au internes 4124.1.2. CéiiC aractérisation du massif du … 2013-2014/412... · Rugosité et...

MASTERE SPECIALISE

TUNNELS et OUVRAGES SOUTERRAINSTUNNELS et OUVRAGES SOUTERRAINSDe la conception à l’exploitation

Module 4 « Conception et Justification »Module 4. « Conception et Justification »

4 1 2 C é i i d if4.1.2. Caractérisation du massif –Recommandations du GT1 AFTES

H. LE BISSONNAISTERRASOL

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Conception et Justifications ‐ Caractérisation du massif

1. Descriptions des différents essais et diagraphies utiles à la description d’un sol ou d’un massif rocheux

2. Présentation des classifications AFTES (GT1), Bieniawski (RMR), Barton (Q)

3. Conception générale et définition d’une campagne de reconnaissances pour un tunnel et reconnaissances à l’avancement

4. Articulation générale du mémoire de synthèse géologique, hydrogéologique et géotechnique

5. Présentation en sous ensemble homogènes au sens

INSA Lyon ‐ ENTPE MS TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS 2012‐2013 N°2

du GT1

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METHODES DE CLASSIFICATIONMETHODES DE CLASSIFICATION DES TERRAINS ET UTILISATION DANS LA CONCEPTION DES

PROJETS


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• Objectif : évaluer les facteurs nécessairesObjectif : évaluer les facteurs nécessaires pour établir un projet d’ouvrage souterrain.

•Moyens : reconnaissances géologiques, géométriques puis géotechniques desgéométriques, puis géotechniques des terrains.

• Finalité : définir des zones homogènes pour le dimensionnement du projetle dimensionnement du projet.


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•Utilisées essentiellement en•Utilisées essentiellement en études préliminaires (faisabilité,études préliminaires (faisabilité, APS).

•Méthodes simples et rapidesp p


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• Paramètres du projet : Individualisation de sous ensembles (tronçons) homogènes Individualisation de sous ensembles (tronçons) homogènes

caractéristiques mécaniques du matériau (en conservant une pétrographie identique) ;

degré d’altération ;

conditions hydrogéologiques ;conditions hydrogéologiques ;

épaisseur de la couverture ;

densité de discontinuités ;

autres……..

Caractérisation géomécanique de chaque tronçon : Matrice rocheuse

Identification, Perméabilité

Caractéristiques mécaniques : module de Young E, coefficient de Poisson , potentiel de gonflement σg, Cg, résistance à la compression simple ( Rc ), résistance à la traction ( Rtb) etc. cohésion C et angle de frottement .

Discontinuités Discontinuités Densité, RQD, ID, etc.

Orientation

Espacement, Extension


Espacement, Extension

Rugosité et l’ondulation des surfaces, l’altération des épontes, l’ouverture, le remplissage et la présence d’eau dans le massif rocheux

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Massifs rocheux : matrice et discontinuités ‐Comportement variable selon les échellesComportement variable selon les échelles

• Caractérisation du• Caractérisation du comportement de la matrice

• Caractérisation du comportement des pdiscontinuités

D i i l b l d if• Description globale du massif rocheux : indices RMR, GSI, Q


Q …

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•Matrice:

Résistance (Rc, Rt, dureté, fragilité, b i ité )abrasivité,)

Déformabilité (Module d’YoungDéformabilité (Module d Young, coefficient de Poisson, fluage, gonflement)


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• Les types de discontinuités :les plans de stratification : entre strates dans les massifs sédimentaires– les plans de stratification : entre strates dans les massifs sédimentaires. Leur extension peut être très grande

– les contacts lithologiques : Entre deux matériaux différents.g q

– les plans de schistosité : Débit des roches en feuillets parallèles. Origine liées aux contraintes tectoniques. Extension est plus ou moins grand

– les diaclases : discontinuités séparant deux compartiments sans mouvement relatif. Elles peuvent s’organiser en familles directionnelles

– les failles :mouvement relatif entre les deux compartiments : failleles failles :mouvement relatif entre les deux compartiments : faille normale, inverse et de décrochement fonction du champ de contrainte. Leur extension est très variable (métrique à pluri‐kilométrique)

– les couloirs de fracturation : Assemblage de petites discontinuités de faible extension et d’orientations variées formant une structure continue


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Classification « AFTES »Classification « AFTES »

Basée sur les recommandations duBasée sur les recommandations du groupe de travail N°1 « caractérisation des massifs rocheux utile à l’étude et à

la réalisation des ouvragesla réalisation des ouvrages souterrains » (juin 2003)(j )


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Paramètres utiles à la description du massif :

1. Conditions géologiques générales

2 Conditions hydrogéologiques : h h d li2. Conditions hydrogéologiques : charge hydraulique, perméabilité

3 Di ti ité d if h d i é d f i3. Discontinuités du massif rocheux : densité de fracturation, orientation, organisation en familles, comportement mécanique

4 C té i ti é i d t i d f4. Caractéristiques mécaniques des terrains : Identification, Résistance, Gonflement, Altérabilité.

