à mes parents qpi sont su me parfois me réconforter ^{dans les} moments 'aurnrpas effectué ^Ce travail.

travail ^encore

et

ABD AL NIIOLIR

BOUBAKER, TAREK I{AMZA,

,

SALAI{, MOHAMED.

donné la force ^de continuer.

SIDDIQ.

Au

ncm du dieu

je dffie

^r:e

soutenrir tout le long ^deMes dlifficiles, ^et qui sansr

Je dédie ce

À

mes lières

AHMED, MUfITAIIA,

À mes ^sr@tlrs

À

mes amis

llMAD, KARII4

^OUSS

MAHMOTID,HA A

tous rnes collègues ^de la

A

tous rnes collègues de Génie A tous çeux ^quû, Par un mot,

m'

The landslide that ^is the strbject our study is located at the penotrarting highwav linking thc wilaya of ^{Jrjel and the} city

of

lmaaithe ^{level of} PK 17 + 2'6A-IJis a27m high embamkment which ^{presents a} risk slipping after its construction.

The first ^part of tlris ^is a theoretical studl' movements, follorved by a detaikd ^study

as the met.hods of reinforcement.

illustrating ^the different types of gound

the methoils of calculation of landslides as well

The seconLd part irrvolves a numerical si n of the stability of our moûrrwaY

embankment using the finite element implemented irr the Plaxis soitware. The safety coeffîcient was ca.lculated by the method! reduction of the mechanical characteristics (C, rp)

of the soil for three phases, befone the is made" after the embanlanent ^{has been} made and after thrl reinforcemsnt ^{system been made.}

Five solul.ions of reinforcement ^{hLave studied} in our work which ^gives high safety coefficienLts varying between 1.79 and ^{1. .} After the analvsis of the results and the

estimation of the _Prices, the solution is that of the reinforoement by reprofiling in the case where the embankment is ^no1 realized or the solution of the reinforcement by sabion in the case where the em is already executed.

Kevwords

Jdel-El-Eulma penetrating coeffi cient, P L7 + 26},landslide, embankrnent, method

of

reinforc,ement, firrite element method,

The landslide that is the srrbiect our study is locatecl at the penetrafting highwav linking the wilaya of Jijel ^{and the} city

of

^{-Eulma at the level of PK 17 + 2"6A. It is a 27m}

high embamkment which presents a risk slipping after its construction.

The first ^prart of this is a theoretical ^study movemenrls, follotved by a detailed study as the methods of reinforcement.

illustrating the different types of gound

the methods of calculation of landslides as well

The secon.d part irrvolves a numer:ical si lation of the stability of our motorway

embankment using tlre finite element implemented ^{irr the} Plaxis solTware. The safety coefficient ^was calculated by the method reduction of the mechanical characteristics (C, <p)

nkment is made, after the embanlcnent ^{has heen} of the soil for three ^phases, beforr: the

made and after thc reinforcement ^system Five solutions of reinforcerinent have bee,

been made.

studied in our work which ^gives high safety coefficients varying ^between l'79 ^{and 1. . After} the analvsis of the resultsiand the

estimation of the prices, the recomme solution is that of the reinforcement by reprofiling in the casc where the embankment is not realized or the solution of the reinforcement by gabion in the case;where the is alreadv executed.

Keywords

Jijel-El-Eulma penetrating ooeffi cient, reinforcement, firrite element method,

17 + 260,landslide, embankment, method

of

$-r,PKl ^?+260

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_JK17 + 260.â.Lll- iJ+++,.!it-.rlil 6ùL"U J'!È

' ( grùirln)'rl-!^ll rôr3":'^lt

I.l

Introdrrction

I.2 difËrents ^qrpers de mouvemen'ts de

1..2.1 les mour/ements lents et conl;inus

""'

a. Lesr alfaisserments ..."

""

b. Les tâsslmernts

c. Le glissement de terrain d. Les retnrits ^et gonflemont des e. Le fluags

f. Solifluxion

I.2.2lesmouvements raPides et di a. Les effo,ndrements

b. ch'utes cle blocs et de Pierres c. Les couléesrde boues et ^lave's d. Erosion littorale..-....

1.3 Talus artifi ciiels...

1.3.1 Talus en déblai et talus en rcmblais sol

compret;sible...-... """"

¹⁰

1.3.2 Talus en nmblai sur sol compressi ¹¹

1.3. 3 Digues et barrages en terre"""'

1.3.4 Stabilité sous les souGnements"' I.4 Classificalliorr ^de V

I.4.1 le processrrs de glissement ^de 1.4.2 Cara*lristtiques ^d' un glissement ^de;

I.4.2.Lestype ^des glissements ^{dle terrafut} Glissement plan (trznslattif)....

