4- Deuxième Chapitre Talus Sous Relais GMSR Gare Ferroviaire d ASSILAH (1)

8/16/2019 4- Deuxième Chapitre Talus Sous Relais GMSR Gare Ferroviaire d ASSILAH (1)

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Deuxième chapi tre

Talus sous relai GM SR/ L igneferroviaire d'ASSI LAH



Deuxième chapitre : Talus sous relai GMSR/Ligne ferroviaire d'ASSILAH

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I- Introduction :Le projet de Train à Grande Vitesse entre Tanger et Casablanca s'inscrit dans le cadre de la

politique nationale des grands chantiers engagées sous la Conduite Eclairée de SA MAJESTE

LE ROI MOHAMMED VI, et visant à placer le citoyen au cœur de la stratégie dudéveloppement durable de notre pays. Il inaugure ainsi une nouvelle étape sur la voie de

l'essor du système des transports et du secteur ferroviaire au Maroc. Ce projet, qui présentant la première ligne ferroviaire à grande vitesse dans l’Afrique, a

permis de mettre en œuvre un Schéma Directeur de Développement de Lignes pour des Trains

à Grande Vitesse (LGV- MAROC) visant la construction d’un réseau d’environ 1500 km

composé de l’axe « Atlantique » Tanger – Casablanca – Marrakech et de l’axe « Maghrébin »

Rabat – Fès – Oujda. La construction d’une liaison à grande v itesse entre Tanger et Kenitra.Outres les travaux génie- civil et d’infrastruc ture, les équipements et installations

ferroviaires électriques et électroniques jouent un rôle assez important dans le fonctionnement

et la sécurité de cette nouvelle technologie régissant les lignes à grandes vitesse à travers le

monde.

C’est dans cette perspective qu’il a été alloué à ce projet un montant de 20 Milliards de

dirhams, pour la première étape de ce schéma « LGV Tanger-Kénitra ».

Dans le cadre de ce projet et pour satisfaire les besoins en matière de télécommunication

entre le poste central de commandement et de gestion de la circulation des futurs TGV ainsi

qu’à bord et entre ces derniers, que l’ONCF a lancer le projet de réalisation d’une vingtaine de

pylône télécom le long du tracé classique ferroviaire existant qui serviront en première phase

pour la mise à niveau de cette ligne et puis seront connectés à la ligne à grande vitesse.

Ces structures métalliques de 40m de hauteurs reposeront sur des fondations en béton armé

(radier le cas échéant) et seront implanter à des endroits précis calculés pour satisfaire les

conditions techniques de transmission en toute sécurité et sans défaillance.

C’est dans ce cadre que s’inscrit le présent projet de fin d’étude à travers lequel on traitera

l’étude de stabilité d’un talus sous pylône de la ligne GMSR situé dans la région d’Assila h et

présentant la particularité d’être implanté en crête d’un talus sensible en plein centre d’une

tranchée marneuse, l’objectif du présent travail sera donc d’évaluer l’impact de ce projet sur

le talus et vérifier sa stabilité dans les conditions les plus critiques.

Pour faire aboutir ce projet, le travail est mené en collaboration avec deux autres groupes

traitant les deux sujets cités ci-dessous qui:




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- Modélisation des pylônes sous ligne GSM-R pour LGV-Nord réalisé par BRIEK

Amine et ZNIKER Houcine,

- Etude des fondations sous pylônes sous ligne GSM-R de la LGV-Nord réalisé par

OUAMGHAR Meryam et SAJID Chaimae

II- Présentation du Projet :Le talus objet de la présente étude, est un remblai sous pylône de la ligne GMSR situé

dans la région d’Assilah et présentant la particularité d’être implanté en crête d’un talus

sensible en plein centre d’une tranchée marneuse .

1- Situation géographique :

Située à l’extrême nord -ouest du Royaume, sur l’axe reliant la ville de Tanger (45 kms) à

celle de Larache (40 Kms), la gare d’ASILAH se situe dans la ville d’ASILAH, cette dernièreest bâtie sur une superficie de 216 ha représentant à peine 7% du périmètre communal estimé

à 3250ha (voir figure 26) . Elle s’étend sur un plateau entre l’Oued Ghrifa et Ain Masbah dont

la topographie est relativement peu accidentée. Elle s’ouvre vers l’Est sur les plaines de Had

Elgharbya et beigne dans l’océan Atlantique du côté Ouest. Selon le découpage administratif

de la région, elle est limitrophe aux communes suivantes:Au Nord la commune rurale de

Briech Kouass ; à l’Est la commune rurale de Khaloua et au Sud et Sud-Est la commune rurale

de Sahel Chamali.Le site objet d’implantation de ce pylône se présente comme suit :