L i ll5. Les contraintes naturelles

6. La déformabilité du massif


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Première étape des études géologiques :

Etudes bibliographiques :Etudes bibliographiques :

Cartes géologiques (1/ 50 000 en général)

Banque de données du sous sol (BSS –Banque de données du sous sol (BSS –infoterre – lien avec google earth)


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Les études géologiques concernant le projet doivent comprendre :p

• carte des affleurements,

• carte des formations rencontrées et phénomènes superficiels (fontis, glissements, …)

• description des couches rencontrées• description des couches rencontrées (importance du contexte régional)


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1. Conditions1. Conditions géologiques é é lgénérales


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Etat d’altération du massif rocheux :


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2. Conditions hydrogéologiques

Notion de porosité : rapport du l d id l lvolume de vide Vv au volume total V

w(%) = (Vv/V) * 100

Notion de perméabilité : capacitéNotion de perméabilité : capacité du matériaux (roche, sol) à laisser

passer un fluide Coefficient K en m/s


Coefficient K en m/s

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Perméabilité


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Porosité


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ChargeCharge hydraulique


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3. Discontinuités du massif rocheux Et d d f ill d di ti ité

– Famille de discontinuité : ensemble d’individus de

• Etudes des familles de discontinuités

caractéristiques similaires

– Etudes dans la zone de l’ouvrage en intégrant l’échelle de– Etudes dans la zone de l ouvrage, en intégrant l échelle de l’ouvrage

A l i i d è é if– Analyses statistiques des paramètres représentatifs :• Variabilité naturelle des paramètres géométriques

• Variabilité des paramètres mécaniques• Variabilité des paramètres mécaniques

– Description des familles représentatives de la fracturation d if h


du massif rocheux

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i i i é d if h• Les types de discontinuités

3. Discontinuités du massif rocheux

– les plans de stratification : entre strates dans les massifs sédimentaires. Leur extension peut être très grande

– les contacts lithologiques : Entre deux matériaux différents.

– les plans de schistosité : Débit des roches en feuillets parallèles. Origine liées aux contraintes tectoniques. Extension est plus ou moins grande

– les diaclases : discontinuités séparant deux compartiments sans mouvement relatif. Ell t ’ i f ill di ti llElles peuvent s’organiser en familles directionnelles

– les failles :mouvement relatif entre les deux compartiments : faille normale, inverse et de décrochement fonction du champ de contrainte Leur extension est très variablede décrochement fonction du champ de contrainte. Leur extension est très variable (métrique à pluri‐kilométrique)

– les couloirs de fracturation : Assemblage de petites discontinuités de faible extension et


g pd’orientations variées formant une structure continue

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i i i é d if h

• Organisation des discontinuités en


• Organisation des discontinuités en familles

• Résultent de phénomènes géologiques et itectonique

– Diagenèse

– Métamorphisme

– Tectonique compressive

– Tectonique distensive

• Mesures systématiques : Azimut et pendage


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i i i é d if h3. Discontinuités du massif rocheux

V tVecteur pendage, Vecteur normal


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• orientation : Position du plan de la discontinuité dans l’espace. Permet le classement en familles directionnelles.

8 paramètres caractérisent les discontinuités

• espacement : distance entre deux discontinuités les plus proches d’une même famille mesurée perpendiculairement à celles‐ci.

• extension : L’extension ou taille des discontinuités correspond à la surface totale de la discontinuité dans l’espace.

• rugosité et ondulation de la surface de discontinuité : A toutes les échelles ces• rugosité et ondulation de la surface de discontinuité : A toutes les échelles, ces paramètres contrôlent la résistance au cisaillement de la discontinuité et la mobilisation ou non du phénomène de dilatance ;

l é d é l déf b l é l b l é d b l d• altération des épontes : Agit sur la déformabilité, sur la possibilité de mobiliser de la dilatance et donc sur la résistance au cisaillement.