GlissemLent circulaire ou rotatif"

Glissemrent quelconque

10 10

r5

o 15

a a

1.4.3 Laclassificrûion du glissement ^de

I. 7 Conclusion

II.

I

Intocluction..'.-...-....

II.3 Méthodes de calcul

tr 3.9 lvIéthode ^de Frohlich (1963).-.-.."' 32

I.5. I Facteurs ^de predisposition"""""""'

1.5.2 Acrfon et influence de feau"""""""'

1.5.3 Acrtion de la;Pesanteur I. 5. 4 Latnature ^dles terrains.

I. 5. 5 Les actionsimecaniques extrornes"'

I. 5.6 Actions sismiques ^: ..."""

""""""'

I. 5.7 A,ction de rléboisement: --.."""""""

| .5.I Actions anthropiques ^: -...."""""""

I.6. Synthèso ^I ...',..."""" ""'tt"tt ²⁰/

chnpitre

I

^{: Méthodes de caluls}

19 19

t9

20

II.:2 Défindtion du coefficient ^de

22 22 [I 2.1 C]hoix rle la valeur du coefficie'nt ^{der darrs} le calcul de

stabilité """""""'23

..."'r"""""""""""

""""""""'

"'"" "" ²³

tr 3.1 Mtéthode globale sur la repntition

tr 3.2.Mtéthorte de Culman (1774) ^sur la

deglissernent """""""""""23

tr 3.3 lvléthode ^suédoise (1912) 24

tr .3. ^{ldéthcde ,cles tranches Sur la}

tr3.4.LMéthode ^{des tranches de} II 3.4t.1. I Principe de la méthode ^:

""

n3.4 _"2. Méthode ^des tranches ^der Bishop n3.4l.2.l.Principe ^de la méthode ^:

""''

tr 3.4. !t Méthode de Jambu

tr 3.4.3.1 méthode ^de Jambu si (1955) Sur la ligne ^de

poussee... """""""'28

IJ3.,t.3.2 Métthode de Janbu

fr3.4.4 Méthod,e de ^spencen (19ti7) Sur I ion des efforts intertranches ...'... ^{-. -.} " " " " " " " "'29 tr3.4.5 Méthode des pertuôations (1972'

tr 3.5 lrdéthodes d'analyse globale.-...""' tr 3.:5.1 Méthode de Taylor (1948)..

tr 3.6 lvléthode ^de Caquot (1954)-.-..."""

n 3.7 lvIéthode de [.owe et Karafiattt ⁽¹

II3.8 ^{Méthode de Biarez} (1962)""""

28 28

30 30

3l 3l

II.4 ^Méthodes :nrmnériques

ll.ji Conclusiort

I

Intrcduction m.

ilI

b. Ren:forcements horizontaruc

"""""

verticales:... """"""'49

II .3.11 ^{Ntéthorûe dle} ltredlund etKrahn(l ^{ou <} méthode gén(rale

Il 3.LzMéthocle ^de SARMA ⁽¹⁹⁷³⁾

"""""'

tr 3.13 Méthocle générate des coins ^<< partranslation >

(1995)

"""'33 II .3.14 l\tethode ^de I'USBRou ^{< rnéthode}

II.4.1 La méthode ^des éléments finis

"""'

11.4.2 Laméttr,oder des differences finie

""'

II.4.3 Hypotlnèses de calcul ^{et modèles}

""36

de confortement

37 .2.Techniqurcs et moYens de

III .2.l.Les di'ftrentes techniques :

"""""

TII .2.1 .ll. La modification géomâlrique ^: "

a) Le decllrgement ^{en tête} :

""""""'

b) Le chargement ^en pied

:"""""

c) [,e reprofilage :'"...

frl .2.1 !.2. La sub'stilution (totale ou a) La subslitulion totale

:.-.""""""""""

b) La. substiturtion Partielle

m .2-1.3 Læ'drainage

:

..."""'

a) Ix,s tanchéBs drainanæs ^:

""""""""

b) Iæs éperons drainants ^:

""""""""""

c) Les drains subhorizontaux ^:

""""""

d) Les drains vefticaux :

....""""""""'