Figure 26: Vue Googlemap du site avec emplacement et coordonnées X Y Zdu pylône




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2- Climat :

Climat méditerranéen à influence océanique de Tanger à Assilah: les températures restent

clémentes en hiver, douces en été aussi bien sur les côtes qu'en altitude. Elles atteignent

rarement 0°C au mois de janvier et les maxima les plus fréquents de ce mois oscillent entre14°C et 18°C. En été, l'atmosphère se réchauffe sensiblement, les températures maxima les

plus fréquentes en juillet varient ente 16C et 26C. La pluviométrie moyenne inter-annuelle est

de 900 mm par an dont la plus grande partie est enregistrée entre décembre et février. Les

vents sont du Nord- Ouest et de l’Est (Chergui).

3- Géométrie du talus :

A base d’un profil en travers topographique e ffectué sur le site, la géométrie du talus se

présente comme suit :

Figure 27: T alus avec schématisation de la voie ferrée e t de l’emprise limite

4- Calcul des charges sur le talus :

Le Radier de fondation et le pylône agissant sur la crête du talus constituent les chargementssous l’effet du poids vertical et du vent soufflant à l’horizontal

Poids propre du pylône :

Charges permanentes : 11,393 t

Charges d’exploitation : 0,3 t

Poids propre du radier :

Donc :




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Les charges du vent :

Les charges du vent sont calculées par tronçon, le pylône est divisé sur 8 tronçons :

Tronçon Hauteur T Normal (KN) T extrême (KN)

TR1 40 12,95 22,66

TR2 35 12,04 21,07

TR3 30 10,98 19,22

TR4 25 14,46 25,30

TR5 20 15,01 26,27

TR6 15 15,12 26,46

TR7 10 15,63 27,35

TR8 5 16,98 29,72

Tableau 1: Les charges du vent

Le calcul des chargements sur talus se fait comme suit :

Cas du vent normal :

On a:

Si :

On aura des charges trapézoïdales, dans ce cas :

Et :

Figure 28 : Charges trapézoïdales




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Et si

On aura des charges triangulaires :

Alors :

Cas du vent extrême :

5- Etude géotechnique du sol :

Une campagne de reconnaissance des sols a été menée par le Laboratoire Public d’E ssais et

d’Etudes (LPEE). Celle -ci a consisté en un sondage carotté, des essais pénétrométriques

permettant de déterminer les caractéristiques de sol (E M, P l,…etc.), ce qui nous permet de

déterminer les paramètres suivants :

Figure 29 : Charges triangulaires




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2-1- Angle de frottement φ :

L’angle de frottement interne correspond à l’angle formé naturellement par un matériau mis

en tas, par rapport à l’horizontale. Il dépend du type de sol et plus particulièrement de

l’émoussé des ses grains, il sera nettement plus élevé dans le cas de graviers que pou r un sol à

forte teneur en argiles.

L’angle de frottement φ est entré en degrés. Des angles de frottement élevés, obtenus

parfois pour les sables denses, augmenteront de manière substantielle la difficulté numérique

des calculs plastiques, il conditionne la résistance au cisaillement au moyen des cercles de

contraintes de Mohr.

φ (°) φ’ (°)

Pélite saine 30 26

Pélite altérée 28 24

Tableau 2: Angle de frottement

2-2- Angle de dilatance Ψ :

L’angle de dilatance Ψ, est donné en degrés. Sauf pour les couches très sur-consolidées, les

sols argileux ne présentent aucune dilatance (Ψ=0). La dilatance d’un sable dépend de sa

densité et de son angle de frottement. Pour les sables siliceux, un ordre de grandeur est

Ψ=30°.

Dans la plu part des cas toutefois, l’angle de dilatance est nul pour les valeurs de φ

inférieures à 30°. Une valeur négative faible pour Ψ n’est réaliste que pour des sables

extrêmement lâches.

Ψ(en degré )

Pélite saine 0

Pélite altérée 0

Tableau 3: Angle de dilatance Ψ

2-3- Cohésion c :

La cohésion a la dimension d’une contrainte.

c (KPa) c ’ (KPa)

Pélite saine 14 10


Tableau 4: Cohésion c




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2-4- Poids volumique saturé et non saturé ( γsat et γunsat )

Les poids volumiques saturé et non saturé se réfèrent au poids volumique total du sol

incluant le fluide interstitiel. Le poids volumique non saturé γunsat s’applique à tous les

matériaux au-dessus de la nappe phréatique et le poids volumique saturé γsat à tous les

matériaux situés sous la nappe.