• ouverture : distance entre épontes comptée perpendiculairement au plan de• ouverture : distance entre épontes comptée perpendiculairement au plan de discontinuité ;

• remplissage


• présence d’eau

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i i i é d if h3. Discontinuités du massif rocheuxApproche statistique


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i i i é d if h• Précautions spécifiques aux mesures


– Les mesures de terrain subissent de nombreux biais • Influence de l’opérateurInfluence de l opérateur

• Possibilités d’observation réduites

• Représentativité des observations faites / position du projet• Représentativité des observations faites / position du projet

– Pour limiter les biais de mesure Mes res selon pl sie rs directions de l'espace• Mesures selon plusieurs directions de l'espace

• Mesure sur un volume suffisant par rapport à la densité moyenne de fracturation du massifmoyenne de fracturation du massif

• Approche statistique

• Description de la méthode d’acquisition utilisée


• Description de la méthode d acquisition utilisée

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• Notion de familles et analyse statistique

Canevas de Wulff

Représentation polaire par famille

Courbes isodensité


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• Méthode de présentation des discontinuités

Projection par rapport au zénith Représentation cyclographique et polaire


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Représentation des Canevas de Wulfffamilles suivantes :

• Famille F1 : N 10 E 42 E

Canevas de Wulff

• Famille F1 : N 10 E 42 E

• Famille F2 : N 70 E 48 N

• Famille F3 : N 50 E 72 SE

• Talus : N 140 E 45 NE


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i i d• orientation des discontinuités


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3 Di i i é d if h3. Discontinuités du massif rocheuxSondage carotté


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• Analyse statistiqueo Orientation des familles de discontinuitéo Orientation des familles de discontinuité

o Extension des familles

o Analyse de l’espacement deso Analyse de l espacement des discontinuités

Diagramme intégral de carottage

Indice RQD (Rock Quality Designation)

Fréquence des discontinuités : FD

FD nombre de discontinuité par mètreFD = nombre de discontinuité par mètre


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A l i i• Analyse statistique

• Analyse de l’espacement des discontinuités : Représentation

Hi d l dHi d l d


Histogramme des longueurs de carottesHistogramme des longueurs de carottes

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I di l b d d i é d f i• Indice globaux de densité de facturation

• RQD = ( éléments de carottes > 10 cm/mètre foré) x 100C i di i à l iCertaines conditions sont à respecter relatives :

– Au diamètre des carottes

– A la mesure des longueurs des éléments au niveau de l’axe

– A l’indice de récupération compris entre 90 % et 100 %

– A la prise en compte uniquement des discontinuités naturelles

– A l’exclusion des discontinuités sub‐parallèles à l’axe de la carotte

– A l’établissement du RQD dès (ou rapidement après) la sortie du carottier, afin de s’affranchir d’une éventuelle évolution du matériau par gonflement, libération de contraintes, dessiccation...


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• RQD3. Discontinuités du massif rocheux


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Fréquence des discontinuités :

FD = nombre de discontinuité par mètreFD = nombre de discontinuité par mètre


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Caractérisation des discontinuités


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Conception et Justifications ‐ Caractérisation du massifConception et Justifications ‐ Caractérisation du massif

• Indice globaux de densité de facturation

• ID = intervalle entre discontinuités


• ID = intervalle entre discontinuités

Courbe « granulométrique » de carotteg q


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• ID = intervalle entre discontinuités3. Discontinuités du massif rocheux


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• organisation en familles : b d f ill


– nombre de familles


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• organisation en familles : d di i i é d h f ill– espacement des discontinuités de chaque famille


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Comportement mécanique des discontinuités

• Paramètres essentiels

Comportement mécanique des discontinuités

• Résistance au cisaillement– Angles de frottement de pic et résiduel

C hé i– Cohésion apparente.

• Déformabilité : Rigidités normales et tangentielles

• Un paramètre "géométrique", la dilatance : Variation de déformation normale qui accompagne la déformation tangentielle q p g glors d’un cisaillement


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ComportementComportement mécanique des discontinuitésdiscontinuités


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é ll f

• Résistance au cisaillement

La résistance au cisaillement est fonction, entre autres :

du frottement de épontes,

de la rugosité des épontes de la rugosité des épontes,

de leur degré d’imbrication

et de leur altération.