\I

^{.2.,1 .4 . La} vétgétalisation' " " " "

"""'

III .2,1"5 Les éltiments résistants

:"""""'

lIt .2".1"5.1 Les ouvrages ^de

ll

.2.1.6.1-es Pieux..-....

llï ^{.2.1.7 .,Les} colonnes ballastées

m .2.1.8.Inclusions rigides (IR):

"""""

a. Renforcerrent par inclusions rigi

34 34 35

ry

rV

III.4 Conclusion:

l.Intoduction

V.llntroductircn

III ^{.2.1.1 1t. Lesi} géotextiles :

"""""'

...,...,,...,,.... 53 du ^glissement

2.Reco nnaisstlxtce géologique'le ^{site 54}

IV 2. 1.Siituâtion géographique """

"""""

54

I\I .2.2. iSituation Topographique Glisserment El. .'....'...'.

lV .z.3.Caàre géologlque.

lV .2..3i.1.G(iologie régionale""

lV .2.3.2 Géologie locale

lV.2 .3.3 Paranlètres climatiques de ^la de kaous (site ^rde

projet):----..' """""'58

IV .2.4.Conte;xte Géologique de h Égion

tV.2.4,.1.Aprerçue Géologique local (site 1V.2.4,.2.Sis;micité de la région"

"'

IV .3.Reconnaissance géotechnicpes ^de

IV.3.l. ^{Les titapes d'une} reconnarissance 1V.3.1t.1. La relconnaissance

1V.3.,1.1 Lil reconnaissance détaillée"' IV.4 Conclusion...--....

chapitre V modélisation nunérque

V.2 Mo<lélisation numérique

V.2.1 lPrésentation du logiciel PLAXIS V.2.2, ,Déroulennent du logiciel I'LA)ilS

V.2.3 Déterminration du coeffrcient ^de V.2.4r L,es mod,iles de comportements

V ..2.4.1 Infioduction :.."""""

"""""

V.2.4.2lois ^de r:omPortement t ^dans

Plæds

""""'86

V.2.:t l\4odélisation numérique

"""""""

V.2,5.1 Modélisation numérirpe du V .2.5.2 l\4odélisation numérique du

...85

1 avant I'application du rçmblai rroutier""""

""""""'92

2 après la construction du remblai autoroutier"""""'93

61

6l

62 ,62 ,62 82

83 E3 83

92

VI. t lntocluction.,....

VI.2 MéÎh'odes de 'corforterrent ^{et de} VL2.1 tGrbionnag,e

VI.2.2 M.ur de sorrtèrrement

V1.2.3 ^Lrgs rideaur de palplarnches""""""' W.2.4 Adouc,issement ^de la pente

""""""'

VI.2.5 ReProfilag;e

VI.3 ModrÉlisation. numérique W.3.1 Confoftement Par ouwage de

a. Cuacténistiques ^des materiatx"

"'

b. lvtodèle ;géormétrique et conditions c. G'érrération ^de maillage

d. C:altcul..,.

W.3 .2 Confortement par palplanohes a. Les caractéristiques ^de palplanche et b. Génération ^de maillage

c. Calcul

d. Ilésultals ^des calculs

VI.3.3 Confortemelrt par gabiom6ge"""'

a. Les caarcte:ristiques de Gabion""""'

b. Gd:néralion du maillage c. Cailcul

d. résultats ^de,s calculs-

VI.3.,4 Confrrtement par reprofilage du a. IModèler gérrmétrique

b..Maillage c. C:rlcul

d. R,ésultrts ^dle calculs...

VI.3.5 Con{brtement par adoucirssement a. Mtodèh géométrique

b.Ivtaillqge c. Calcul

105

limites

"""""""'105

104 104

106' 106

la

pente

"""""""'117

109 109 110

116

tL7 Lt7 118

VI.4 Estimation ^des

coûts""""

Vt.4.l ^{M.ur de} soutènement slr

V1.4.2 Mur en gabion.-..-...

VI.4.3 Calcul de la section ^dss ri&nu( ^de W.4.4Calcul ^de volumo du remblai retié Vt.4.5 Cralcul ^de volume de rpmblai retire

V1.4.6 Calcul du qain"""' VI.5 Conclusiotr-... ^{- -. - -' -}

tzr

r21

reprofilage

""'123

t23

L24

Figure

I.l

affaissernent ^de tenain ^{dans le} Figure I'2 Phénromène de tassement Figure I.3 Glissemrent de t€rrain"""

Figure I.4 Schdima'Explicatif ^des

Figure I,5 Phérromène du

fluage"""""""

Figure ^I,,6 Phérromène de la Soliftuxion' Figure L7 SchrSm:r ExPlicatif ^des

Figure I.8 Etxrulements, ^{chutes <le blocs'} Figure I.9' Chrntesi de pierres et d'e blocs