γsat (KN/m ) γunsat (KN/m )

Pélite saine 20 17


Tableau 5: Poids volumique saturé et non saturé

2-5-

Perméabilités (kx et ky )Il faut spécifier les perméabilités de chaque couche, même pour les couches supposées

imperméables. On distingue une perméabilité horizontale kx, et une perméabilité verticale ky,

puisque dans certains types de sols (par exemple les tourbes), il peut y avoir une différence

significative entre ces deux perméabilités.

kx (m/s) ky (m/s)

Pélite saine 5.10 - 5.10 -

Pélite altérée 10 - 10 -

Tableau 6: Perméabilités (kx et ky )

2-6- Module de poisson ϑ :

Ce coefficient permet de caractériser la contraction de la matière perpendiculairement à la

direction de l'effort appliqué, il fait partie également des constantes élastiques.

ϑ

Pélite saine 0,25

Pélite altérée 0,25Tableau 7: Module de poisson ϑ

2-7- Module de Young (E) :

Le module pressiométrique moyen :

Pour la pélite saine les différentes valeurs : 38,8MPa, 42,1MPa, 51,3MPa,

110,6MPa, 135,8MPa




48

Pour la pélite altérée on a une seul valeur :

La pression limite moyenne :

Pour la pélite saine les différentes valeurs : 2,49MPa, 5,03MPa, 2,46MPa,

4,5MPa, 9,73MPa

Pour la pélite altérée on a une seul valeur :

Le module de Young :

PLAXIS utilise le module d’Young comme module de déformation de référence dans le

modèle élastique et le modèle de Mohr-Coulomb

Pour la pélite saine :

On a

Le module œdométrique est relié au module élastique par la relation :

Tableau 8: Coefficient rhéologique α




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Le module pressiométrique E M a été rapproché du module élastique par L. Ménard, par

l’intermédiaire d’un coefficient rhéologique α (tableau 2), fonction de la lithologie et de l’état

de consolidation du sol considéré :

α α

Pour la pélite altérée :On a

α

2-8- Synthèse :

Le tableau suivant résume les différentes caractéristiques des différentes couches de sol

rencontrées :

γ sat γunsat kx Ky ϑ E Φ φ’ Ψ c c’

Pélite saine 20 17 5.10 -10 5.10 -10 0,25 73,16 30 26 0 14 10

Pélite altérée 20 17 10 -7 10 -7 0,25 18,625 28 24 0 9 7

Tableau 9: Résumé caractéristiques du sol




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III- Résultats et interprétations :

1- Introduction :

PLAXIS 2D est un code de calcul éléments finis destinés à l'analyse en deux dimensions de

la déformation et de la stabilité des sols.

TALREN quant à lui est un logiciel se basant sur les méthodes analytiques.

Les deux logiciels permettent la vérification de la stabilité des ouvrages géotechniques, avec

ou sans renforcements : talus naturels, remblais, barrages et digues ; ouvrages renforcés par

tirants précontraints, clous, pieux et micropieux, géotextiles, géogrilles, terre armée et bandes

de renforcement.

Pour notre étude, nous allons calculer le coefficient de sécurité par la méthode des éléments

finis à l’aide de PLAXIS et par les méthodes analytiques avec TALREN.

2- Cas du talus non chargé par la méthode numérique (éléments

finis): PLAXIS

On considère le talus non chargé

Figure 30 : Talus non chargé

A long terme

Cas drainée-drainée :

On suppose que les deux couches du talus sont drainées, on utilisera alors la cohésion

effective c’ et l’angle de frottement effectif φ’.

PLAXIS

Coefficient de sécurité Fs 1,70

Tableau 10: talus déchargé drainé drainé (PLAXIS)




51

A court terme

Cas drainée- non drainée :

Cette fois, nous considérons la pélite altérée drainée, mais la pélite saine non drainée. Alors

on utilisera la cohésion effective c’et l’angle de frottement effectif φ’ pour la pélite altérée, et

la cohésion totale c et l’angle de frottement total φ pour la pélite saine.

PLAXIS


Tableau 11: Talus déchargé drainé - non drainé (PLAXIS)

Cas non drainée- non drainée :

Le troisième cas, c’est l’étude du talus à long terme, ça veut dire considérer les deux

couches non drainées, dans ce cas, on utilisera la cohésion totale c et l’angle de frottementtotal φ.

PLAXIS


Tableau 12: Talus déchargé non drainé - non drainé (PLAXIS)

Dans les trois cas, le talus restes stable.

3- Cas du talus chargé par la méthode analytique (Bishops):

TALREN

Plutôt que de définir la géométrie et les caractéristiques des sols, il est possible

d'ouvrir le fichier PLAXIS correspondant à la même coupe sur TALREN, mais il est

nécessaire de compléter la boîte de dialogue de description générale du projet (sauf

les dimensions du modèle, automatiquement définies en fonction de la géométrie du

modèle importé).

Nous considérons les charges du pylône, du radier, et l’effet du vent, on suppose

que le pylône est fondé d’une distance de d=1m de la crête du talus :

3-2-1- Poids propre du pylône + poids propre du radier :

Poids propre du pylône :

Charges permanentes : 11,393 t

Charges d’exploitation : 0,3 t

Poids propre du radier :




52

Donc :

On a :

A long terme


TALREN


Tableau 13: Talus chargé drainé - drainé (TALREN)

A court terme


TALREN


Tableau 14: Talus chargé drainé - non drainé (TALREN)


TALREN


Tableau 15: Talus chargé non drainé - non drainé (TALREN)

3-2-2- Poids propre du pylône + poids propre du radier + effet du vent :

On va installer un pylône en crête du talus d’une distance de D=1m , car, l’ONCF n’a le

droit que pour 10m:


A long terme


TALREN

Coefficient de sécurité Fs 0,94Tableau 16: Talus chargé drainé - drainé (TALREN)

Figure 31 : Pylône




53

A court terme


TALREN




TALREN




A long terme


TALREN



A court terme


TALREN




TALREN



Le talus est instable




54

4- Renforcement par pente d’équilibre :

Lorsque la pente augmente la composante du poids perpendiculaire au talus diminue alors

que la composante parallèle à la pente qui augmente et favorise par conséquent le fluage et

diminue l’effet de frottement. Un des remèdes serait d’adopter une pente d’équilibre. Le procédé consiste à élargir le remblai au niveau de la base de façon à rendre la pente des

talus plus douce

β est tel que : tg tg 2

1

La réalisation de ce confortement peut se faire en recouvrant les talus par des tous remblais

de bonne qualité.

La masse doit être bien compactée et doit adhérer à la pente à stabiliser. Pour ce fait des

redans sont réalisés le long de la pente pour éviter que la couche ajoutée ne glisse. Ils

constituent une sorte d’ancrage en appliquant des contres réactions au poids de la masseajoutée. Ce qui diminuera la tendance au glissement.

La masse peut également s’appuyer sur des butées en gabions déposé es aux pieds des talus.

Figure 33: Butée en gabion en pied de talus

Figure 32: Adoucissement de la pente

β

Talus

instableMasse

a outée




55

Il est necessaire de ramener la valeur du coefficient de sécurité Fmin du talus à une valeurs

admissible et supérieur.

Les normes traitant ce coefficient de stabilité sont :

Clouterre 1991

Normes Françaises XP P 94-240

Eurocode 7

La sécurité est prise en compte de la manière suivante :

Tableau 22: Paramètres réduits

Dans le cas de projets de renforcement du talus ferroviaires, le talus étant considéréscomme un ouvrage particulier dont la sécurité des circulations ferroviaire et des clients à bord

est primordiale, ce coefficient peut admettre les valeurs probabilistes suivantes :

Vitesse de circulation < 100km/h :

1- Nombre de train / jour < 4 : Fmin = 1.10 (situation dimenssionnante :

sensible)


sensible)




56


sensible)

Vitesse de circulation > 100km/h :

1- Nombre de trains / jour > 20 : Fmin = 1.30 (situation dimenssionnante : sensible)

2- Nombre de trains / jour > 60 : Fmin = 1.40 (situation : sensible accidentelle)

3- Nombre de trains / jour > 100 : Fmin = 1.50 (situation : sensible et accidentelle)

En projetant un nombre de trains < 10 trains par jour à l’horizon 2020 avec une vitesse de

circulation < 100km/h, on peut admettre Fmin = 1.15

La solution de renforcement étant la modification de la pente du talus par rechargement du

remblai (solution la plus utilisée et facile en terme d’exécution d’après l’expérience), on

réétudie sous TALREN la stabilité des deux talus (Nord et Sud) après avoir modifié ces

pentes et disposer des lits de gabion aux pieds de ces derniers.

Résultat :


A long terme


TALRENCoefficient de sécurité Fs 1,37


A court terme


TALREN




TALREN







57

A long terme


TALREN



A long terme


TALREN




TALREN



Donc le talus est stable

Interprétations :

Afin de pouvoir garantir la pérennité du talus ferroviaire, il faut vérifier que la valeur de son

Fs reste bien mieux loin de Fmin admise ou bien au minimum au alentour de Fmin.

En cas de projet d’augmentation de la capacité de la ligne, il faut, bien évid ement, recalculer

Fs sous les nouvelles conditions : nouveau chargement + renforcements.

La stabilité des talus étant sensible aux pénétrations de l’eau, il faut aussi assurer un très bon

drainage et système d’assainissement : fossés, ouvrages hydrauliq ue transversal, drains …

pour empêcher l’eau de stagner et s’infiltrer par la suite dans le corp du remblai.

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