Discontinuité plane et lisse a un comportement régi par :

le frottement des épontes avec un critère de Coulombp

bn tg .(où b est l’angle de frottement de base, fonction : nature minéralogique et du

degré d’altération des épontes)


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3 è f d é i l

• Résistance au cisaillement

3 paramètres fondamentaux régissant le comportement au cisaillement :

• la résistance de pic, définie par la contrainte de cisaillement maximum (p), correspond au cisaillement des aspérités ;

• la résistance résiduelle (r) caractéristique du frottement des épontes en contact après rupture des aspérités ;

• la dilatance caractérisée par l’angle de dilatance i (angle de la pente de la courbe de dilatance donnant le déplacement normal Un en fonction du déplacement tangentiel Us). Cet angle présente un maximum ip au point d'inflexion de la courbe de dilatance


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4. Caractéristiques mécaniques des roches

IdentificationIdentificationRésistance mécaniqueDéformabilitéDéformabilitéComportement différé i i illResistance au cisaillement


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• indice de continuité de la roche : calcul de la vitesse théorique Vp* de propagation des ondes


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• Identification : indice de continuité de la roche (à partir des vitesses de propagation des ondes : théorique Vp* en fonction de la minéralogie et mesuré sur échantillon Vp)


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• Résistance de l hla roche (Matrice)


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Résistance de la rocheRésistance de la roche (autre classification recommandation du GT7 « soutènement et revêtement)


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Indice de Fragilité :Indice de Fragilité :

Rapport Rc/RtbC té i l f bilité dCaractérise la forabilité des

roches dures (Rc> 25 MPa)

Rtb : résistance en traction par essai de fendage (essai brésilien)


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EssaisEssais CERCHAR/INERISDureté :Dureté :

Bien adapté pour h à iroches à grains

fins et résistance à f iblmoyenne à faible


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essaisessais CERCHAR/INERISAbrasivitéAbrasivité

é l’ dCaractérise l’aptitude d’une roche à user un outil qui laun outil qui la désagrège


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Abrasivité LCPCAbrasivité LCPC

(Roche avec Rt> 1 MP )MPa)

Utile pour choix tunnelier


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• Gonflement : rechercher la présence de minéraux gonflants (argiles, hydroxydes, sulfates, anhydrite …).g ( g y y y )


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• Altérabilité : rechercher la présence de i é iblminéraux sensibles :

• à l’eau (feldspaths, micas, gypse),

• au gel,

• aux variations de contraintesaux variations de contraintes

(essais spécifiques à réaliser)


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Altérabilité : Degrés d’altérationAltérabilité : Degrés d altération Rocher sain

Altération limitée aux surfaces de discontinuités principales : Sain dans la masse

Altération faible dans la masse rocheuse mais bien développée sur les discontinuités.discontinuités.

Altération bien visible dans toute la masse rocheuse mais matériau non friable.

Forte altération dans toute la masse rocheuse.

Roche complètement décomposée : la texture et les fissures importantes sont toujours visibles.importantes sont toujours visibles.

Roche complètement décomposée : texture et fissuration non reconnaissables.


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• Déformabilité de la i (M d lmatrice (Module

de Young)

Classe DE : modules de déformation déterminés à partir d’essais sur échantillons


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4 C té i ti é i d h4. Caractéristiques mécaniques des rochesEffets différés (module à long terme) dus : Au comportement rhéologique de la matrice rocheuse, de type visco‐élastique ou

visco‐élasto‐plastique (cas de certaines roches : évaporites, marnes, …) ;

Au dépassement du seuil de comportement élastique avec développement de zones plastiques au pourtour de l'excavation ;

A des déformations différées liées à des phénomènes de consolidation consécutifs à la modification des écoulements, l'excavation jouant le rôle d'un drain.

E (t) = E / [ 1 + (t) ]Em(t) = Emo / [ 1 + (t) ]

L f ti (t) t f ti t i t i t (0) 0 t( )• La fonction (t) est une fonction monotone croissante comprise entre (0) = 0 et () = α• Roches de résistance faible à moyenne : α 0.5 à 1 (à valider par des données

expérimentales)

• Roches de résistance plus élevée : α 0 3 à 0 5 (généralement adopté sans justification)• Roches de résistance plus élevée : α 0,3 à 0,5 (généralement adopté sans justification)


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5. Contraintes naturelles• Profondeur de l’excavation : caractérisée par le rapport entre la p pp

résistance c et la contrainte initiale ° ( rester dans le domaine élastique ou non)


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6. Déformabilité du massif

DEFORMABILITEDEFORMABILITE :

Attention à bien distinguer les paramètres de la matrice (échelle décimétrique) des paramètres du massif (échelle décamétrique) ….