Figure I.10 C,oulSe de boue Figure ^1..1.l Erosion littorale' Figure .t2lTypres de surfaces des ^g1i Figure ^11.1t3 Barrage ^en terre""'

Figure lt.14 Rrrptrne circulaire ^sorus tul Figure t.t5 Gtissement ^de Tizi ^q;uartier Figure t.16 ^{Blloc diagramme}

Figure I. I 7 Glissements ffansrationnels Figure I.18 Glissements rotatiolmelles' '

Figure I. I 9 Glisscment rotationnel Figure I.20 G'lissiement rotationrael Figure I.,21 Sché,mas Soliftxion' ^Gli

Figure II.3.1 Méthode gfobat"

Figure 11.3.2Méithode de Culman-

"""'

F'igure II.3.3 ^{M(ithode suédoise'}

Figurer 11.3.4 DércouPage en tranches d" talus.

[27] """"27

du Mas Caché ^{10/01/201 1}

""""""""""""

⁵

:

Retrait-Gonflement """"""""""'7

: Effondremenrts des cavités rsouterraines'

""""9

de

pierres. """'9

AOKAS ^(Bejaia) le 24t ^{021201 5} "" """ " " " " " "" ^" " ^{1 0}

de

soutènement """'""""'

¹³

Bejaia... """'14

le mouvement ^de versant idé41' I71"""""""

""""'

¹⁶

superficiel. """"19

10

l1 t2

13

18 18

23 24

FigureII.3,.6Représentationdesforcessut]unetanche...,....29

Figure ^{11.3,,7 Lrl} représentation des forcesi sur une fianche'

t211"""""' """""'"""29

Figure II.,3,8 méthode ^de

perturbation"""""" """"""""""30

... ³ I Figure II.3.9 Méthrode de Caquot' '

"' ^"' _|

^{' '}

Figure II.3.10 Iiorce agissant sur lme

tran{ha""' """""""'32

Figure

II

.::].11 Representation graphique {es ^forces s'r ^{une ûanche-} I2u....'..----

-..""""""""'32

Figpre ll,.3i.l2txemple de découpage en

lflocs' """""'"""'

³⁸

Figurelll.l Chargementaupiedd'untahri' ""'38

Figure I1[.2

Reprofi1age..""" '1"""""""" """""38

Figure ItI,3 Substitution partielle'

"""""'1""" """"""""""

³⁹

Figure III,,4 ^tranchées drainantes

""""""'i' """'40

Figure IIL5 ^Epercrns

drainantes"""""""'f""""""""' """""40

... 41 Figure III.

6

Drains zubhorizontru

"""'f""

Figure fff

./

l'implantation ^{des plantes}

th* *hlus""""" """"""""4t

Figure l.Il .8lv[ur ^de soutènçment

(soupl{)" ""'43

Figure l[]l .9 ^{lv1ur: de} soutènemetf

(eoid+' """43

Figure ^l[IJi.l0

(Sabionnage """t"""""' """"""""44

Figure

lil.ll

lPanri de

palplanche"""""'f""' """""""""""'44

Figure fr.[..12]Paroi moulée

""""""""""'f""""' """""""""

⁴⁵

Figure. III.13 ^{Principe de} latectmique t{ne

a'me" """"""'45

Figure III.14 ^{mur en terre armé MTA'}

"1"""""""" """"""46

,...,....,...47 Figure

Illls

mrnberlinoise

PI]"""' _1'

' ' ' ^"

Figure 11;I.16 paroi enpieu ^secants

PPS|""""" """""'""""47

Figure IllI ^{.1? Mode} opératoire ^{<les pieur]r}

forés' """""""""48

Figure ll[.1g ^Mode opératoire ^are l,atec{nique ^{de colonnes} hallastées par ''roie sèche...-.."49 Figure ll[I.1g sc]héma de réalisation ^des colonnes ballastees par voie humiide"""

"""""""""'49

Figure ^III.2:1 Schénoa de principe ^{cte par} inclusio,n rigide verticales' " " " " " " " "' Figure lll,.2\2 Schérna de principe dun ^d'ancrage

injecté. """""'51

Figure lII.1l3 ^{Ler clouage}

Figure l[[.t14 ^{Un versiant} stabilise par

Figure III.:25 L'utilisation du géotextile iouant un double rôle le drainage ^et le renforcement du talus..

Figure

IV.l

^Vue Cioogle siæ de prrojet'""

Figure IV.3 ^Sclhénra sfiuctural ^de lamédi

occidentale """'"""'57

Figure IV,4 Co'up geotogiqueN'S ^de la

Figure IV,5 ^Carte pluviométriquer ^de la ^{ilaya de Jijel, (d' apres} A.N'R'H' ^{1 996)'} " " " " """ ^{"' 59}

Figure IV.6 Rérpartition des températuresr

mensuelles """"'60

Figure I'V.7 ^Carte Géologique ^de larégi

dekaous. """"'60

le RPA (Version

2003). """"""'""""61

Figure IV.8 C:rte sismique d'Alg;érie Figure t\/.9 ^{Sondages carottée} Figure IV.10 Canrttes récuperées Figure l\l'.11 ^le _Piézomète Figure lI'.12 prinLcipe de I'essai'

Figure [\r.13 ]VIalÉriels pour mesurer la

&

64 68 ,68

Figure fV.14 L'eProuvette Figure IV.15 PY;ncmètre

Figure t\/.16 ^{Tarnisage par} voix humi

Figure

I\LIT

Décantation pendant 24h' ¹⁴

73

7l

Figure It/.18 ^{Séc;hage a} l'étuve' 74

Figure 1f.19 Eclrarrtillon ^seché' Figue IV.20 ^{Salun$ion de 1'}

Figure

w.2l

Mrrlaxage du sol' Figure IV.z2limites ^{de liquidité}

75

Figure IV.:;14 Cisailllement rectligne ^à la Figure ^n'.:,25 Appareil Gdoméfrique

"""'

Figure I\r.,26lEssri ^{de bleu} de m(ithylèner

Figrre

V.l

Déroulement du ^calcul' par Figure V.illFenêtre des paramètrers du

Figure V.iit Fenêfitl ^des paramètres Figure V.'[ Courbe irrtrinsèque du ^modè Figure \'.:li Pyramide ^de Mobr-Coulomb Figure ^\r.rr5 Fenêtr,e des paramèfers de Figure V.7 Définition ^{du module ù 50 %} Figure V.8 Fenête ^des Paramètes Figure V.9 Modèlle géométique (Profil Figure V.10 Géndrration de maillage

"""

Figure V 11 Défirnition ^{de naPPe} Figure V,12 Génriration ^des conlraintes

Figure'V.13 ^{Les phases de} calcul du Figure'V. ¹⁴ Déftrrmation ^du maillage Figure V.15 Incrrément des

Figure V.16 Coefficielrt de securité du Figure ^{r,/.17 Modèle} géornétriq'ue' Figure \i'.18 Génrération de maillage Figure \'r.19 Définition ^{de napp'e}

Figure 'U.20 Génération ^des

Figure \I.21 Les plnses de calcrnl du Figure t/.22 Déilomration ^du naillage

Figure ^1i/.23 Incrément des déplacemet après calcul du coefficient ^{de sticurite} (Phase2)" ¹⁰⁴ 85

dumodèle ^élastique

linéaire' """"""'88

de

Mohr-Coulomb'.... """"89

90

la

rupture.

""'91

du module

Mobr'-Coulomb """"'""""92

ves initiales ^du profil I ^... ""' " " " " "" " " " ^" " " "' ⁹⁶

pk17+260 '"""'97

après calcul du corefficient ^de sécurité (Phase:z)' "'98

effectives initiales ^du (profil 2)'

""""""""""""""

¹⁰¹

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Tableau

Il.1

Vateurs ^de coefficient ^de del'ouvrage...

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Tableaux IV.3 Dcnnées des T' de Taher, Période ^199612006)

Tableaux IV.4 Réisuttats de I'essid ^de Tableaux. IV.5 ^{Rtisultae de} piéarmètre'' Tablearu: IV.6 Tùleau représentte la

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Tablearur IV.7 Rrisultats ^de l'essai de I Tablearu lV.8.Rrésultats ^{de loessai} Tableaurr IV.9 ^{Résultats de I'essai de} Tableau< tV-10lRésultats ^des lirnites ^der Tableaur IV'11 lRésultats d'Essrai de Ci Tableaur IV .L2.Résultats ^{d' Ess'ai} Tableaur tV.13 Résultat dç l'essai au

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Tableau\/1.7Récapitrrlationgloba"tedesr,ésultatsdeca]cul..,...124

Page 1

Introduction générale

Les problèmes de stabilité des pentes se rencontrent fréquemment dans la construction des routes, des canaux, des digues et des barrages. En outre certaines pentes naturelles sont ou peuvent devenir instables. Une rupture d’un talus peut être catastrophique et provoque des pertes en vies humaines ainsi que des dégâts naturelles considérables.