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Classe DM : modules de déformation déterminés à partir d’essais en place pour tenir compte de l’influence de la fracturation


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• Mesures de déformabilité du massif :Mesures de déformabilité du massif :

Déformabilité par mesures indirectes :De type géophysique selon vitesse de propagation des ondes

L’essai pressiométrique (norme P94‐110‐1 & 2) : L'essai pressiométrique doit être réservé exclusivement aux sols ou éventuellement à quelques matériaux "tendres" (craies, marnes) à la limite des sols et des roches

L’essais dilatométrique en forage (norme P 94‐443) : Il permet de mesurer la déformabilité du massif au moyen d'un dilatomètre. Cet essai permet de réaliser des mesures de fluageessai permet de réaliser des mesures de fluage.

Essais au vérin à plaque rigide

Mesures directes sur ouvrages + rétro‐analyses


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Déformabilité par mesures directes : Déformabilité par mesures directes : Essais au vérin à plaque rigide caractérise la déformabilité du massif par le module de

déformation Em déterminé par la tangente aux courbes « effort‐déplacement » établies au cours de cycles de chargement successifs croissantsau cours de cycles de chargement successifs croissants.

Dimensions habituelles des plaques : 0,38 m à 0,60 m d’où valeurs de déformabilité du massif à l'échelle de quelques m3


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Essais au vérin à plaque rigide :


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Mesures sur ouvrages réels et estimation de la déformabilité par analyse en retour : Les analyses sont réalisées par modélisation 2D ou 3D avec calage des paramètres au moyen des mesures les plus courantes suivantes :

– mesures du déplacement de la paroi de l’ouvrage (convergence) ;

– mesures de déplacements de points situés dans le massif rocheux au moyen d'extensomètres en forages réalisés autour de l’ouvrage.

– mesure de variations angulaires de points solidaires du massif rocheux (inclinométrie ou défl é i )déflectométrie).


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Déformabilité par mesures directes : Mesures sur ouvrages réels et estimation de la déformabilité par analyse en retour : Les


g p yanalyses sont réalisées par modélisation 2D ou 3D avec calage des paramètres au moyen des mesures les plus courantes suivantes :

– mesures du déplacement de la paroi de l’ouvrage (convergence) ;

– mesures de déplacements de points situés dans le massif rocheux au moyen d'extensomètres en forages réalisés autour de l’ouvrage.

– mesure de variations angulaires de points solidaires du massif rocheux (inclinométrie ou déflectométrie).


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2. Classification de BARTON

(Q system)

JJRQD ..FRS

JJJ

JRQDQ wr

... FRSJJ an


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Classification de BARTON

• RQD/Jn : caractérise la taille des blocs rocheuxrocheux

• Jr/Ja : caractérise la résistance au cisaillement entre blocscisaillement entre blocs

• Jw/SRF : Contrainte / force active

• SPAN : largeur, diamètre ou hauteur

• ESR : coefficient correcteur de dimension = diamètre équivalent


q

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• Importance du terme RQD :– Attention au travers de la mesure (qualité

du sondage , diamètre de la carotte, gorientation du forage, etc)


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Classification de BARTON Description de la fracturation R.Q.D.

RQD (fracturation)

Nombre de familles de.. JJRQDQ wr Nombre de familles de discontinuités

Jn.....

FRSJJQ

an

J ( b d f ill )Jn (nombre de familles)


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Classification de BARTON Rugosité des discontinuités Jr

Les deux épontes sont en contact

Jr

..FRS

JJJ

JRQDQ wr

Les deux épontes ne sont pas en contact

... FRSJJ an


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Altération de la discontinuité Ja

approximatif

Contact entre les deux épontes

Ja

Epontes rocheuses restant en contact après un léger cisaillement

JJRQDQ wr...

..FRSJJ

Qan


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Conception et Justifications ‐ Caractérisation du massifAltération de la discontinuitéJa

approxim

atif


Ja

Effet de l’eauH charge hydro‐.. JJRQDQ wr

Jwhydrostatiqueen m...