L’estimation de la sécurité réelle vis-à-vis du risque de rupture est une question complexe surtout dans le domaine des données limitées ou peu connues.

L’étude d’un talus comporte, outre la reconnaissance du site et le choix des caractéristiques mécaniques des sols, un calcul de stabilité pour déterminer d’une part la courbe de rupture le long de laquelle le risque de glissement est le plus élevé, d’autre part la valeur correspondante du coefficient de sécurité.

Cependant une longue expérience a été acquise tant que dans les méthodes de calcul que dans les techniques de construction, de telle sorte que les problèmes de stabilité de pentes peuvent maintenant être résolus avec une assez bonne fiabilité.

Les mouvements de terrain sont très variés, par leur nature (glissements de terrains, éboulements rocheux, coulées de boues, effondrements de vides souterrains, affaissements, gonflement ou retrait des sols, ...) et par leurs dimensions (certains glissements, comme celui de la Clapier dans les Alpes Maritimes, peuvent atteindre plusieurs dizaines de millions de m³).

Leur répartition spatiale est guidée par la topographie et par la géologie (nature et fracturation des formations affleurantes, hydrogéologie) c'est-à-dire par l'environnement physique. Ils concernent non seulement les régions montagneuses et côtières, mais aussi les bassins à forte densité de vides souterrains (naturels ou minés), les sols argileux sensibles aux variations de teneur en eau, ... Leur occurrence est très marquée par les variations climatiques (périodes de fortes pluies, fonte des neiges, sécheresse) mais peut aussi être liée à des secousses sismiques ou encore être induite par les activités humaines.

Dans leur principe, les mouvements de terrain sont bien compris: ils surviennent lorsque la résistance des terrains est inférieure aux efforts moteurs engendrés par la gravité et l'eau souterraine ou par les travaux de l'homme; leur dynamique répond naturellement aux lois de la mécanique.

Dans la pratique cependant, les choses sont très complexes, du fait des incertitudes:

- sur les conditions initiales, notamment en profondeur,

- sur les propriétés mécaniques des terrains, en général hétérogènes, non linéaires, anisotropes, discontinus, ...

- sur les conditions hydrauliques: position de la nappe, phénomènes se produisant en zone non saturée. L'eau est la cause déclenchant de la plupart des mouvements: c'est un facteur variable dans le temps.

Page 2 Les mouvements de terre sont parmi les phénomènes géodynamiques les plus répandues et souvent les plus graves à la surface de la terre. Ils provoquent une modification naturelle et continuelle du relief et se produisent ou se réactivent généralement de façon inopinée, notamment lors des tremblements de terre (séismes, explosions souterraines ou sous-marines, etc.), et/ou lors des périodes pluvieuses intenses avec des précipitations prolongées et de l’action conjuguée de facteurs géologiques et géomorphologiques divers.

Les outils traditionnels utilisés pour traiter les problèmes de stabilité des pentes reposent sur des approches statiques simples (calcul en équilibre limite par la méthode des tranches).

Les progrès récents réalisés dans les domaines de l’informatique et du calcul numérique (méthode des différences finis, méthode des éléments finis) conduisent à une meilleure maîtrise du problème de stabilité des pentes.

Le mouvement de terrain est considéré comme danger naturel permanent, dans tous les pays du monde car l'importance des effets de glissement pouvant engendrer des dégâts humains et matériels pouvant se chiffrer en plusieurs millions de Dollars dont les gouvernements doivent prêter beaucoup d'attention.

Pour cela, il faut compte tenu de ces phénomènes et de leurs dangers, et de prendre les précautions convenables pour détecter les zones instables afin de trouver les meilleurs solutions de protection ou de traitement.

L'objectif principal de ce travail est d'établir une étude numérique d'un cas réel de glissement de terrain, en l'occurrence le glissement du PK17+260 de l’autoroute pénétrante Jijel-Eulma Est-Ouest, en utilisant le logiciel Plaxis 2D V8 qui se base sur la méthode des éléments finis.

Ensuite une étude technico-économiquement sera faite pour adopter les solutions les plus adéquates.

Pour bien présenter les informations sur la stabilité des talus et éclaircir les axes de notre étude, le mémoire a été articulé selon les points suivants:

 Chapitre I : Généralité sur les glissement de terrains : on a présenté dans ce chapitre quelques types de mouvement de terrain et une petite définition de chaque type en donnant des exemples de glissements des terrains survenus en plusieurs pays dans le monde afin de savoir l'importance de l'étude de stabilité des talus, ensuite une recherche bibliographique a été faite sur le phénomène de glissement de terrain.

 Chapitre II: méthodes De calculs de stabilité des pentes : dans ce chapitre on a présenté les différentes méthodes de calculs qui peuvent être utilisées dans l'analyse de stabilité des pentes en détail (principes et théories de calcul), et l'évaluation du coefficient de sécurité.

 Chapitre III : méthode de confortement : on a présenté les déférents types et méthodes de confortement de talus préconisés pour stabiliser la masse de sol en cours de mouvement.

 Chapitre IV : présentation du glissement : on a présenté la localisation de notre cas réel de glissement qui comporte une description géologique et géotechnique, hydrologique de notre cas.

Page 3

 Chapitre V : modélisation numérique : Il comporte les caractéristiques générales de logiciels classique utilisés pour le calcul de la stabilité (Plaxis), avec une démarche simple pour présenter un problème de glissement d’un talus modélisé en utilisant le logiciel.

 Chapitre VI : Etude numérique de système de confortement : Etude de confortements pour le glissement du PK17+260 de l'autoroute pénétrante Jijel-El Eulma dans ce chapitre on a étudié plusieurs options de confortement possible sur notre cas.

 Conclusions générales: enfin une conclusion générale sur notre travail a été rédigée.

Page 4

I.1Introduction

Les problèmes de stabilité des pentes se rencontrent fréquemment dans la construction des routes, des canaux, des digues et des barrages. En outre certaines pentes naturelles sont ou peuvent devenir instables. Une rupture d'un talus peut être catastrophique et peut provoquer des pertes en vies humaines et matériels ainsi que des dégâts naturelles considérables.

Les mouvements de terrain sont très variés, par leur nature (glissements de terrains, éboulements rocheux, coulées de boues, effondrements de vides souterrains, affaissements, gonflement ou retrait des sols,...etc.) et par leur dimension (certains glissements, comme celui de la Clapière dans les Alpes Maritimes, peuvent atteindre plusieurs dizaines de millions de m³).

I.2 différents types de mouvements de terrain

On regroupe sous l'appellation de " mouvement de terrain " tout phénomène affectant une masse de sols ou de roches et le fait déplacé d'un état à un autre. [20]

Il existe de nombreuses classifications des mouvements de terrain; Selon la vitesse de déplacement, deux ensembles peuvent être distingués: les mouvements lents et les mouvements rapides.

Les mouvements rapides sont directement dangereux pour l'homme. Leurs conséquences sont d'autant plus graves que les masses déplacées sont importantes.

Les mouvements lents dont les conséquences sont essentiellement socioéconomiques ou d'intérêt public. Ces mouvements entraînent une déformation progressive des terrains, pas toujours perceptible par l’homme. Ils regroupent : l’affaissement, le tassement, le glissement, la solifluxion, le fluage, le retrait-gonflement et le fauchage. Ils touchent principalement les biens, à travers la fissuration des constructions. Ces désordres peuvent se révéler si grave pour la sécurité des occupants et par conséquent la démolition des bâtiments s’impose.

La plupart des classifications récentes restent fondées sur ces deux facteurs Type de mouvement et type de matériaux. Auxquels s’ajoutent le type et la quantité de fluide agissant dans le déplacement, c’est-à-dire l’air, et, surtout, l’eau.

Certains types de déplacements donnent automatiquement des indications sur les ordres de grandeur des vitesses atteintes classées ainsi par les spécialistes :

Page 5 Tableau 1 Mouvements de terrain en fonction de la vitesse. [10]

Classe Description Vitesse

7 Extrêmement rapide 5m/sec

6 Très rapide 3m/min

5 Rapide 1,8m/heure

4 Modéré 13m/mois

3 Lent 1,6m/an

2 Très lent 16 mm/an

1 Extrêmement lent <16mm/an

I.2.1 les mouvements lents et continus a. Les affaissements

Un affaissement de terrain est un déplacement du sol ou du sous-sol lent et continu.

Certains sols compressibles (qui peuvent être comprimés) peuvent se tasser sous l’effet du poids des constructions qui les surmontent.

Ce phénomène est à l'origine de nombreuses dégradations sur les habitations qui y sont particulièrement sensibles. Les fondations des bâtiments sont ainsi détériorées par l'instabilité du terrain.

On peut alors constater l’apparition de fissures à l’extérieure et à l’intérieure de la maison. Il s'agit de l'un des "symptômes" du phénomène d'affaissement.

Ces fissures doivent immédiatement alerter les propriétaires du bien qui n'est alors plus aux normes de sécurité.