..FRSJJ

Qan

Jw


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Conception et Justifications ‐ Caractérisation du massifFacteur de contrainte c/1 t/1SRF

Classification de BARTON Ouvrage souterrains rencontrant des zones altérées susceptibles d’induire des instabilités de masses rocheuses lors de

l’excavation

SRF :SRF : Stress ReductionFactor(état

tectonique du massif)

Roches compétentes – Etat de

massif)

contrainte

..S

JJRQDQ wr


... FRSJJQ

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Classification de BARTON ‐ ESR


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Classification de BARTON ‐ Choix des soutènements


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Cl ifi ti d BARTON Ch i d tè tClassification de BARTON ‐ Choix des soutènements


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‐ Choix des soutènements


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Classification de BARTON ‐ Choix des soutènements


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Commentaires sur méthode de Barton :basée sur plus de 200 cavités existantesbasée sur plus de 200 cavités existantes (Europe et Scandinavie), ti ll t t i hessentiellement en terrain rocheux,recommandations pour le choix du psoutènement à utiliser avec prudence (aboutit souvent à un surdimensionnement(aboutit souvent à un surdimensionnement, fausse impression de précision sur longueur


des boulons)

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Commentaires sur méthode de Barton :Bonne prise en compte des propriétésBonne prise en compte des propriétés mécaniques des discontinuitésPrise en compte des contraintes naturellesnaturellesNon prise en compte de l’orientation des discontinuités


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3. Classification de Bieniawski

(RMR)Rock Mass Rating


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Classification de Bieniawski (RMR)

Ci itè i iCinq critères principaux :

• Résistance de la roche (Rc ou essai Franklin)• Résistance de la roche (Rc ou essai Franklin)

• Fracturation : RQD

• Espacement des joints (tous types de discontinuités : stratification schistositédiscontinuités : stratification, schistosité, fractures, diaclases)

• Nature des joints

• Venues d’eau


Venues d eau

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• Chaque paramètre reçoit une note

• RMR = somme des notes

• Ajustement pour tenir compte deAjustement pour tenir compte de l’orientation de la fracturation

5 l ( h t è i RMR 20• 5 classes (roche très mauvaise pour RMR<20 à très bonne roche pour RMR>80)


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Classification de Bieniawski (RMR 89)


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choix du type dechoix du type de soutènement


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Classification de Bieniawski

Commentaires sur méthode « RMR »: Bonne prise en compte deBonne prise en compte de l’organisation des discontinuitésBeaucoup de relations empiriques liées au RMRliées au RMRPrise en compte de l’orientation des discontinuitésDéfinition des longueurs de volées


Définition des longueurs de volées

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Classifications AFTES, RMR et Barton : E iExercice


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Classifications AFTES, RMR et Barton : Exercice• Tunnel de Bocognano (Corse) – diamètre 10.5 m

– Granite altéré

– Poids volumique : = 24,8 kN/m3

– Vitesse des ondes longitudinales Vp = 2500 m/sg p /

– Résistance en compression Rc = 10 MPa

– Couverture / clé de voûte = 50 m

– Module de déformation de la matrice E = 3700 MPaModule de déformation de la matrice E 3700 MPa

– Module de déformation du Massif Em = 1000 MPa

– RQD = 20%

– Nombre de familles de discontinuité : 2Nombre de familles de discontinuité : 2

– Discontinuité diffuse : Oui

– Joints rugueux et altérés

– Espacement : 30 cmEspacement : 30 cm

– Orientation : angle de 20° entre le pendage et l’axe d’avancement

– Pendage de 45°

Massif très altéré


– Massif très altéré

– Charge hydraulique : 30 m ; perméabilité : 5.10‐6 m/s

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Classifications AFTES, RMR et Barton : Exercice

• Classe AFTES :• Classe AFTES :– Identification (classe IC)

– Caractéristiques mécaniques (classe RC)

– Contraintes naturelles (classe CN)

– Déformabilité (classes DE et DM)

– Discontinuité du massif (classes RQD, N, ES, OR)( Q , , , )

– Altération du massif (classe AM)

– Conditions hydrogéologiques (classe H et K)

• RMR (Bieniawski) :

• Nombre Q (Barton)


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Conception générale et définition d’ dd’une campagne de reconnaissances

pour un tunnelpour un tunnel


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Déroulement d’une campagne de reconnaissances :

1. Bibliographie2. Etudes géologiques sur terrain2. Etudes géologiques sur terrain3. Etudes hydrogéologiques (sources, débit des cours

d’eau, pollution)d eau, pollution)4. Sondages géotechniques5. Essais in situ5 ssa s s tu6. Essais en laboratoire7. Géophysiquep y q8. Puits et galerie d’essai


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1. Bibliographie

carte géologique,carte géologique, photos aériennes et satellites, BSS, études universitaires, d’ é iretour d’expériences, etc…


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2. Etudes géologiques sur terrain

levés des affleurements, études statistiques des discontinuitésdiscontinuités, carrièrescarrières, talus routier A l’échelle régionale et à l’échelle du


projet

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3. Etudes hydrogéologiques

sourcesPuits de pompagesPié èt i t tPiézomètres existantsdébit des cours d’eaudébit des cours d eauTopographie (bassin versant) p g p ( )pollution


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4. Sondages géotechniques :4. Sondages géotechniques :‐ Sondages carottés: LithologieLithologie, fracturation, prélèvement d’échantillons intactprélèvement d échantillons intact, mise en place de piézomètre

Orientation : verticale, horizontale, inclinée


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S d é t h iSondages géotechniques :Sondages pressiométriques (pour sol ou roche tendre): déformabilité

Sondages destructifs avec diagraphie (vitesse d’avancement, PO,Pi)

Autres diagraphies : caméra orientée pour étude statistique des discontinuités, gamma ray, vitesse sismique (cf recommandation AFTES apport techniques pétrolières)


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5. Essai in Situ

essais dilatomètriquesEssai hydrauliques(Lugeon, Lefranc, fracturation hydraulique essai de pompagefracturation hydraulique, essai de pompage en grand)Mesure de contraintes (surcarottage, bore hole slotter)hole slotter)


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6. Essais en laboratoire

• Identification, • Rc +E• Rc +E, • Rt• triaxiaux, cisaillement• gonflement (Huder Amberg• gonflement (Huder Amberg, • abrasivité, • dureté, • Fragmentabilité los Angeles (réemploi)


Fragmentabilité, los Angeles (réemploi)

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7. géophysique

• Sismique réflexion,Sismique réflexion, • Sismique réfractionq• gravimétrie,• méthodes électriques


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8. Puits et/ou galerie d’essai

• Test de méthode d’excavation• Visualisation en grand des terrainsVisualisation en grand des terrains• Test d’injectabilité• Mesures de déformation• Essai in situ (vérin plat)Essai in situ (vérin plat)• sondages


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reconnaissances à l’avancement ( )(GT24)


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reconnaissances à l’avancement

Méth d di tMéthode directes :• Levés de front• Sondages carottés ou destructifs

(systématiques ou non)(systématiques ou non)

Méthode indirectes :Méthode indirectes :• Investigation géophysiques (sismique,

gamma ray, sonique, microsismiqueradar, électriques, imagerie)


, q , g )

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Articulation générale du mémoire de hè é l isynthèse géologique,

hydrogéologique et géotechniquehydrogéologique et géotechnique

Cf GT32 i t d iCf GT32 : prise en compte des risques géotechniques dans les dossiers de

consultation des entreprises


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i t d i é t h i d l d i dprise en compte des risques géotechniques dans les dossiers deconsultation des entreprises

Organisation en trois cahiers :

Cahier A : recueil des données factuelles

Cahier B : mémoire de synthèse géotechnique

C hi C é i d tiCahier C : mémoire de conception


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Cahier B : mémoire de synthèse géotechniquesCahier B : mémoire de synthèse géotechniquesInterprétation que fait le maitre d’oeuvre de l’ensemble desdonnées factuelles avec une caractérisation et une classification desdonnées factuelles avec une caractérisation et une classification desterrains

Contractuel


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Cahier B : mémoire de synthèse géotechniques : plan type

1. Rappel des données de base (références antérieures,reconnaissances réalisées))

2. Synthèse géologique et hydrogéologique3. Synthèse géotechnique

présentation des données issues desreconnaissances (matrice, discontinuités, massifrocheux)rocheux)

définition des sous ensembles homogènes Particularités géotechniques des têtesg q

4. zones singulières et autres risques géotechniques


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Présentation en sous ensembles homogènes au sens du GT1Présentation en sous ensembles homogènes au sens du GT1


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Exemple de profil géologique avec classes AFTES des terrains


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Permet de définir des sections de caractéristiques similaires


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au internes 4124.1.2. CéiiC aractérisation du massif du … 2013-2014/412... · Rugosité et...

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