Figure I.1 affaissement de terrain dans le Hameau du Mas Caché 10/01/2011

Page 6 b. Les tassements

Il s’agit principalement de diminutions de volume de certains sols sous l’effet de charges ou d’assèchement. Les tassements latéraux sont très distincts puisqu’ils se produisent habituellement sur des pentes très douces voire même sur des terrains plats.

Figure I.2 Phénomène de tassement latéral c. Le glissement de terrain

Il s’agit du déplacement lent d’une masse de terrain cohérente le long d’une surface de rupture. Cette surface a une profondeur qui varie de l’ordre du mètre à quelques dizaines de mètres dans des cas exceptionnels. Les volumes de terrain mis en jeu sont considérable, les vitesses d’avancement du terrain peuvent varier jusqu’à atteindre quelques décimètres par an.

Ils se produisent généralement en situation de forte saturation des sols en eau.

Figure I.3 Glissement de terrain

Page 7 d. Les retraits et gonflement des argiles

Le retrait et le gonflement se manifestent dans les sols argileux, ils sont liés aux variations d’eau dans le sol. Lors des périodes de sécheresse, le manque d’eau entraine un tassement irrégulier du sol en surface (retrait). A l’inverse, un nouvel apport d’eau dans ces terrains produit un phénomène de gonflement.[2]

Figure I.4 Schéma Explicatif des phénomènes : Retrait –Gonflement.

e. Le fluage

Il se caractérise par des mouvements lents, et des vitesses faibles, dans ce cas, il est difficile de mettre en évidence une surface de rupture.

Figure I.5 Phénomène du fluage.

Le mouvement se produit généralement sans modification des efforts appliqués (contrairement aux glissements). Ce type de mouvement peut : soit se stabiliser, soit évolué vers une rupture. [7]

f. Solifluxion

La solifluxion est un phénomène d’écoulement des sols en surface sur des pentes très faibles. Elle correspond à un mouvement de masse superficiel qui est déclenché lorsque la

Page 8 charge en eau dépasse le seuil de plasticité du matériau. Le sol peut alors fluer dans la pente sur un plan de décollement saturé d’eau.

Figure I.6 Phénomène de la Solifluxion.

I.2.2 Les mouvements rapides et discontinus

Ils se propagent de manière brutale et soudaine. Ils regroupent l’effondrement, les chutes de pierres et de blocs, l’éboulement et les coulées boueuses.

Les mouvements rapides touchent majoritairement les personnes, avec des conséquences souvent dramatiques. Ces mouvements ont des incidences sur les infrastructures (bâtiments, voies de communication…etc.), allant de la dégradation à la ruine totale.

a. Les effondrements

Déplacements verticaux instantanés de la surface du sol par rupture brutale de cavités souterraines existantes, naturelles ou artificielles (mines ou carrières), avec ouverture d'excavations.

Figure I.7 Schéma Explicatif des phénomènes : Effondrements des cavités souterraines.

Page 9 b. Eboulement, chutes de blocs et de pierres

L’évolution des falaises et des versants rocheux engendre des chutes de pierres (volume < 1dmɜ), des chutes de blocs (volume >1dmɜ,), ou des écroulements en masse (volume pouvant atteindre plusieurs millions de m^ɜ.

Figure I.8 Eboulements, chutes de blocs et de pierres.

Figure I.9 Chutes de pierres et de blocs à AOKAS (Bejaia) le 24/02/2015 c. Les coulées de boues et laves torrentielles

Il s’agit d’un mouvement rapide d'une masse de matériaux remaniés à forte teneur en eau et de consistance plus ou moins visqueuse. Ces coulées de boues prennent fréquemment naissance dans la partie aval d'un glissement de terrain. [2]

Page 10 Figure I.10 Coulée de boue

d. Erosion littorale

Les zones littorales sont soumises à un recul quasi généralisé : glissements ou effondrements dans le cas de côtes à falaises, érosions dans le cas de côtes basses sableuses.

Figure I.11 Erosion littorale.

I.3Talus artificiels

Les talus artificiels sont essentiellement affectés par des glissements et parfois des phénomènes de fluage on peut les classer en fonctions des types d'ouvrages

 Talus en déblais.

 Talus en remblais sur sol compressible.

 Talus en remblais sur un sol non compressible.

 Glissement généralise sous un écran ou un ouvrage de soutènement.

 Stabilité des digues et des barrages en terre.

1.3.1 Talus en déblai et talus en remblais sur sol compressible

Les ruptures ont d’une façon générale l’allure de glissement rotationnel circulaire on distingue: