de mêmes - InfoTerreinfoterre.brgm.fr/rapports/89-SGN-424-LOR.pdf · fait l'objet d'un rapport...

BRGM

ETABLISSEMENT PUBLIC FONCIER DE LA

METBOPOLE LORRAINE (EPML)

Réhabilitation des bassins de décantation de

l'ancienne mine de FÂULQUEMONT (57)

Etude des digues et de la réutilisation

des schlamms comme remblais

Corinne CLEMENT

24 Mai 1989

89 SGN 424 LOR

Document non public

BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERESService Géologique Régional Lorraine

Rue du Parc ds Brabois - 54500 Vand,uvre-lès-Nancy Tél. 83 51 43 51

BRGM




l'ancienne mine de FÂULQUEMONT (57)



Corinne CLEMENT

24 Mai 1989

89 SGN 424 LOR

Document non public

BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERESService Géologique Régional Lorraine

Rue du Parc ds Brabois - 54500 Vand,uvre-lès-Nancy Tél. 83 51 43 51


METROPOLE LORRAINE (EPML)


l'ancienne mine de FAULQUEMONT (57)



Corinne CLEMENT

89 SGN 424 LOR

ElESUME

L'ETABLISSEMENT PUBLIC FONCIER DE LA METROPOLE LORRAINE (EPML) a confiéJL JLJU

au groupement BRGM - ECOLOR la réalisation d'une étude des bassins de

décantation de l'ancienne mine de FAULQUEMONT et, notamment, l«s T)t3ssl-bill-t«s

de réaménagement à court terme de ces bassins et la réutilisation éventuelle

des schlamms comme matériau de remblais.

Les HOUILLERES DU BASSIN DE LORRAINE (HBL), encore propriétaires de ces

terrains, ont décidé au cours de l'étude de procéder ultérieurement à l'ex¬

ploitation des schlamms de l'ensemble du Bassin Houiller et, en particulier,

ceux de Faulquemont. Cette disposition a donc remis en cause certains points

de l'étude initialement proposée.

Ce rapport concerne uniquement l'étude menée par le BRGM. L'étude

d'environnement et de réaménagement à la charge d'ECOLOR fait l'objet d'un

rapport séparé.

Il a donc été traité deux points particuliers :

- une étude de la stabilité des digues à partir des données existantes

tant dans les archives du BRGM que des HBL.

La consultation des différents documents a permis de mettre en évidence

certains points faibles auxquels il faudra attacher une attention

particulière lorsque l'hypothèse de remise en eau d'un des bassins sera

de nouveau plausible ;


METROPOLE LORRAINE (EPML)





Corinne CLEMENT

89 SGN 424 LOR

ElESUME

L'ETABLISSEMENT PUBLIC FONCIER DE LA METROPOLE LORRAINE (EPML) a confiéJL JLJU

au groupement BRGM - ECOLOR la réalisation d'une étude des bassins de

décantation de l'ancienne mine de FAULQUEMONT et, notamment, l«s T)t3ssl-bill-t«s

de réaménagement à court terme de ces bassins et la réutilisation éventuelle

des schlamms comme matériau de remblais.

Les HOUILLERES DU BASSIN DE LORRAINE (HBL), encore propriétaires de ces

terrains, ont décidé au cours de l'étude de procéder ultérieurement à l'ex¬

ploitation des schlamms de l'ensemble du Bassin Houiller et, en particulier,

ceux de Faulquemont. Cette disposition a donc remis en cause certains points

de l'étude initialement proposée.

Ce rapport concerne uniquement l'étude menée par le BRGM. L'étude

d'environnement et de réaménagement à la charge d'ECOLOR fait l'objet d'un

rapport séparé.

Il a donc été traité deux points particuliers :

- une étude de la stabilité des digues à partir des données existantes

tant dans les archives du BRGM que des HBL.

La consultation des différents documents a permis de mettre en évidence

certains points faibles auxquels il faudra attacher une attention

particulière lorsque l'hypothèse de remise en eau d'un des bassins sera

de nouveau plausible ;

une étude mécanique et géotechnique des schlamms en vue d'une

réutilisation éventuelle de schlamms issus d'autres bassins de décanta¬

tion. La comparaison des résultats de laboratoire avec des schlamms

issus d'un bassin du Nord-Pas-de-Calais a montré que ces matériaux

appartiennent à la même classe de sol : ce sont des sols fins de type

A2h d'après la classification RTR, et présentent les mêmes caractéristi¬

ques. Ceci nous a apporté d'autres renseignements sur le comportement

géotechnique de ces matériaux.

Une étude minéralogique et chimique (lixiviation) a montré qu'au contact

M-e l-'-eau -i«s -schliaBims -ne libèrent pas de polluants organiques ni de métaux

lourds.

* BRGM : BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES.

** ECOLOR : ASSOCIATION D'ETUDE ET D'AMENAGEMENT ECOLOGIQUES EN LORRAINE.

une étude mécanique et géotechnique des schlamms en vue d'une

réutilisation éventuelle de schlamms issus d'autres bassins de décanta¬

tion. La comparaison des résultats de laboratoire avec des schlamms

issus d'un bassin du Nord-Pas-de-Calais a montré que ces matériaux

appartiennent à la même classe de sol : ce sont des sols fins de type

A2h d'après la classification RTR, et présentent les mêmes caractéristi¬

ques. Ceci nous a apporté d'autres renseignements sur le comportement

géotechnique de ces matériaux.

Une étude minéralogique et chimique (lixiviation) a montré qu'au contact

M-e l-'-eau -i«s -schliaBims -ne libèrent pas de polluants organiques ni de métaux

lourds.

* BRGM : BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES.

** ECOLOR : ASSOCIATION D'ETUDE ET D'AMENAGEMENT ECOLOGIQUES EN LORRAINE.







SO^MAIRE

Page

1. OBJET DE L'ETUDE 1

1 .1 .-+iissTon -tiu -BRGM 1

1.2. Programme initial 2

1.3. Difficultés rencontrées 2

1.4. Etudes réalisées par le BRGM 4

2. STABILITE ACTUELLE DES DIGUES 4

2.1. Historique des bassins 4

2.2. Géométrie et constitution des digues 6

2.2.1. Description des bassins et des digues de

Faulquemont

2.2.2. Contexte géologique régional

2.2.3. Terrains de fondation

2.2.4. Corps de digues

2.3. Désordres affectant la digue n* 3 - 9

2.4. Surveillance des digues et bassins 10

2.4.1. Origine du projet

2.4.2. Résultats

2.4.3. Conclusion







SO^MAIRE

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1. OBJET DE L'ETUDE 1

1 .1 .-+iissTon -tiu -BRGM 1

1.2. Programme initial 2

1.3. Difficultés rencontrées 2

1.4. Etudes réalisées par le BRGM 4

2. STABILITE ACTUELLE DES DIGUES 4

2.1. Historique des bassins 4

2.2. Géométrie et constitution des digues 6

2.2.1. Description des bassins et des digues de

Faulquemont


2.2.3. Terrains de fondation

2.2.4. Corps de digues

2.3. Désordres affectant la digue n* 3 - 9

2.4. Surveillance des digues et bassins 10

2.4.1. Origine du projet

2.4.2. Résultats

2.4.3. Conclusion

3. ETUDE DES SCHLAMMS COMME REMBLAIS. 13

3.1. Caractéristiques physiques et mécaniques,

3.1.1. Teneur en eau

3.1.2. Granulométrie

3.1.3. Indice de plasticité

3.1.4. Valeur de bleu

3.1.5. Cohésion et angle de frottement

3.1.6. Portance des schlamms

3.2. Classification des schlamms

3.3. Utilisation des schlamms comme remblais.,

3.3.1. Evaporation importante

3.3.2. Conditions climatiques moyennes

3.3.3. Temps pluvieux

3.4. Compactage des remblais

6 r5v -f-ondatlons -sur Tembláis de schleimms

3.6. Caractéristiques chimiques

3.6.1. Analyse minéralogique

3.6.2. Essais de lixiviation

4 . CONCLUSION

13

17

19

20

22

22

25

LISTE DES FIGURES 1 - Plan de situation,

2 - Répartition des teneurs en eau.

3 - Diagramme de plasticité des schlamms.

4 - Essais Procter et poinçonnement CBR sur les schlamms,

3. ETUDE DES SCHLAMMS COMME REMBLAIS. 13

3.1. Caractéristiques physiques et mécaniques,


3.1.2. Granulométrie


3.1.4. Valeur de bleu


3.1.6. Portance des schlamms

3.2. Classification des schlamms

3.3. Utilisation des schlamms comme remblais.,

3.3.1. Evaporation importante

3.3.2. Conditions climatiques moyennes



6 r5v -f-ondatlons -sur Tembláis de schleimms


3.6.1. Analyse minéralogique

3.6.2. Essais de lixiviation

4 . CONCLUSION

13

17

19

20

22

22

25

LISTE DES FIGURES 1 - Plan de situation,

2 - Répartition des teneurs en eau.

3 - Diagramme de plasticité des schlamms.

4 - Essais Procter et poinçonnement CBR sur les schlamms,

M3RGMSG3L0R

FIGURE 1

-

O1

Limite

Numero

PLAN 0E

Extrait de la carte IGN

du secteur étudié

des bassins

SITUATION

SAINT-AVOLD n° 35-13

.ECHELLE: 1/50.000

- 1 -

1, OBJET DE L'ETUDE

1.1.1. Mission du BRGM

Dans le cadre de la politique de résorption des friches industrielles,

l'EPML a demandé au BRGM - Service Géologique Régional Lorraine d'étudier les

différentes possibilités de réaménagement des bassins de décantation de

l'ancienne mine de Faulquemont (Moselle).

Ces bassins, au nombre de 3, sont situés au Nord-Ouest de Faulquemont

(voir figure 1) et ont été mis en place dans la vallée du ruisseau de

Dorviller. Chaque bassin est fermé par une digue en terre. La digue du bassin

n" 3 supporte une voie communale allant de Flétrange à Dorviller.

Dans un premier temps, il avait été envisagé d'enlever tout ou partie

'^'es -schliÊannis ties Tüf-férents "bassins pour les transformer en zone de loisirs

et, en particulier, ceux du bassin n* 3 (réserve de pêche). La réutilisation

des schlcimms en tant que matériaux de remblais a également été envisagée.

Les objectifs de cette étude étaient :

- de définir et d'identifier les mesures à prévoir sur les bassins de

décantation afin de garantir la sécurité des zones d'habitation situées

en aval et d'assurer la stabilité des digues en fonction de leur

réaménagement futur ;

- de définir les potentialités de réaménagement du site.

L'étude de la réintégration des espaces du point de vue environnement et

,4 paysager a été confiée au bureau d'étude ECOLOR et fera l,î objet d'un rapport

séparé.

- 1 -

1, OBJET DE L'ETUDE

1.1.1. Mission du BRGM

Dans le cadre de la politique de résorption des friches industrielles,

l'EPML a demandé au BRGM - Service Géologique Régional Lorraine d'étudier les

différentes possibilités de réaménagement des bassins de décantation de

l'ancienne mine de Faulquemont (Moselle).

Ces bassins, au nombre de 3, sont situés au Nord-Ouest de Faulquemont

(voir figure 1) et ont été mis en place dans la vallée du ruisseau de

Dorviller. Chaque bassin est fermé par une digue en terre. La digue du bassin

n" 3 supporte une voie communale allant de Flétrange à Dorviller.

Dans un premier temps, il avait été envisagé d'enlever tout ou partie

'^'es -schliÊannis ties Tüf-férents "bassins pour les transformer en zone de loisirs

et, en particulier, ceux du bassin n* 3 (réserve de pêche). La réutilisation

des schlcimms en tant que matériaux de remblais a également été envisagée.

Les objectifs de cette étude étaient :

- de définir et d'identifier les mesures à prévoir sur les bassins de

décantation afin de garantir la sécurité des zones d'habitation situées

en aval et d'assurer la stabilité des digues en fonction de leur

réaménagement futur ;

- de définir les potentialités de réaménagement du site.

L'étude de la réintégration des espaces du point de vue environnement et

,4 paysager a été confiée au bureau d'étude ECOLOR et fera l,î objet d'un rapport

séparé.

- 2 -

1.2. Programi« initial

Etant donnée l'étendue du problème, il avait été proposé de découper

l'étude en plusieurs parties :

- une étude de la stabilité actuelle des digues avec examen visuel de

l'état des digues et de leurs abords ; recherche des travaux effectués

sur ces digues soit pour entretien, soit à cause de dégâts et risques de

rupture dans les archives des HBL et du BRGM ;

- une étude de la stabilité des digues par modélisation informatique

d'après les données existantes, tant sur la topographie que sur les

caractéristiques des matériaux constituant les digues ;

- une étude de la stabilité des digues en fonction du récunénagement

également -par -modélisation ri-nf<«nftatique . -Plusieurs cas de figures

avaient été envisagés avec des niveaux de schlamms et d'eau variables ;

- une étude du bassin versant permettant de connaître les possibilités

d'alimentation en eau des bassins après l'arrêt des pompages d'exhaure ;

- une étude en laboratoire de la possibilité de réutiliser les schlamms

comme matériaux de remblais afin de niveler éventuellement les terrains

voisins du carreau de la mine,

1.3. Difficultés rencontrées

Les HOUILLERES DU BASSIN DE LORRAINE ont décidé, avant de céder leur

terrain à l'EPML, de réutiliser les schlamms dans la centrale en cours de

construction à Emile Huchet, Les schlamms seront brûlés, sauf modification,

vers les années 1992,

La consultation des différents rapports en possession du BRGM et des HBL

n'a pas pennis de retrouver les caractéristiques mécaniques des terrains

nécessaires aux modélisations informatiques. Remarquons qu'aucune étude

géotechnique, avant ou après construction des digues, ne semble- exister. De

plus, les données qui ont pu être retrouvées quant à la nature des matériaux

- 2 -

1.2. Programi« initial

Etant donnée l'étendue du problème, il avait été proposé de découper

l'étude en plusieurs parties :

- une étude de la stabilité actuelle des digues avec examen visuel de

l'état des digues et de leurs abords ; recherche des travaux effectués

sur ces digues soit pour entretien, soit à cause de dégâts et risques de

rupture dans les archives des HBL et du BRGM ;

- une étude de la stabilité des digues par modélisation informatique

d'après les données existantes, tant sur la topographie que sur les

caractéristiques des matériaux constituant les digues ;

- une étude de la stabilité des digues en fonction du récunénagement

également -par -modélisation ri-nf<«nftatique . -Plusieurs cas de figures

avaient été envisagés avec des niveaux de schlamms et d'eau variables ;

- une étude du bassin versant permettant de connaître les possibilités

d'alimentation en eau des bassins après l'arrêt des pompages d'exhaure ;

- une étude en laboratoire de la possibilité de réutiliser les schlamms

comme matériaux de remblais afin de niveler éventuellement les terrains

voisins du carreau de la mine,

1.3. Difficultés rencontrées

Les HOUILLERES DU BASSIN DE LORRAINE ont décidé, avant de céder leur

terrain à l'EPML, de réutiliser les schlamms dans la centrale en cours de

construction à Emile Huchet, Les schlamms seront brûlés, sauf modification,

vers les années 1992,

La consultation des différents rapports en possession du BRGM et des HBL

n'a pas pennis de retrouver les caractéristiques mécaniques des terrains

nécessaires aux modélisations informatiques. Remarquons qu'aucune étude

géotechnique, avant ou après construction des digues, ne semble- exister. De

plus, les données qui ont pu être retrouvées quant à la nature des matériaux

- 3 -

constituant le corps de la digue n* 3 sont contradictoires : dans un cas il

s'agit de matériaux argileux issus du milieu en'vironnant , c'est-à-dire un

matériau cohérent, dans d'autres cas il s'agit de schistes noirs,

probablement issus de la mine de Faulquemont, c'est-à-dire, du point de vue

géotechnique, de matériaux frottants sans cohésion.

Une étude de sols s'imposait donc afin de connaître rigoureusement la

nature des matériaux et de déterminer leurs caractéristiques mécaniques.

Les investigations nécessaires à ces déterminations sont relativement

lourdes, d'autant plus que la ' configuration des différents bassins peut être

modifiée par les HBL au cours de la récupération des schlamms : bassins plus

ou moins curés, remblaiement des bassins par des matériaux divers, voire même

des déchets (gravats par exemple), destruction partielle ou totale des digues

des bassins 1 et/ou 2...

Devant toutes ces modifications et les inconnues restant en suspens, le

projet initial d'étude de stabilité des digues en fonction des hypothèses de

remplissage des bassins ne peut être mené à bien dans l'état des connaissan¬

ces actuelles.

L'étude de la stabilité de ces digues et les possibilités de

réaménagement ne pourront être réalisées que lorsque la configuration défini¬

tive des bassins après réutilisation des schlamms par les HBL sera connue.

Une reconnaissance de sols telle que celle proposée initialement devra

nécessairement être envisagée avant toute étude. Rappelons qu'il avait été

prévu :

- des essais in situ : sondages carottés de 20 à 25 m de profondeur

depuis la crête de la digue jusqu'au sol de fondation de cette demière

avec essais pressiométriques tous les mètres et essai de perméabilité de

type Lefranc dans le corps de digue et dans le terrain de fondation ;

- des essais de laboratoire afin de déterminer les caractéristiques

mécaniques des matériaux constituants la digue (essai triaxial Cu+u ou

essais à la boîte de CASAGRANDE selon la nature du matériau rencontré).

- 3 -

constituant le corps de la digue n* 3 sont contradictoires : dans un cas il

s'agit de matériaux argileux issus du milieu en'vironnant , c'est-à-dire un

matériau cohérent, dans d'autres cas il s'agit de schistes noirs,

probablement issus de la mine de Faulquemont, c'est-à-dire, du point de vue

géotechnique, de matériaux frottants sans cohésion.

Une étude de sols s'imposait donc afin de connaître rigoureusement la

nature des matériaux et de déterminer leurs caractéristiques mécaniques.

Les investigations nécessaires à ces déterminations sont relativement

lourdes, d'autant plus que la ' configuration des différents bassins peut être

modifiée par les HBL au cours de la récupération des schlamms : bassins plus

ou moins curés, remblaiement des bassins par des matériaux divers, voire même

des déchets (gravats par exemple), destruction partielle ou totale des digues

des bassins 1 et/ou 2...

Devant toutes ces modifications et les inconnues restant en suspens, le

projet initial d'étude de stabilité des digues en fonction des hypothèses de

remplissage des bassins ne peut être mené à bien dans l'état des connaissan¬

ces actuelles.

L'étude de la stabilité de ces digues et les possibilités de

réaménagement ne pourront être réalisées que lorsque la configuration défini¬

tive des bassins après réutilisation des schlamms par les HBL sera connue.

Une reconnaissance de sols telle que celle proposée initialement devra

nécessairement être envisagée avant toute étude. Rappelons qu'il avait été

prévu :

- des essais in situ : sondages carottés de 20 à 25 m de profondeur

depuis la crête de la digue jusqu'au sol de fondation de cette demière

avec essais pressiométriques tous les mètres et essai de perméabilité de

type Lefranc dans le corps de digue et dans le terrain de fondation ;

- des essais de laboratoire afin de déterminer les caractéristiques

mécaniques des matériaux constituants la digue (essai triaxial Cu+u ou

essais à la boîte de CASAGRANDE selon la nature du matériau rencontré).

- 4 -

De même pour l'étude du bassin versant, il a été convenu de reporter

l'étude après l'arrêt du pompage d'exhaure afin de se placer dans des condi¬

tions plus proches de ce que sera le contexte réel futur des bassins.

1.4. Etudes réalisées par le BttGM

Finalement, seules les études concernant la stabilité actuelle des

digues avec recherche des différents travaux d'entretien ou de réparation

effectués sur ces digues au cours du temps ainsi que la réutilisation des

schlamms comme matériaux de remblais ont été effectuées. Cette demière étude

pouvant éventuellement servir ultérieurement pour d'autres bassins. Elle a

porté sur :

- une étude mécanique : détermination de la teneur en eau, de la granu¬

lométrie, de l'indice de plasticité, des valeurs de bleu, de la portance

des schlamms ;

- une étude chimique avec détermination de la composition minéralogique

par diffraction X et identification de la pollution pouvant provenir de

ces matériaux par un test de lixiviation accélérée.

2. STABILITE ACTUELLE DES DIGUES

La documentation des HBL concemant la mine de Faulquemont a été consul¬

tée chez Monsieur MAZURE, Unité d'Exploitation Immobilier Lorrain, Service

des Eaux.

2.1. Historique des bassins

Aucun document concemant Hétude ou la conception des ouvrages n'a été

retrouvé dans toute la documentation consultée. Seuls les arrêtés préfecto¬

raux relatifs à la demande de construction de digues par les HBL ont été

retrouvés. Ils permettent de connaître, approximativement, la date de cons¬

truction des différents bassins.

A partir des documents en possession soit des HBL, soit du BRGM,

- 4 -

De même pour l'étude du bassin versant, il a été convenu de reporter

l'étude après l'arrêt du pompage d'exhaure afin de se placer dans des condi¬

tions plus proches de ce que sera le contexte réel futur des bassins.

1.4. Etudes réalisées par le BttGM

Finalement, seules les études concernant la stabilité actuelle des

digues avec recherche des différents travaux d'entretien ou de réparation

effectués sur ces digues au cours du temps ainsi que la réutilisation des

schlamms comme matériaux de remblais ont été effectuées. Cette demière étude

pouvant éventuellement servir ultérieurement pour d'autres bassins. Elle a

porté sur :

- une étude mécanique : détermination de la teneur en eau, de la granu¬

lométrie, de l'indice de plasticité, des valeurs de bleu, de la portance

des schlamms ;

- une étude chimique avec détermination de la composition minéralogique

par diffraction X et identification de la pollution pouvant provenir de

ces matériaux par un test de lixiviation accélérée.

2. STABILITE ACTUELLE DES DIGUES

La documentation des HBL concemant la mine de Faulquemont a été consul¬

tée chez Monsieur MAZURE, Unité d'Exploitation Immobilier Lorrain, Service

des Eaux.

2.1. Historique des bassins

Aucun document concemant Hétude ou la conception des ouvrages n'a été

retrouvé dans toute la documentation consultée. Seuls les arrêtés préfecto¬

raux relatifs à la demande de construction de digues par les HBL ont été

retrouvés. Ils permettent de connaître, approximativement, la date de cons¬

truction des différents bassins.

A partir des documents en possession soit des HBL, soit du BRGM,

- 5 -

L'arrêté préfectoral du-29 mars 1951, suite à une demande du 20 novembre

1947, accorde le déversement des eaux de lavage du siège de la mine de

Faulquemont dans le ruisseau de Dorviller après passage dans un bassin de

décantation. Les travaux d'aménagement du bassin n* 1 ont probablement été

terminés au milieu de l'année 1951,

L'arrêté préfectoral du 9 juin 1953 conceme la construction des bassins

n* 2 et n" 3, le bassin n* 2 étant réservé pour la décantation des schlamms

et le n* 3 pour les eaux de remblayage hydraulique.

Les bassins n' 2 et 3 ont été terminés à la fin de l'année 1953.

Les schl£imms en suspension dans l'eau sont déversés dans les bassins.

Ils se déposent aussitôt par décantation en formant une sorte de delta.

L'évacuation du trop-plein des eaux des bassins est assurée par une cheminée

en béton verticale reliée à un aqueduc passant sous le barrage et aboutissant

dans l'ancien lit du ruisseau de Dorviller. Les dimensions de l'aqueduc et de

la cheminée doivent permettre d'éviter le débordement sur la crête, la

submersion ou écoulement au-dessus de la digue, ce qui entraînerait une

dégradation de 1 ' ouvrage .

Les eaux de ruissellement du bassin versant correspondant à la retenue

sont interceptés par un fossé de garde ceinturant les bassins et se jetant à

l'aval du barrage dans le lit du ruisseau de Dorviller.

Les bassins ne sont plus en service depuis la fermeture de la mine

(1979). Cependant, le bassin n' 3 continue à recevoir une partie des eaux

d'exhaure de la mine.

Actuellement, l'évacuation des? eaux du bassin n* 3 se fait par un

déversoir, l'ovoïde passant sous la digue ayant été fermée il y a une dizaine

d'années. Le dépôt de schlamms le long du parement amont de la digue joue un

rôle de masque d'étanchéité car leur perméabilité est en général plus faible

que celle des matériaux du corps de digue.

- 5 -

L'arrêté préfectoral du-29 mars 1951, suite à une demande du 20 novembre

1947, accorde le déversement des eaux de lavage du siège de la mine de

Faulquemont dans le ruisseau de Dorviller après passage dans un bassin de

décantation. Les travaux d'aménagement du bassin n* 1 ont probablement été

terminés au milieu de l'année 1951,

L'arrêté préfectoral du 9 juin 1953 conceme la construction des bassins

n* 2 et n" 3, le bassin n* 2 étant réservé pour la décantation des schlamms

et le n* 3 pour les eaux de remblayage hydraulique.

Les bassins n' 2 et 3 ont été terminés à la fin de l'année 1953.

Les schl£imms en suspension dans l'eau sont déversés dans les bassins.

Ils se déposent aussitôt par décantation en formant une sorte de delta.

L'évacuation du trop-plein des eaux des bassins est assurée par une cheminée

en béton verticale reliée à un aqueduc passant sous le barrage et aboutissant

dans l'ancien lit du ruisseau de Dorviller. Les dimensions de l'aqueduc et de

la cheminée doivent permettre d'éviter le débordement sur la crête, la

submersion ou écoulement au-dessus de la digue, ce qui entraînerait une

dégradation de 1 ' ouvrage .

Les eaux de ruissellement du bassin versant correspondant à la retenue

sont interceptés par un fossé de garde ceinturant les bassins et se jetant à

l'aval du barrage dans le lit du ruisseau de Dorviller.

Les bassins ne sont plus en service depuis la fermeture de la mine

(1979). Cependant, le bassin n' 3 continue à recevoir une partie des eaux

d'exhaure de la mine.

Actuellement, l'évacuation des? eaux du bassin n* 3 se fait par un

déversoir, l'ovoïde passant sous la digue ayant été fermée il y a une dizaine

d'années. Le dépôt de schlamms le long du parement amont de la digue joue un

rôle de masque d'étanchéité car leur perméabilité est en général plus faible

que celle des matériaux du corps de digue.

- 6 -

Du point de vue construction et conception, ces digues présentent deux

caractéristiques principales :

- l'absence d'organe d'étanchéité et de drainage,

- l'absence de massifs ou de couches perméables drainant la partie avale

du corps de digue.

Il ressort de ce bref historique des bassins deux points importants

quant au réaménagement futur :

1* Etant donné que les schlamms jouent le rôle de masque d'étanchéité

sur le parement cimont de la digue, il conviendra de ne pas curer complè¬

tement les schlamms lors de leur excavation ou de revoir complètement

1' étanchéité du corps de digue.

"2" La -présence d^un aqueduc en béton traversant le corps de digue et qui

a été rebouché risque de poser de gros problèmes de stabilité lors de la

mise en eau éventuelle des bassins si le rebouchage n'est pas correct.

Afin de ne pas menacer la stabilité de l'ouvrage dans le cas d'une

éventuelle remise en eau, il faudra soit faire des injections dans cette

conduite et vérifier la perméabilité ainsi induite (qualité de

l'injection), soit laisser suffisamment de schlamms au-dessus de

l'ovoïde pour qu'aucune infiltration ne puisse se faire et éviter un

quelconque passage d'eau au travers de la digue.

2.2. Géométrie et constitution des digues

2.2.1. Descrlptloa des bassins et des digues

¿ Les trois bassins s'étagent sur une même vallée- ; le plus en amont étant

le. bassin n* 1, suivi du bassin n* 2 puis du n* 3 (voir figure 1). Ils sont

formés tous les trois de la même façon : le fond de la vallée est barré par

une digue homogène.

Les principales caractéristiques géométriques des digues, sont résumées

dans le tableau ci-après.

- 6 -

Du point de vue construction et conception, ces digues présentent deux

caractéristiques principales :

- l'absence d'organe d'étanchéité et de drainage,

- l'absence de massifs ou de couches perméables drainant la partie avale

du corps de digue.

Il ressort de ce bref historique des bassins deux points importants

quant au réaménagement futur :

1* Etant donné que les schlamms jouent le rôle de masque d'étanchéité

sur le parement cimont de la digue, il conviendra de ne pas curer complè¬

tement les schlamms lors de leur excavation ou de revoir complètement

1' étanchéité du corps de digue.

"2" La -présence d^un aqueduc en béton traversant le corps de digue et qui

a été rebouché risque de poser de gros problèmes de stabilité lors de la

mise en eau éventuelle des bassins si le rebouchage n'est pas correct.

Afin de ne pas menacer la stabilité de l'ouvrage dans le cas d'une

éventuelle remise en eau, il faudra soit faire des injections dans cette

conduite et vérifier la perméabilité ainsi induite (qualité de

l'injection), soit laisser suffisamment de schlamms au-dessus de

l'ovoïde pour qu'aucune infiltration ne puisse se faire et éviter un

quelconque passage d'eau au travers de la digue.

2.2. Géométrie et constitution des digues

2.2.1. Descrlptloa des bassins et des digues

¿ Les trois bassins s'étagent sur une même vallée- ; le plus en amont étant

le. bassin n* 1, suivi du bassin n* 2 puis du n* 3 (voir figure 1). Ils sont

formés tous les trois de la même façon : le fond de la vallée est barré par

une digue homogène.

Les principales caractéristiques géométriques des digues, sont résumées

dans le tableau ci-après.

- 7 -

'

BASSIN N'I

BASSIN N*2

BASSIN N*3

PENTE

TALUS

1/1,6

1/2,5

1/1,5

HAUTEUR

MAXIMALE

18,00 m

15,00 m

18,00 m

LARGEUR

EN CRETE

5,00 m

5,00 m

10,00 m

SURFACE

BASSIN

12 ha

10 ha

12 ha

REMARQUES GENERALES

complètement asséché, hors ser¬

vice, talus aval sec

pratiquement comblé avec des

schlcunms, hors service

empli de schlamms, maintenu en

service pour transit eau exhaure

Rappelons que la crête de la digue n' 3 supporte la voie communale

allant de Flétrange à Dorviller.


Le Bassin Houiller de Lorraine est réparti sur les feuilles de Boulay,

Forbach, Saint-Avold et Sarreguemines de la carte géologique au 1/50.000. Il

est situé sur la bordure orientale du Bassin de Paris dont J. DEBELMAS

(Géologie de la France, Tl) écrit que, au début du Trias, il se présentait

comme une vaste dépression, tournée vers l'Est et comprise entre le Massif

Ardennais au Nord, le Massif Central au Sud et une "province gauloise" à

l'Ouest, probablement soulevée à la fin du Permien. Pendant le Trias, les

schistes et grès permiens sont d'abord recouverts par les grès vosgiens et

grès bigarrés du Trias inférieur (Bundsandstein) dont l'épaisseur peut

atteindre 600 m, couronnés par un conglomérat (Saint-Odile) bien visible dans

les Vosges gréseuses. L'étude de la direction des courants d'après les

figures: de sédimentation a permis de montrer que les cours d'eau s'écoulaient

principalement du Sud-Ouest vers le Nord-Est, les sables grossiers se dépo¬

saient soit dans de- Vcistes deltas, soit sur des rivages et étaient assez

souvent, immergés, ce qui favorisait la cimentation des dépôts meubles en

grès.

- 7 -

'

BASSIN N'I

BASSIN N*2

BASSIN N*3

PENTE

TALUS

1/1,6

1/2,5

1/1,5

HAUTEUR

MAXIMALE

18,00 m

15,00 m

18,00 m

LARGEUR

EN CRETE

5,00 m

5,00 m

10,00 m

SURFACE

BASSIN

12 ha

10 ha

12 ha

REMARQUES GENERALES

complètement asséché, hors ser¬

vice, talus aval sec

pratiquement comblé avec des

schlcunms, hors service

empli de schlamms, maintenu en

service pour transit eau exhaure

Rappelons que la crête de la digue n' 3 supporte la voie communale

allant de Flétrange à Dorviller.


Le Bassin Houiller de Lorraine est réparti sur les feuilles de Boulay,

Forbach, Saint-Avold et Sarreguemines de la carte géologique au 1/50.000. Il

est situé sur la bordure orientale du Bassin de Paris dont J. DEBELMAS

(Géologie de la France, Tl) écrit que, au début du Trias, il se présentait

comme une vaste dépression, tournée vers l'Est et comprise entre le Massif

Ardennais au Nord, le Massif Central au Sud et une "province gauloise" à

l'Ouest, probablement soulevée à la fin du Permien. Pendant le Trias, les

schistes et grès permiens sont d'abord recouverts par les grès vosgiens et

grès bigarrés du Trias inférieur (Bundsandstein) dont l'épaisseur peut

atteindre 600 m, couronnés par un conglomérat (Saint-Odile) bien visible dans

les Vosges gréseuses. L'étude de la direction des courants d'après les

figures: de sédimentation a permis de montrer que les cours d'eau s'écoulaient

principalement du Sud-Ouest vers le Nord-Est, les sables grossiers se dépo¬

saient soit dans de- Vcistes deltas, soit sur des rivages et étaient assez

souvent, immergés, ce qui favorisait la cimentation des dépôts meubles en

grès.

- 8 -

.. La transgression vers l'Ouest des lagunes donne les grès -à Voltzia de la

base du Trias moyen (Muschelkalk) , surmontés par les quatre épisodes princi¬

paux du Muschelkalk :

- Wellenkalk, calcaire ondulé,

- Anhydritgruppe, lits de gypse et sels intercalés dans des bancs

mameux ou dolomitiques,

- Haupt Muschelkalk, calcaire coquillier à Cératites, Térébratules et

Encrines ,

- Lettenkohle, couches argileuses lagunaires.

Au Trias supérieur (Keuper), les lagunes poursuivent leur transgression

vers l'Ouest,

Au Pliocène, un mouvement épirogénique soulève le Nord et l'Est du

Bassin et permet l'installation du réseau hydrographique.

Très schématiquement, la région qui nous intéresse est soulevée par

l'anticlinal de Sarrebriick, d'auce Sud-Ouest /Nord-Est qui fait affleurer les

terrains houillers et sur lesquels s'appuient en auréoles les formations du

Trias inférieur (Bundsandstein), du Trias moyen (Muschelkalk) et du Trias

supérieur (Keuper) .

2.2.3. Terrain de fondation

Les terrains de fondation des digues de la mine de Faulquemont sont

constitués. des couches à Cératites du Muschelkalk supérieur, d'une puissance

de 50 m environ. Elles se distinguent du calcaire à Entroques sous-jacent par

un plus grand développement des bancs mameux. Les dalles de calcaire des

couches à Cératites ont en moyenne 10 à 20 cm, parfois 30 à 40 cm d'épais¬

seur. Elles alternent avec des niveaux mameux d'épaisseur comparables. Les

calcaires, de texture lithographique ou cristalline, sont gris-crème, parfois

roux ou bicolore (bleu et beige). Les surfaces des dalles sont souvent

ondulées ou vermiculées mais peuvent être également très planes. Les marnes

sont grises ou gris- verdâtre par altération. Elles sont généralement assez

raides et leur compacité a tendance à croître avec la profondeur.

- 8 -

.. La transgression vers l'Ouest des lagunes donne les grès -à Voltzia de la

base du Trias moyen (Muschelkalk) , surmontés par les quatre épisodes princi¬

paux du Muschelkalk :

- Wellenkalk, calcaire ondulé,

- Anhydritgruppe, lits de gypse et sels intercalés dans des bancs

mameux ou dolomitiques,

- Haupt Muschelkalk, calcaire coquillier à Cératites, Térébratules et

Encrines ,

- Lettenkohle, couches argileuses lagunaires.

Au Trias supérieur (Keuper), les lagunes poursuivent leur transgression

vers l'Ouest,

Au Pliocène, un mouvement épirogénique soulève le Nord et l'Est du

Bassin et permet l'installation du réseau hydrographique.

Très schématiquement, la région qui nous intéresse est soulevée par

l'anticlinal de Sarrebriick, d'auce Sud-Ouest /Nord-Est qui fait affleurer les

terrains houillers et sur lesquels s'appuient en auréoles les formations du

Trias inférieur (Bundsandstein), du Trias moyen (Muschelkalk) et du Trias

supérieur (Keuper) .

2.2.3. Terrain de fondation

Les terrains de fondation des digues de la mine de Faulquemont sont

constitués. des couches à Cératites du Muschelkalk supérieur, d'une puissance

de 50 m environ. Elles se distinguent du calcaire à Entroques sous-jacent par

un plus grand développement des bancs mameux. Les dalles de calcaire des

couches à Cératites ont en moyenne 10 à 20 cm, parfois 30 à 40 cm d'épais¬

seur. Elles alternent avec des niveaux mameux d'épaisseur comparables. Les

calcaires, de texture lithographique ou cristalline, sont gris-crème, parfois

roux ou bicolore (bleu et beige). Les surfaces des dalles sont souvent

ondulées ou vermiculées mais peuvent être également très planes. Les marnes

sont grises ou gris- verdâtre par altération. Elles sont généralement assez

raides et leur compacité a tendance à croître avec la profondeur.

- 9 -

Les calcaires sont très souvent fissurés. Ils peuvent jouer un rôle de

drain créant ainsi un cheminement préférentiel de l'eau sous le corps de

digue, entraînant la ruine de l'ouvrage, dans le cas d'un curage trop

important et d'une remise en eau des bassins.

2.2.4. Corps de digue

Les données concemant la nature du corps des digues ne sont pas cohé¬

rentes entre elles :

- dans les rapports du BRGM et dans les documents des HBL, il apparaît

que la digue est constituée essentiellement de matériaux argileux. La

partie supérieure du corps de la digue est constituée de crasse et de

remblais alluvionnaires de type sables et graviers sur une épaisseur de

1 à 2,00 m. La partie inférieure est une argile verte provenant proba¬

blement d'un emprunt local ;

- les coupes de sondages effectuées par l'Entreprise FONDASOL en vue de

l'installation d'un inclinomètre et de la mise en place de piézomètres

dans le corps de la digue n" 3 indiquent que l'ensemble du corps de

digue est constitué de remblais de schistes noirs surmontés de 1 à 2,00

m de limons argileux et de blocs.

La stabilité des ouvrages dans le temps et la nature du réaménagement

possible des bassins ne seront évidemment pas les mêmes si le corps de digue

est constitué de l'un ou de l'autre type de matériaux ; ces demiers ayant,

du point de vue géotechnique, des comportements tout à fait différents. D'où

l'importance de connaître avec exactitude la nature et les caractéristiques

de ces matériaux,

2.3. Désordres affectant la digue n*' 3

En juillet 1982, des désordres importants sont apparus sur la digue du

bassin n* 3. Ces désordres se sont manifestés par l'ouverture de fissures en

crête de digues sur le revêtement de chaussée- de la voie communale allant de

Flétrange à. Dorviller, La direction des fissures principales était

Nord-Est/Sud-Ouest avec un décalage de 1 à 1,5 cm entre les lèvres. D'autres

- 9 -

Les calcaires sont très souvent fissurés. Ils peuvent jouer un rôle de

drain créant ainsi un cheminement préférentiel de l'eau sous le corps de

digue, entraînant la ruine de l'ouvrage, dans le cas d'un curage trop

important et d'une remise en eau des bassins.

2.2.4. Corps de digue

Les données concemant la nature du corps des digues ne sont pas cohé¬

rentes entre elles :

- dans les rapports du BRGM et dans les documents des HBL, il apparaît

que la digue est constituée essentiellement de matériaux argileux. La

partie supérieure du corps de la digue est constituée de crasse et de

remblais alluvionnaires de type sables et graviers sur une épaisseur de

1 à 2,00 m. La partie inférieure est une argile verte provenant proba¬

blement d'un emprunt local ;

- les coupes de sondages effectuées par l'Entreprise FONDASOL en vue de

l'installation d'un inclinomètre et de la mise en place de piézomètres

dans le corps de la digue n" 3 indiquent que l'ensemble du corps de

digue est constitué de remblais de schistes noirs surmontés de 1 à 2,00

m de limons argileux et de blocs.

La stabilité des ouvrages dans le temps et la nature du réaménagement

possible des bassins ne seront évidemment pas les mêmes si le corps de digue

est constitué de l'un ou de l'autre type de matériaux ; ces demiers ayant,

du point de vue géotechnique, des comportements tout à fait différents. D'où

l'importance de connaître avec exactitude la nature et les caractéristiques

de ces matériaux,

2.3. Désordres affectant la digue n*' 3

En juillet 1982, des désordres importants sont apparus sur la digue du

bassin n* 3. Ces désordres se sont manifestés par l'ouverture de fissures en

crête de digues sur le revêtement de chaussée- de la voie communale allant de

Flétrange à. Dorviller, La direction des fissures principales était

Nord-Est/Sud-Ouest avec un décalage de 1 à 1,5 cm entre les lèvres. D'autres

- 10 -

fissures transversales, plus petites, sont apparues. Leur orientation était

quasiment Nord-Sud et l'ouverture atteignait 3 à 5 mm. Des venues d'eau en

charge à moins d'I m de profondeur sous le niveau de la route et des

anomalies topographiques, pouvant correspondre à des glissements de terrain

très localisés sur le parement aval de la digue, ont été mises en évidence.

Jt.

Une étude menée par le BRGM a montré que la stabilité générale de

l'ouvrage n'était pas menacée. Après l'exclusion des hypothèses de glissement

de terrain lié à un comportement hydraulique anormal du fait de la présence

de niveaux conducteurs au sein de l'ouvrage (les eaux pouvant provenir soit

du bassin lui-même, soit du fossé côté aval, soit du bassin versant) et de

phénomènes de renards avec entraînement de fines le long de l'ovoïde, il

s'est avéré que les désordres affectant la chaussée avaient leur origine dans

la réalisation même de la route. Les phénomènes ont peut-être été amplifiés

par un fonctionnement défectueux du fossé de la route et par la présence de

-terrier-lie "rats -musqués qui ont occupés durant une longue période le parement

amont de l'ouvrage. A la suite d'une période plu'vieuse, le niveau d'eau dans

le bassin a augmenté et l'eau a noyé les terriers^ celle-ci empruntant les

galeries d'aération, serait ressortie côté aval, ravinant profondément le

parement. Des mesures conservatrices et de surveillance de la digue ont été

prises (voir § 2.4.2.).

2,4, Surveillance des digues et des bassins

2,4,1, Origine du projet

Les HBL ont confié au BRGM, en novembre 1978, une mission" générale

d'évaluation de la sécurité des digues qui ferment tous les bassins dont

elles ont la responsabilité.

Après un examen d'ensemble des lieux, il a été décidé de maintenir sous

surveillance la digue n' 3 ; les bassins 1 et 2 n'étant plus en activité et

partiellement ou totalement comblés de schlamms ne nécessitaient pas de

surveillance systématique.

* publication des données et des résultats des études après accord des

HBL.

- 10 -

fissures transversales, plus petites, sont apparues. Leur orientation était

quasiment Nord-Sud et l'ouverture atteignait 3 à 5 mm. Des venues d'eau en

charge à moins d'I m de profondeur sous le niveau de la route et des

anomalies topographiques, pouvant correspondre à des glissements de terrain

très localisés sur le parement aval de la digue, ont été mises en évidence.

Jt.

Une étude menée par le BRGM a montré que la stabilité générale de

l'ouvrage n'était pas menacée. Après l'exclusion des hypothèses de glissement

de terrain lié à un comportement hydraulique anormal du fait de la présence

de niveaux conducteurs au sein de l'ouvrage (les eaux pouvant provenir soit

du bassin lui-même, soit du fossé côté aval, soit du bassin versant) et de

phénomènes de renards avec entraînement de fines le long de l'ovoïde, il

s'est avéré que les désordres affectant la chaussée avaient leur origine dans

la réalisation même de la route. Les phénomènes ont peut-être été amplifiés

par un fonctionnement défectueux du fossé de la route et par la présence de

-terrier-lie "rats -musqués qui ont occupés durant une longue période le parement

amont de l'ouvrage. A la suite d'une période plu'vieuse, le niveau d'eau dans

le bassin a augmenté et l'eau a noyé les terriers^ celle-ci empruntant les

galeries d'aération, serait ressortie côté aval, ravinant profondément le

parement. Des mesures conservatrices et de surveillance de la digue ont été

prises (voir § 2.4.2.).

2,4, Surveillance des digues et des bassins

2,4,1, Origine du projet

Les HBL ont confié au BRGM, en novembre 1978, une mission" générale

d'évaluation de la sécurité des digues qui ferment tous les bassins dont

elles ont la responsabilité.

Après un examen d'ensemble des lieux, il a été décidé de maintenir sous

surveillance la digue n' 3 ; les bassins 1 et 2 n'étant plus en activité et

partiellement ou totalement comblés de schlamms ne nécessitaient pas de

surveillance systématique.

* publication des données et des résultats des études après accord des

HBL.

- 11 -

Depuis les désordres survenus en 1982, la digue n' 3 fait l'objet d'une

surveillance systématique dont le but est de suivre l'évolution de la retenue

au cours du temps. Chaque mois a lieu une visite sur le site avec vérifica¬

tion de l'état du talus aval et des éventuels débits d'infiltration. Les

mesures de surveillance effectuées et leur fréquence sont exposées dans le

tableau ci-dessous. De plus, après les crues, les fossés de garde des instal¬

lations annexes et des évacuateurs sont contrôlés.

NATURE DE LA SURVEILLANCE

relevé du niveau d'eau dans le bassin

mesure des niveaux piézométriques

mesure topographique

observation visuelle du parement aval

observation visuelle du fossé

d'évacuation suivi des_jalons

inclinomètre

observation visuelle d'éventuelles

fuites en pied de talus

NOMBRE

7

1

FREQUENCE

mensuelle

mensuelle

semestrielle

mensuelle

mensuelle

2,4.2. Résultats

1982 : suite à l'ouverture des fissures en crête de l'ouvrage, plusieurs

hypothèses concemant l'origine des désordres pouvant avoir des conséquences

graves ont été émises et les mesures suivantes ont été prises :

- vidange partielle du bassin,

- mise en place de 5 piézomètres et d'un inclinomètre,

- campagne de dératisation et comblement des terriers.

Le comportement hydraulique de la digue n* 3 est sain. Deux piézomètres

traduisent l'existence d'un niveau local superficiel dû à des circulations

erratiques en provenance du fossé bordant la route et du bassin à la faveur

des terriers.

- 11 -

Depuis les désordres survenus en 1982, la digue n' 3 fait l'objet d'une

surveillance systématique dont le but est de suivre l'évolution de la retenue

au cours du temps. Chaque mois a lieu une visite sur le site avec vérifica¬

tion de l'état du talus aval et des éventuels débits d'infiltration. Les

mesures de surveillance effectuées et leur fréquence sont exposées dans le

tableau ci-dessous. De plus, après les crues, les fossés de garde des instal¬

lations annexes et des évacuateurs sont contrôlés.

NATURE DE LA SURVEILLANCE

relevé du niveau d'eau dans le bassin

mesure des niveaux piézométriques

mesure topographique

observation visuelle du parement aval

observation visuelle du fossé

d'évacuation suivi des_jalons

inclinomètre

observation visuelle d'éventuelles

fuites en pied de talus

NOMBRE

7

1

FREQUENCE

mensuelle

mensuelle

semestrielle

mensuelle

mensuelle

2,4.2. Résultats

1982 : suite à l'ouverture des fissures en crête de l'ouvrage, plusieurs

hypothèses concemant l'origine des désordres pouvant avoir des conséquences

graves ont été émises et les mesures suivantes ont été prises :

- vidange partielle du bassin,

- mise en place de 5 piézomètres et d'un inclinomètre,

- campagne de dératisation et comblement des terriers.

Le comportement hydraulique de la digue n* 3 est sain. Deux piézomètres

traduisent l'existence d'un niveau local superficiel dû à des circulations

erratiques en provenance du fossé bordant la route et du bassin à la faveur

des terriers.

- 12 -

1983 : les fluctuations des niveaux piézométriques sont peu importantes

entre une période de très fortes pluies et une- période sèche. Une baisse

altimétrique de la topographie générale de la digue et des déplacements dans

l'axe de la chaussée ont été relevés. Ils sont probablement dus à un tasse¬

ment des matériaux constituant le corps de digue. Ces tassements sont

d'autant plus importants que la hauteur du remblai est grande. Ceci entraîne

des contraintes de traction dans la chaussée en surface. Ces phénomènes ne

sont pas gênant tant que les fissures de traction ne modifient pas les

écoulements au sein de la digue. Ils semblent que ces déplacements se produi¬

sent essentiellement pendant la période pluvieuse.

1984 : les fluctuations hydrauliques sont restées dans le même inter¬

valle que pour l'année 1982. Il n'y a donc pas eu de modification de la

drainance à la base du remblai. De même, il n'a été observé aucun mouvement

inclinométrique ni tassement au cours de l'année.

1985 : il a été observé une reprise des tassements au cours de l'hiver.

Les mouvements semblent plus importants sur les bords qu'au centre de la

digue. Ils sont cependant de faibles amplitudes.

1986 : les mesures topographiques et inclinométriques sont stables.

1987 : idem à 1986.

1988 : l'observation des niveaux piézométriques montre qu'après une

forte pluie, l'ouvrage est sensible au hausse brutale du niveau d'eau dans le

bassin. Dès que le débit d'exhaure augmente et que les précipitaions sont

supérieures à la normale, il y a mise en saturation du corps de digue, ce qui

peut entraîner à long terme la ruine de l'ouvrage.

2.4.3, Conclusion

Le suivi de la digue n* 3 depuis 1982 montre que la stabilité de

l'ouvrage dans le temps n'est pas atteinte et dépend fortement des conditions

météorologiques ainsi que du niveau d'eau dans le bassin. En cas de périodes

pluvieuses ou de fortes pluies, les mesures inclinométriques montrent un

déplacement horizontal et vertical (tassement) de l'ouvrage. Bien que ces

- 12 -

1983 : les fluctuations des niveaux piézométriques sont peu importantes

entre une période de très fortes pluies et une- période sèche. Une baisse

altimétrique de la topographie générale de la digue et des déplacements dans

l'axe de la chaussée ont été relevés. Ils sont probablement dus à un tasse¬

ment des matériaux constituant le corps de digue. Ces tassements sont

d'autant plus importants que la hauteur du remblai est grande. Ceci entraîne

des contraintes de traction dans la chaussée en surface. Ces phénomènes ne

sont pas gênant tant que les fissures de traction ne modifient pas les

écoulements au sein de la digue. Ils semblent que ces déplacements se produi¬

sent essentiellement pendant la période pluvieuse.

1984 : les fluctuations hydrauliques sont restées dans le même inter¬

valle que pour l'année 1982. Il n'y a donc pas eu de modification de la

drainance à la base du remblai. De même, il n'a été observé aucun mouvement

inclinométrique ni tassement au cours de l'année.

1985 : il a été observé une reprise des tassements au cours de l'hiver.

Les mouvements semblent plus importants sur les bords qu'au centre de la

digue. Ils sont cependant de faibles amplitudes.

1986 : les mesures topographiques et inclinométriques sont stables.

1987 : idem à 1986.

1988 : l'observation des niveaux piézométriques montre qu'après une

forte pluie, l'ouvrage est sensible au hausse brutale du niveau d'eau dans le

bassin. Dès que le débit d'exhaure augmente et que les précipitaions sont

supérieures à la normale, il y a mise en saturation du corps de digue, ce qui

peut entraîner à long terme la ruine de l'ouvrage.

2.4.3, Conclusion

Le suivi de la digue n* 3 depuis 1982 montre que la stabilité de

l'ouvrage dans le temps n'est pas atteinte et dépend fortement des conditions

météorologiques ainsi que du niveau d'eau dans le bassin. En cas de périodes

pluvieuses ou de fortes pluies, les mesures inclinométriques montrent un

déplacement horizontal et vertical (tassement) de l'ouvrage. Bien que ces

- 13 -

mouvements soient de faible amplitude, il sera très important de les prendre

en compte lors de l'étude de la stabilité de l'ouvrage en cas de

réaménagement .

Dès que le niveau dans le bassin augmente (supérieur à 294 NGF), on

assiste à une mise en saturation du corps de digue avec risque de dégradation

de l'ouvrage. Le niveau d'eau ne doit pas dépasser cette cote. Il ressort de

cette étude que l'hypothèse de la remise en eau du bassin devra s'accompagner

d'une étude très fine d'imperméabilisation et de confortement de la digue.

3, ETUDE DES SCHLAMMS COMME REMBLAIS

3.1. Caractéristiques physiques et mécaniques


La teneur en eau des échantillons prélevés dans les différents bassins

est très élevée dans l'ensemble. Elle varie de 30 à 50 % emnoyenne et "ce

quelle que soit la provenance des échantillons. Le tableau ci-après résume

les différentes valeurs obtenues :

MOYENNE

ECART TYPE

ECHANTILLON

Dl

46,88

41,81

35,90

44,64

51,29

50,31

47,19

50,99

46,13

5.3

D2

52,49

42,33

54,96

41,46

30,96

58,33

58,17

51,17

54,19

40,1

47,99

50,62

48,56

8,3

D3

55,37

22,06

30,66

33,47

20,96

34,76

55,41

23,3

38,51 .

22,23

19,00

24,24

31,05

31,62

12,2

- 13 -

mouvements soient de faible amplitude, il sera très important de les prendre

en compte lors de l'étude de la stabilité de l'ouvrage en cas de

réaménagement .

Dès que le niveau dans le bassin augmente (supérieur à 294 NGF), on

assiste à une mise en saturation du corps de digue avec risque de dégradation

de l'ouvrage. Le niveau d'eau ne doit pas dépasser cette cote. Il ressort de

cette étude que l'hypothèse de la remise en eau du bassin devra s'accompagner

d'une étude très fine d'imperméabilisation et de confortement de la digue.

3, ETUDE DES SCHLAMMS COMME REMBLAIS

3.1. Caractéristiques physiques et mécaniques


La teneur en eau des échantillons prélevés dans les différents bassins

est très élevée dans l'ensemble. Elle varie de 30 à 50 % emnoyenne et "ce

quelle que soit la provenance des échantillons. Le tableau ci-après résume

les différentes valeurs obtenues :

MOYENNE

ECART TYPE

ECHANTILLON

Dl

46,88

41,81

35,90

44,64

51,29

50,31

47,19

50,99

46,13

5.3

D2

52,49

42,33

54,96

41,46

30,96

58,33

58,17

51,17

54,19

40,1

47,99

50,62

48,56

8,3

D3

55,37

22,06

30,66

33,47

20,96

34,76

55,41

23,3

38,51 .

22,23

19,00

24,24

31,05

31,62

12,2

Echantillon D3

-^ 1-10 20 30 40 50 60 70 80 teneur en eau (%)

Echantillon D2

W:::::-.'.-..

, 1 1 1 1 1 1 1

10 20 30 40 50 60 70 80 teneur en eau (%)

Echantillon Dl

7y 20 30 40 50 60 70 80 teneur en eau (%)

FIGURE 2 - Répartition des différentes teneurs en eau mesurées sur lesschlamms prélevés dans les bassins 1, 2 et 3.

Echantillon D3

-^ 1-10 20 30 40 50 60 70 80 teneur en eau (%)

Echantillon D2

W:::::-.'.-..

, 1 1 1 1 1 1 1

10 20 30 40 50 60 70 80 teneur en eau (%)

Echantillon Dl

7y 20 30 40 50 60 70 80 teneur en eau (%)

FIGURE 2 - Répartition des différentes teneurs en eau mesurées sur lesschlamms prélevés dans les bassins 1, 2 et 3.

- 14 -

L'échantillon D3 présente deux valeurs de teneurs, en eau supérieures à

50 % alors que pour l'ensemble des points la teneur en eau est homogène et se

situe aux alentours de 25 à 30 %, Cet échantillon présente une teneur en eau

plus faible que les autres échantillons : 32 % environ, alors que pour Dl et

D2 la valeur moyenne avoisine 50 %.

Pour les échantillons Dl et D2, la dispersion des mesures est faible et

les teneurs en eau ne sont jamais inférieures à 30 %, Les répartitions des

teneurs en eau sont reportées sur la figure 2,

3.1,2, Granulométrie

Le passing à 80 vm des échantillons D3 et D2 a été déterminé. Les

résultats sont reportés ci-dessous :

-NOM -ECHANTILLON

tamisât à 80 vm

D2

36,40 %

D3

82,5 %

Le pourcentage de fines de l'échantillon D3 est plus important que dans

le D2. Il pourra s'en suivre un comportement géotechnique différent entre les

deux échantillons d'autant plus que les teneurs en eau sont, elles aussi,

différentes.


Les limites d'Atterberg effectuées sur les échantillons prélevés dans

les bassins 2 et 3 permettent de classer les schlamms, d'après le diagramme

de CASAGRANDE, parmi les sols limoneux peu à moyennement plastiques. Les

valeurs sont les suivantes :

- 14 -

L'échantillon D3 présente deux valeurs de teneurs, en eau supérieures à

50 % alors que pour l'ensemble des points la teneur en eau est homogène et se

situe aux alentours de 25 à 30 %, Cet échantillon présente une teneur en eau

plus faible que les autres échantillons : 32 % environ, alors que pour Dl et

D2 la valeur moyenne avoisine 50 %.

Pour les échantillons Dl et D2, la dispersion des mesures est faible et

les teneurs en eau ne sont jamais inférieures à 30 %, Les répartitions des

teneurs en eau sont reportées sur la figure 2,

3.1,2, Granulométrie

Le passing à 80 vm des échantillons D3 et D2 a été déterminé. Les

résultats sont reportés ci-dessous :

-NOM -ECHANTILLON

tamisât à 80 vm

D2

36,40 %

D3

82,5 %

Le pourcentage de fines de l'échantillon D3 est plus important que dans

le D2. Il pourra s'en suivre un comportement géotechnique différent entre les

deux échantillons d'autant plus que les teneurs en eau sont, elles aussi,

différentes.


Les limites d'Atterberg effectuées sur les échantillons prélevés dans

les bassins 2 et 3 permettent de classer les schlamms, d'après le diagramme

de CASAGRANDE, parmi les sols limoneux peu à moyennement plastiques. Les

valeurs sont les suivantes :

Ip indicé de plasticité Ap Argiles peu plasti- Lp Litnons peu p^lastiqnes Qp ?<?l"- orcaniclUèS pcU ptd-ii-

Wt limite de liquidité At Arfji los t (:«.<; pías- Lt Limons très plds tique.«5 Qt «ois orBaniqUëS tteS pl.ife-^ ti.nion tiques

J

FIGURE 3 - DIAGRAMME DE PLASTICITE DES SCHLAMMS PRELEVES DANS LES BASSINS 2 et 3.

Ip indicé de plasticité Ap Argiles peu plasti- Lp Litnons peu p^lastiqnes Qp ?<?l"- orcaniclUèS pcU ptd-ii-

Wt limite de liquidité At Arfji los t (:«.<; pías- Lt Limons très plds tique.«5 Qt «ois orBaniqUëS tteS pl.ife-^ ti.nion tiques

J

FIGURE 3 - DIAGRAMME DE PLASTICITE DES SCHLAMMS PRELEVES DANS LES BASSINS 2 et 3.

- 15 -

NOM ECHANTILLON

limite de liquidité : wl (%)

limite de plasticité : wp (%)

indice de plasticité : Ip (%)

D2

48,2

33,6

14,6

D3

50,5

36,3

14,2

Le diagramme de CASAGRANDE est reporté en figure 3,

3.1.4. Valeurs de bleu

Les valeurs de bleu ont été déterminées sur les échantillons provenant

des bassins 2 et 3, Les valeurs obtenues sont les suivantes :

ECHANTILLON

vB

D2

1.2

D3

0,4

Ces valeurs sont faibles et correspondent aux valeurs généralement

obtenues pour des sables (vB = 0,5 à 2 g). Cet essai signifie donc que les

schlamms ne contiennent pas d'éléments fins argileux et/ou ne possèdent pas

de propriété d'adsorption de surface,


Des essais de laboratoire réalisés en 1987 sur les schlamms des bassins

de décantation des HBL (La Houve II bassin Nord-Ouest) et du

Nord-Pas-de-Calais (Mazingarbe) dont les caractéristiques mécaniques sont

très voisines de celles des bassins de Faulquemont, en vue d'utiliser ces

schlamms comme terrains de fondation ont permis de connaître les

caractéristiques géotechniques de ces matériaux et les précautions à prendre

avant leur utilisation.

- 15 -

NOM ECHANTILLON

limite de liquidité : wl (%)

limite de plasticité : wp (%)

indice de plasticité : Ip (%)

D2

48,2

33,6

14,6

D3

50,5

36,3

14,2

Le diagramme de CASAGRANDE est reporté en figure 3,

3.1.4. Valeurs de bleu

Les valeurs de bleu ont été déterminées sur les échantillons provenant

des bassins 2 et 3, Les valeurs obtenues sont les suivantes :

ECHANTILLON

vB

D2

1.2

D3

0,4

Ces valeurs sont faibles et correspondent aux valeurs généralement

obtenues pour des sables (vB = 0,5 à 2 g). Cet essai signifie donc que les

schlamms ne contiennent pas d'éléments fins argileux et/ou ne possèdent pas

de propriété d'adsorption de surface,


Des essais de laboratoire réalisés en 1987 sur les schlamms des bassins

de décantation des HBL (La Houve II bassin Nord-Ouest) et du

Nord-Pas-de-Calais (Mazingarbe) dont les caractéristiques mécaniques sont

très voisines de celles des bassins de Faulquemont, en vue d'utiliser ces

schlamms comme terrains de fondation ont permis de connaître les

caractéristiques géotechniques de ces matériaux et les précautions à prendre

avant leur utilisation.

- 16 -

Il ressort de ces deux études que les schlcimms ont une cohésion très

faible en surface. Cette cohésion augmente avec la profondeur du fait de la

consolidation du matériau sous son propre poids,

A long terme, les caractéristiques de cisaillement, mesurées en système

non drainé, non consolidé, sont de l'ordre de :

Cu = 16 kpa

u = W.

Le poids spécifique humide est environ de 17 kN/m3, le poids volumique

sec varie autour de 13 kN/m3.

3.1,6. Portance du sol

Il a été réalisé un essai Proctor avec mesure du poinçonnement CBR sur 3

échantillons provenant des bassins 1, 2 et 3.

L'essai Proctor permet de connaître la teneur en eau optimale d'un

matériau qui permet d'obtenir, après compactage de ce matériau, la teneur

maximale du poids spécifique sec 3 cl»

Les diagrammes obtenus pour les 3 échantillons en traçant la densité

sècheTjd en fonction des teneurs en eau w % mesurées après compactage sont

reportés sur la figure 4 et résumés dans le tableau ci-après :

Teneur en eau optimale

Densité sèche maximale

Dl

26,1 à 29 %

1,227

D2

24,6 à 25,7 %

1,119

D3

17,5 à 18,7 %

1,268

Du fait du très mauvais comportement des schlamms au compactage, des

difficultés de mesure de la teneur en eau optimale sont apparues au cours de

l'essai. En effet, il a été observé quasi systématiquement un décalage de la

teneur en eau (environ 10 %) entre le début et la fin de l'expérience. De ce

fait, la reproductibilité des expériences n'est pas bonne et la détermination

de l'optimum Proctor pas aisée d'autant plus que les courbes d = f(w%) sont

relativement plates.

- 16 -

Il ressort de ces deux études que les schlcimms ont une cohésion très

faible en surface. Cette cohésion augmente avec la profondeur du fait de la

consolidation du matériau sous son propre poids,

A long terme, les caractéristiques de cisaillement, mesurées en système

non drainé, non consolidé, sont de l'ordre de :

Cu = 16 kpa

u = W.

Le poids spécifique humide est environ de 17 kN/m3, le poids volumique

sec varie autour de 13 kN/m3.

3.1,6. Portance du sol

Il a été réalisé un essai Proctor avec mesure du poinçonnement CBR sur 3

échantillons provenant des bassins 1, 2 et 3.

L'essai Proctor permet de connaître la teneur en eau optimale d'un

matériau qui permet d'obtenir, après compactage de ce matériau, la teneur

maximale du poids spécifique sec 3 cl»

Les diagrammes obtenus pour les 3 échantillons en traçant la densité

sècheTjd en fonction des teneurs en eau w % mesurées après compactage sont

reportés sur la figure 4 et résumés dans le tableau ci-après :

Teneur en eau optimale

Densité sèche maximale

Dl

26,1 à 29 %

1,227

D2

24,6 à 25,7 %

1,119

D3

17,5 à 18,7 %

1,268

Du fait du très mauvais comportement des schlamms au compactage, des

difficultés de mesure de la teneur en eau optimale sont apparues au cours de

l'essai. En effet, il a été observé quasi systématiquement un décalage de la

teneur en eau (environ 10 %) entre le début et la fin de l'expérience. De ce

fait, la reproductibilité des expériences n'est pas bonne et la détermination

de l'optimum Proctor pas aisée d'autant plus que les courbes d = f(w%) sont

relativement plates.

FIGURE 4 - RESULTATS DES ESSAIS PROCTOR ET DES POINÇONNEMENTS CBR SUR LES ECHANTILLONS PRELEVES DANS LES BASSINS1, 2 et 3.

Densité sèche

1,350

1,300

1,250

1,200

1J50 -t

IJOO

1,050 t I I ( I -T I I r T I I P

Essais avec poinçonnement

t--

T 1 1 T -1 < 1 T T 1 ' r T I I r T 1 T

^

~l 1 I T T 1 1 T

o

X

Dl

D2

D3

w%

12,0 14,0 16.0 18,0 20,0 22j0 24,0 26,0 26,0 30,0 32,0

FIGURE 4 - RESULTATS DES ESSAIS PROCTOR ET DES POINÇONNEMENTS CBR SUR LES ECHANTILLONS PRELEVES DANS LES BASSINS1, 2 et 3.

Densité sèche

1,350

1,300

1,250

1,200

1J50 -t

IJOO

1,050 t I I ( I -T I I r T I I P

Essais avec poinçonnement

t--

T 1 1 T -1 < 1 T T 1 ' r T I I r T 1 T

^

~l 1 I T T 1 1 T

o

X

Dl

D2

D3

w%

12,0 14,0 16.0 18,0 20,0 22j0 24,0 26,0 26,0 30,0 32,0

ESSAIS PROCTOR - RESULTATS NUIGRIQUES DES ESSAIS

DOSSIESSCHLAlv1S

SONDAGEDl

PEOFOHIiEim

H* «JJJÔ,

PÍ5 il »oilcPTH

0 Ix »ovle (cm)E Ix mo«l« (cml

Tejtev tJi c«PtjL(l)P t 5(1)

Pis tin (1)P 1 1 (2)P l s (2)

Piî lire f2]Tnev tx eii.(l)Ttxtxr tx txx (2)

10

5020

6350

10,20

11,70

13

4935

6385

10,20

11,70

16

4985

6485

10,20

11,70

19

5020

6510

10,20

11,70

159675

13535

15,20

15 Í0

244985

6455

10,20 ^

11,70

249675

14000

15,20

15,20

710,73

660,49

402,69

710,78

660,49

402,69

613,32

549,29

266,97

613,32

549,29

266,97

647,37

566,83

274,36

647,37

566,83

274,36

589,28516,81,

274,00

589,23

516,81

274,00

745,14

672,30

274,00

745,14

672,30

274,00

471,84

425,69274,00

471,84

425,69274,00

453,56

408,58

258,64

453,56

408,58

258,64

VS yLoytxxtDtjLsitt sèckt

19,51,164

22,71,194

27,51,230

29,81,200

18,31,183

30,41,179

30,01,206

DOSSIEESCHLAIvIES

SONDAGED2

PEOFONDETJE

H" esîiiPis il mo«lc

^ il mo«l« (cm)H ix moile (cm)

Ttitir tx txxPtkiDP l 5(1)

Fis tirt fl)P l k (2)P t s (2)

Pis tire (2)TtXtXT tJLtXX[l)TtMir tx txx [2]

14

4985

6285

10,20

11,70

12

5020

£27310,20

11,70

16

4985

6335

10,20

11,70

18

5020

¿37Ü

10,20

11,70

15

9915

I343Û

15,20

15,20

259675

J343515,20

15,20:

661,83

585,54

269,00

661,83

585,54

269,00

585,88

528,38

258,64

585,88

523,38

258,64

616,44

544,26

262,10

616,44

544,26

262,10

572,98

508,88

270,23

572,98

508,83

270,23

642,58

583,45

274,36

642,58

583,45

274,36

569,47

516,93274,36

569,47

516,93274,36

VfÇ- jxojtxxtDtasité sèckjt

24,11.096

21,3¿085

25,61,124

26,91,113

19,11.070

21,71.135

DOSSIEESCHLAIvIES

SONDAGED3

PROFONDEUE

H* essiiPis il moil«

PTH& il moiIe (cm)H il moile (cm)

Tcitir tx txxPt]L(l)P t 5(1)

Pis tire (1)Pt V.(2)P t s (2)

Pis tmf2)TtJieir cjl «Il (1)Te*eir tx txx (2)

12

5020

63 lo10,20

11,70

14

4935

6365

10,20

11,70

16

4985

6385

10,20

11,70

18

5020

6453

10,20

11,70

16

9675

14100

15,20

15,20

214985

6430

10,20

11,70

530,0?

497,85

258,64

530,07

497,85253,64

500,85

471,23

269,00

500,85

471,23

269,00-

555,93

512,83

262,10

555,93

512,88

262,10

733,70

663,31

270,23

733,70

663,31

270,23

1208,13

1057,75

266,97

1203,13

1057,75

266,97

551,42493,10

269,00

551,42498,10

269,00

VK moyeuLeDe&sité sècXe

13,51,197

14,61,259

17,21.250

17,91.271

19,01.348

23,31,226

ESSAIS PROCTOR - RESULTATS NUIGRIQUES DES ESSAIS

DOSSIESSCHLAlv1S

SONDAGEDl

PEOFOHIiEim

H* «JJJÔ,

PÍ5 il »oilcPTH

0 Ix »ovle (cm)E Ix mo«l« (cml

Tejtev tJi c«PtjL(l)P t 5(1)

Pis tin (1)P 1 1 (2)P l s (2)

Piî lire f2]Tnev tx eii.(l)Ttxtxr tx txx (2)

10

5020

6350

10,20

11,70

13

4935

6385

10,20

11,70

16

4985

6485

10,20

11,70

19

5020

6510

10,20

11,70

159675

13535

15,20

15 Í0

244985

6455

10,20 ^

11,70

249675

14000

15,20

15,20

710,73

660,49

402,69

710,78

660,49

402,69

613,32

549,29

266,97

613,32

549,29

266,97

647,37

566,83

274,36

647,37

566,83

274,36

589,28516,81,

274,00

589,23

516,81

274,00

745,14

672,30

274,00

745,14

672,30

274,00

471,84

425,69274,00

471,84

425,69274,00

453,56

408,58

258,64

453,56

408,58

258,64

VS yLoytxxtDtjLsitt sèckt

19,51,164

22,71,194

27,51,230

29,81,200

18,31,183

30,41,179

30,01,206

DOSSIEESCHLAIvIES

SONDAGED2

PEOFONDETJE

H" esîiiPis il mo«lc

^ il mo«l« (cm)H ix moile (cm)

Ttitir tx txxPtkiDP l 5(1)

Fis tirt fl)P l k (2)P t s (2)

Pis tire (2)TtXtXT tJLtXX[l)TtMir tx txx [2]

14

4985

6285

10,20

11,70

12

5020

£27310,20

11,70

16

4985

6335

10,20

11,70

18

5020

¿37Ü

10,20

11,70

15

9915

I343Û

15,20

15,20

259675

J343515,20

15,20:

661,83

585,54

269,00

661,83

585,54

269,00

585,88

528,38

258,64

585,88

523,38

258,64

616,44

544,26

262,10

616,44

544,26

262,10

572,98

508,88

270,23

572,98

508,83

270,23

642,58

583,45

274,36

642,58

583,45

274,36

569,47

516,93274,36

569,47

516,93274,36

VfÇ- jxojtxxtDtasité sèckjt

24,11.096

21,3¿085

25,61,124

26,91,113

19,11.070

21,71.135

DOSSIEESCHLAIvIES

SONDAGED3

PROFONDEUE

H* essiiPis il moil«

PTH& il moiIe (cm)H il moile (cm)

Tcitir tx txxPt]L(l)P t 5(1)

Pis tire (1)Pt V.(2)P t s (2)

Pis tmf2)TtJieir cjl «Il (1)Te*eir tx txx (2)

12

5020

63 lo10,20

11,70

14

4935

6365

10,20

11,70

16

4985

6385

10,20

11,70

18

5020

6453

10,20

11,70

16

9675

14100

15,20

15,20

214985

6430

10,20

11,70

530,0?

497,85

258,64

530,07

497,85253,64

500,85

471,23

269,00

500,85

471,23

269,00-

555,93

512,83

262,10

555,93

512,88

262,10

733,70

663,31

270,23

733,70

663,31

270,23

1208,13

1057,75

266,97

1203,13

1057,75

266,97

551,42493,10

269,00

551,42498,10

269,00

VK moyeuLeDe&sité sècXe

13,51,197

14,61,259

17,21.250

17,91.271

19,01.348

23,31,226

POINÇONNEMENT CBR - RESULTATS NUMERIQUES DES ESSAIS

0du;oisçOIL(lIL&}=S.du7oiiu;osicm2)=

Tem)5(>^»)30-

rl'40"

2*

A'

6'

8-

10*

iOXil^VK

DcjLsité sic\jt¿jixtxx:

ExioBceme:U

ii^>^10,625

1,25

2

2,5

5

7,5

10

12,5

49,719,40

Dl18,3

1,1835kN

lecive

0,6

1,02

1,48

1,68

2,6

3,36

3,96

4,5

jressiolfkP*)309,28

525,77

762,88

865,98

1340,2

1731,95

2041,23

2319,58

Dl30

1,2065kN

leetire

0,04

0,05

0,03

0,09

0,14

0,2

0,26

0,32

jressioi(kPi)20,62

25,77

41,24

46,39

72,16

103,09

134,02

164,95

D219,11,075kN

lectire

0,42

0,89

1,38

1,62,5

3,3

3,94

4,45

îrtssioifkP*l216,49

458,76

711,34

824,74

1288,65

1701,02

2030,92

2293,8

D221,7

1,1355kN

leelire

0,5

1

1,42

1,62,783,5

4,12

4,66

jrtssioi(kPi)257,73

515,46731,96

824,74

1432,93

1804,12

2123,7

2402,05

D319

1,3485icN

lectirt

0,10,22

0,36

0,44

0,97

1,48

1,94

2,3

}res5Íoi(kPi)51,55113,4

185,57

226,8

500

762,88

1000

1185,56

Mice porUst i 2,5 suahihii poiti&t i 5 mm

12371276

6669

11781227

11781365

324476

POINÇONNEMENT CBR - RESULTATS NUMERIQUES DES ESSAIS

0du;oisçOIL(lIL&}=S.du7oiiu;osicm2)=

Tem)5(>^»)30-

rl'40"

2*

A'

6'

8-

10*

iOXil^VK

DcjLsité sic\jt¿jixtxx:

ExioBceme:U

ii^>^10,625

1,25

2

2,5

5

7,5

10

12,5

49,719,40

Dl18,3

1,1835kN

lecive

0,6

1,02

1,48

1,68

2,6

3,36

3,96

4,5

jressiolfkP*)309,28

525,77

762,88

865,98

1340,2

1731,95

2041,23

2319,58

Dl30

1,2065kN

leetire

0,04

0,05

0,03

0,09

0,14

0,2

0,26

0,32

jressioi(kPi)20,62

25,77

41,24

46,39

72,16

103,09

134,02

164,95

D219,11,075kN

lectire

0,42

0,89

1,38

1,62,5

3,3

3,94

4,45

îrtssioifkP*l216,49

458,76

711,34

824,74

1288,65

1701,02

2030,92

2293,8

D221,7

1,1355kN

leelire

0,5

1

1,42

1,62,783,5

4,12

4,66

jrtssioi(kPi)257,73

515,46731,96

824,74

1432,93

1804,12

2123,7

2402,05

D319

1,3485icN

lectirt

0,10,22

0,36

0,44

0,97

1,48

1,94

2,3

}res5Íoi(kPi)51,55113,4

185,57

226,8

500

762,88

1000

1185,56

Mice porUst i 2,5 suahihii poiti&t i 5 mm

12371276

6669

11781227

11781365

324476

- 17 -

L'essai CBR permet de définir un indice portant purement empirique qui

est destiné à évaluer les qualités mécaniques d'un sol.

L'indice portant est un nombre sans dimension qui exprime, en pourcen¬

tage, le rapport entre la pression produisant un enfoncement donné dans le

matériau à étudier, d'une part, et un matériau de référence d'autre part.

Les indices portants ont été déterminés à partir de l'optimum Proctor.

Etant donné les variations de teneurs en eau observées au cours de ce der¬

nier, les indices CBR obtenus sont variables. Ils restent néanmoins très

faibles. Les valeurs obtenues sont reportées dans le tableau ci-dessous :

Teneur en eau

"Densit-é -s^che

Indice CBR

DI

18,3

1,183

12,5

30

1 ,-206

0,7

D2

19,1

1,07

12,3

21,7

1,235

13,6

D3

19

1,348

4,8

3,2. Classification des schlamms

Les classifications des sols sont basées sur des paramètres considérés

comme fondamentaux, à savoir :

- les limites d'Atterberg,

- la granulométrie.

permettant de foumir une définition géotechnique rapide d'un sol donné, de

connaître son comportement mécanique, d'apprécier sa tenue au gel, son

pouvoir drainant, sa compressibilité et de déterminer le matériel de compac¬

tage le mieux adapté à la mise en oeuvre de ce matériau en remblais.

- 17 -

L'essai CBR permet de définir un indice portant purement empirique qui

est destiné à évaluer les qualités mécaniques d'un sol.

L'indice portant est un nombre sans dimension qui exprime, en pourcen¬

tage, le rapport entre la pression produisant un enfoncement donné dans le

matériau à étudier, d'une part, et un matériau de référence d'autre part.

Les indices portants ont été déterminés à partir de l'optimum Proctor.

Etant donné les variations de teneurs en eau observées au cours de ce der¬

nier, les indices CBR obtenus sont variables. Ils restent néanmoins très

faibles. Les valeurs obtenues sont reportées dans le tableau ci-dessous :

Teneur en eau

"Densit-é -s^che

Indice CBR

DI

18,3

1,183

12,5

30

1 ,-206

0,7

D2

19,1

1,07

12,3

21,7

1,235

13,6

D3

19

1,348

4,8

3,2. Classification des schlamms

Les classifications des sols sont basées sur des paramètres considérés

comme fondamentaux, à savoir :

- les limites d'Atterberg,

- la granulométrie.

permettant de foumir une définition géotechnique rapide d'un sol donné, de

connaître son comportement mécanique, d'apprécier sa tenue au gel, son

pouvoir drainant, sa compressibilité et de déterminer le matériel de compac¬

tage le mieux adapté à la mise en oeuvre de ce matériau en remblais.

Sols fins.

Sols sableuxet graveleuxavec fines.

Sols componantdes fines et

des gros éléments.

Sols et rocnesinsensibles à l'eau.

Hocnes évolutives.

0 < 50 mmTamisai

à 80 ttm > 35 %

D < 50 mmTamisai à 80 umentre 5 et 35 "o

0 > 50 mmTamisât

à 80 um > S %

Tamisât .

à 80 (im < 5 %

Maténaux à structurefine, fragile avec

peu ou cas d'argile.

Matériaux à structuregrossière, fragile avec

peu ou pas d'argile.

Matériaux évolutifsargileux

-Ib < 10

10 < Ip < 20

20 < lo < 50

1» > 50

Tamisaia 80 tim

de 5 á 12 ""«

Tamisâta 80 txm

de 12 à 35 %

Refus à 2 mm< 30 %

Refus à 2 mm_>30%

ES > 35

ES < 35

ES > 25

ES <.25

Ip < 10

Ip > 10

Tamisât à 80 ijim élevé

Tamisâtà 80 iimfaible

D < 50 mm

0 < 250 mm

D > 250 mm

Refus à 2 mm < 30 ',

Refus à 2 mm > 30 %

50 mm < 0 < 250 mm

D > 250 mm

Classe

Ao

At

Aî

A3

Au

Bl

Bj

B3

B,

Bs

Bs

c.

Cj

C3

Dl

D?

TJj

D,

El

Eî

E3

VB

< 0.1

0.1-1,5

1.5-5

5-9

> 9

< 0.1

0.1-0.5

< 0.1-

0.1-0,5

0,5-1,5

1.5-5 .

> 1.5

0,1-1,5

0.1-1.5

<0,1

< 0.1

<'0.1

< 0,1

< 1,5

< 1,5

> 1,5

CLASSIFICATION RTR DES SOLS

Sols fins.

Sols sableuxet graveleuxavec fines.

Sols componantdes fines et

des gros éléments.

Sols et rocnesinsensibles à l'eau.

Hocnes évolutives.

0 < 50 mmTamisai

à 80 ttm > 35 %

D < 50 mmTamisai à 80 umentre 5 et 35 "o

0 > 50 mmTamisât

à 80 um > S %

Tamisât .

à 80 (im < 5 %

Maténaux à structurefine, fragile avec

peu ou cas d'argile.

Matériaux à structuregrossière, fragile avec

peu ou pas d'argile.

Matériaux évolutifsargileux

-Ib < 10

10 < Ip < 20

20 < lo < 50

1» > 50

Tamisaia 80 tim

de 5 á 12 ""«

Tamisâta 80 txm

de 12 à 35 %

Refus à 2 mm< 30 %

Refus à 2 mm_>30%

ES > 35

ES < 35

ES > 25

ES <.25

Ip < 10

Ip > 10

Tamisât à 80 ijim élevé

Tamisâtà 80 iimfaible

D < 50 mm

0 < 250 mm

D > 250 mm

Refus à 2 mm < 30 ',

Refus à 2 mm > 30 %

50 mm < 0 < 250 mm

D > 250 mm

Classe

Ao

At

Aî

A3

Au

Bl

Bj

B3

B,

Bs

Bs

c.

Cj

C3

Dl

D?

TJj

D,

El

Eî

E3

VB

< 0.1

0.1-1,5

1.5-5

5-9

> 9

< 0.1

0.1-0.5

< 0.1-

0.1-0,5

0,5-1,5

1.5-5 .

> 1.5

0,1-1,5

0.1-1.5

<0,1

< 0.1

<'0.1

< 0,1

< 1,5

< 1,5

> 1,5

CLASSIFICATION RTR DES SOLS

- 18 -

Les conditions d'utilisation des schlamms comme remblais et la détermi¬

nation du type de classe à laquelle ils appartiennent ont été effectuées à

partir de la classification des sols définie par la recommandation pour les

Terrassements Routiers (RTR) établie par le LCPC et le SETRA,

Dans cette classification les sols sont répartis en 6 classes définies

en fonction des caractéristiques intrinsèques qui influent le plus sur leur

comportement à la mise en oeuvre et, par conséquent, sur les conditions

d'utilisation à respecter pour obtenir des remblais de bonne qualité.

. Chaque classe est divisée en sous-classe en fonction des .^ caractéristi¬

ques intrinsèques les plus importantes pour chaque .classe, toujours du point

de vue de la mise en oeuvre.

Dans chaque sous-classe, on distingue un certain nombre de cas pour

tenir compte de l'état du matériau en place ; la teneur en eau est le paramè¬

tre d'état le plus important pour les sols.

Les difficultés d'extraction ne sont pas prises en compte.

D'après cette classification, les schlamms étudiés sont des sols fins de

type A2h (voir tableau ci-joint). :

Les sols de cette classe sont très sensibles à l'eau. Ce caractère se

traduit par des difficultés lors de l'exécution des terrassements

(traficabilité, compactage) et du comportement des plateformes. De plus, d'un

point de vue purement géotechnique, ils possèdent les caractéristiques

suivantes :

- leur ténacité à l'état sec et leurs caractéristiques à l'écrasement

sont faibles à moyennes,

- leur expansion et leur réaction au secoucige sont lentes à nulles,

- leur cohésion et leur consistance au voisinage de la limite- de plasti¬

cité sont moyennes,

- leur gélivité- est très élevée et ils sont à l'origine de tassements

importants,

- leurs caractéristiques drainantes sont très médiocres.

- 18 -

Les conditions d'utilisation des schlamms comme remblais et la détermi¬

nation du type de classe à laquelle ils appartiennent ont été effectuées à

partir de la classification des sols définie par la recommandation pour les

Terrassements Routiers (RTR) établie par le LCPC et le SETRA,

Dans cette classification les sols sont répartis en 6 classes définies

en fonction des caractéristiques intrinsèques qui influent le plus sur leur

comportement à la mise en oeuvre et, par conséquent, sur les conditions

d'utilisation à respecter pour obtenir des remblais de bonne qualité.

. Chaque classe est divisée en sous-classe en fonction des .^ caractéristi¬

ques intrinsèques les plus importantes pour chaque .classe, toujours du point

de vue de la mise en oeuvre.

Dans chaque sous-classe, on distingue un certain nombre de cas pour

tenir compte de l'état du matériau en place ; la teneur en eau est le paramè¬

tre d'état le plus important pour les sols.

Les difficultés d'extraction ne sont pas prises en compte.

D'après cette classification, les schlamms étudiés sont des sols fins de

type A2h (voir tableau ci-joint). :

Les sols de cette classe sont très sensibles à l'eau. Ce caractère se

traduit par des difficultés lors de l'exécution des terrassements

(traficabilité, compactage) et du comportement des plateformes. De plus, d'un

point de vue purement géotechnique, ils possèdent les caractéristiques

suivantes :

- leur ténacité à l'état sec et leurs caractéristiques à l'écrasement

sont faibles à moyennes,

- leur expansion et leur réaction au secoucige sont lentes à nulles,

- leur cohésion et leur consistance au voisinage de la limite- de plasti¬

cité sont moyennes,

- leur gélivité- est très élevée et ils sont à l'origine de tassements

importants,

- leurs caractéristiques drainantes sont très médiocres.

- 19 -

3,3. Utilisation des schlamms comne remblais

Pour chaque cas envisagé dans la classification (sol d'une sous-classe

donnée dans un état donné), les tableaux indiquent, en fonction de la situa¬

tion météorologique au moment même où le sol considéré est extrait et mis en

remblais, les conditions de mise en oeuvre à respecter pour obtenir des

remblais de qualité normale en utilisant les techniques d'exécution les plus

courantes. Ne sont indiquées dans ces tableaux que les conditions particuliè¬

res qui sont considérées comme nécessaires à l'obtention de la qualité dans

chaque cas.

Les sols du type A2h sont difficiles à mettre en.v oeuvre en raison de

leur faible portance. Au-delà d'une certaine teneur en eau, la mise en oeuvre

devient même techniquement impossible. Un drainage préalable peut être

envisagé mais requiert des délais assez longs. Les conditions de mise en

oeuvre de ces matériaux dépendent fortement de "la, Bltuatiü-n "météorologique,

3.3.1. Evaporation importante : température moyenne ou élevée,

temps sec, vent.

Ce sont les conditions idéales de mise en oeuvre de ces matériaux.

L'extraction pourra se faire en couches minces pour profiter de la réduction

superficielle de la teneur en eau par aération. Le régalage se fera sous

forme de couches minces (15 à 30 cm) ou moyenne (25 à 50 cm). L'énergie de

compactage sera faible afin d'éviter la mise en saturation.

Cette technique est limitée aux remblais de faible hauteur (inférieurs à

5,00 m) car il est très difficile de contrôler les teneurs en eau et les

risques de glissement et de tassement sont importants.

Une autre solution consiste à traiter ces matériaux avec de la chaux et

d'effectuer un compactage moyen.

- 19 -

3,3. Utilisation des schlamms comne remblais

Pour chaque cas envisagé dans la classification (sol d'une sous-classe

donnée dans un état donné), les tableaux indiquent, en fonction de la situa¬

tion météorologique au moment même où le sol considéré est extrait et mis en

remblais, les conditions de mise en oeuvre à respecter pour obtenir des

remblais de qualité normale en utilisant les techniques d'exécution les plus

courantes. Ne sont indiquées dans ces tableaux que les conditions particuliè¬

res qui sont considérées comme nécessaires à l'obtention de la qualité dans

chaque cas.

Les sols du type A2h sont difficiles à mettre en.v oeuvre en raison de

leur faible portance. Au-delà d'une certaine teneur en eau, la mise en oeuvre

devient même techniquement impossible. Un drainage préalable peut être

envisagé mais requiert des délais assez longs. Les conditions de mise en

oeuvre de ces matériaux dépendent fortement de "la, Bltuatiü-n "météorologique,

3.3.1. Evaporation importante : température moyenne ou élevée,

temps sec, vent.

Ce sont les conditions idéales de mise en oeuvre de ces matériaux.

L'extraction pourra se faire en couches minces pour profiter de la réduction

superficielle de la teneur en eau par aération. Le régalage se fera sous

forme de couches minces (15 à 30 cm) ou moyenne (25 à 50 cm). L'énergie de

compactage sera faible afin d'éviter la mise en saturation.

Cette technique est limitée aux remblais de faible hauteur (inférieurs à

5,00 m) car il est très difficile de contrôler les teneurs en eau et les

risques de glissement et de tassement sont importants.

Une autre solution consiste à traiter ces matériaux avec de la chaux et

d'effectuer un compactage moyen.

- 20 -

3.3.2, Conditions moyennes : ni pluie ni evaporation importantes

Le traitement à la chaux est nécessaire. Le régalage se fera en couches

minces ou moyennes. Le compactage sera faible pour éviter la mise en satura¬

tion qui est possible sur un sol fin traité si la valeur choisie pour le

dosage est faible.

Une autre solution consiste à mettre les schlamms en sandwich avec un

matériau perméable. Le "sandwich" permet la consolidation rapide du sol fin

sous la charge du remblai et un trafic de chantier sur le matériau perméable.

L'épaisseur des couches tiendra compte des caractéristique des deux matériaux

du sandwich et dépendra de la nature du compacteur utilisé ,>'Le'' compactage des

schlamms sera faible. Cette technique est limitée à des remblais de faibles

hauteurs.


Sous ces conditions, la teneur en eau a tendance à augmenter. La mise en

place des remblais ne sera donc pas possible par temps de pluie.

La classification USCS (Unipied Sol Classification Système) déconseille

d'utiliser ce type de matériaux comme :

- sol de fondation, même quand l'action du gel n'est pas à craindre,

- couche de fondation,

- couche de forme.

La très faible traficabilité ne permet pas un traitement en place de ces

matériaux.


L'objet de ce paragraphe est de donner des indications chiffrées sur les

conditions d'utilisation du matériel de compactage : rouleaux à pneus,

rouleaux vibrants et à pieds dameurs pour la mise en oeuvre des schlcimms en

remblais.

- 20 -

3.3.2, Conditions moyennes : ni pluie ni evaporation importantes

Le traitement à la chaux est nécessaire. Le régalage se fera en couches

minces ou moyennes. Le compactage sera faible pour éviter la mise en satura¬

tion qui est possible sur un sol fin traité si la valeur choisie pour le

dosage est faible.

Une autre solution consiste à mettre les schlamms en sandwich avec un

matériau perméable. Le "sandwich" permet la consolidation rapide du sol fin

sous la charge du remblai et un trafic de chantier sur le matériau perméable.

L'épaisseur des couches tiendra compte des caractéristique des deux matériaux

du sandwich et dépendra de la nature du compacteur utilisé ,>'Le'' compactage des

schlamms sera faible. Cette technique est limitée à des remblais de faibles

hauteurs.


Sous ces conditions, la teneur en eau a tendance à augmenter. La mise en

place des remblais ne sera donc pas possible par temps de pluie.

La classification USCS (Unipied Sol Classification Système) déconseille

d'utiliser ce type de matériaux comme :

- sol de fondation, même quand l'action du gel n'est pas à craindre,

- couche de fondation,

- couche de forme.

La très faible traficabilité ne permet pas un traitement en place de ces

matériaux.


L'objet de ce paragraphe est de donner des indications chiffrées sur les

conditions d'utilisation du matériel de compactage : rouleaux à pneus,

rouleaux vibrants et à pieds dameurs pour la mise en oeuvre des schlcimms en

remblais.

21

Les caractéristiques sont résumées dans le tableau ci-après. Elles font

intervenir les paramètres suivants : _ -

- nature du matériel de compactage dont la classification se fait selon

. la charge par roue pour les rouleaux à pneus (PI : charge par

roue de 2,5 à 4 T),

. la charge statique appliquée par unité de largeur du cylindre

vibrant et des caractéristiques dynéimiques de l'engin dans le cas

des rouleaux vibrants (VI : charge statique par unité de largeur de

15 à 25 kg/cm),

.la charge statique moyenne par unité de largeur de tambour à

pieds dameurs (PDl : charge moyenne de 30 à 60 kg/cm) ;

- une valeur du rapport Q/S du volume Q de sol compacté pendant un temps

donné à la surface S balayée par le compacteur pendant le même temps ,

- une valeur de l'épaisseur e des couches

Sols eC modalicêd'exécution

A2h couches mincesà moyennes,compactage faible

engins

Q/S

e

vitesse de compac¬tage moyenne

pneu PI

0,06

0,30

3,5 à 3 km/h

vibrant VI boue

0,08

0,30 ou 0,25

2 â 3 km/h

dameurs PDl

0,10

0,30

3 â 5 km/h

21

Les caractéristiques sont résumées dans le tableau ci-après. Elles font

intervenir les paramètres suivants : _ -

- nature du matériel de compactage dont la classification se fait selon

. la charge par roue pour les rouleaux à pneus (PI : charge par

roue de 2,5 à 4 T),

. la charge statique appliquée par unité de largeur du cylindre

vibrant et des caractéristiques dynéimiques de l'engin dans le cas

des rouleaux vibrants (VI : charge statique par unité de largeur de

15 à 25 kg/cm),

.la charge statique moyenne par unité de largeur de tambour à

pieds dameurs (PDl : charge moyenne de 30 à 60 kg/cm) ;

- une valeur du rapport Q/S du volume Q de sol compacté pendant un temps

donné à la surface S balayée par le compacteur pendant le même temps ,

- une valeur de l'épaisseur e des couches

Sols eC modalicêd'exécution

A2h couches mincesà moyennes,compactage faible

engins

Q/S

e

vitesse de compac¬tage moyenne

pneu PI

0,06

0,30

3,5 à 3 km/h

vibrant VI boue

0,08

0,30 ou 0,25

2 â 3 km/h

dameurs PDl

0,10

0,30

3 â 5 km/h

- 22

3.5. Fondations sur remblais de schlamms

Des essais pressiométriques effectuées dans les schlcimms à Mazingarbe

(Houillères du Bassin Nord-Pas-de-Calais) ont montré que les résultats des

essais sont très médiocres :

- les pressions limites varient de 0,11 à 0,15 MPa,

- les modules pressiométriques sont de l'ordre de 0,7 à 1,7 MPa.

Ces valeurs montrent la faible portance et la forte compressibilité des

schlamms qui, d'après la théorie de MENARD, semblent encore en cours de

consolidation. Ceci est confirmé par les faibles caractéristiques mécaniques.

Il sera donc délicat d'envisager de fonder des bâtiments ou des voiries sur

de tels matériaux car des tassements différentiels importants sont à crain¬

dre. Ces données confirment les résultats de la classification USCS.


3,6,1, Analyse minéralogique

L'analyse minéralogique des échantillons D2 et D3 par diffraction X a

permis d'identifier les composants suivants :

- quartz = 27 %

- mica = 10 %

- chlorite = 12 % l issus essentiellement du charbon

- siderite = 40 %

- dolomie = 7%-

- calcite = 4 %

L'échantillon D2 présente un pourcentage en matériaux organiques élevé.

Dans l'ensemble, la minéralogie est relativement simple. Les mêmes consti¬

tuants sont présents dans les deux échantillons mais les proportions sont

légèrement variables.

Aucun élément toxique n'a été décelé par cette analyse.

- 22

3.5. Fondations sur remblais de schlamms

Des essais pressiométriques effectuées dans les schlcimms à Mazingarbe

(Houillères du Bassin Nord-Pas-de-Calais) ont montré que les résultats des

essais sont très médiocres :

- les pressions limites varient de 0,11 à 0,15 MPa,

- les modules pressiométriques sont de l'ordre de 0,7 à 1,7 MPa.

Ces valeurs montrent la faible portance et la forte compressibilité des

schlamms qui, d'après la théorie de MENARD, semblent encore en cours de

consolidation. Ceci est confirmé par les faibles caractéristiques mécaniques.

Il sera donc délicat d'envisager de fonder des bâtiments ou des voiries sur

de tels matériaux car des tassements différentiels importants sont à crain¬

dre. Ces données confirment les résultats de la classification USCS.


3,6,1, Analyse minéralogique

L'analyse minéralogique des échantillons D2 et D3 par diffraction X a

permis d'identifier les composants suivants :

- quartz = 27 %

- mica = 10 %

- chlorite = 12 % l issus essentiellement du charbon

- siderite = 40 %

- dolomie = 7%-

- calcite = 4 %

L'échantillon D2 présente un pourcentage en matériaux organiques élevé.

Dans l'ensemble, la minéralogie est relativement simple. Les mêmes consti¬

tuants sont présents dans les deux échantillons mais les proportions sont

légèrement variables.

Aucun élément toxique n'a été décelé par cette analyse.

- 23 -

3.6.2. Essai de lixiviation

L'essai de lixi'viation a été effectué à. l'Institut: de Recherche Hydrolo¬

gique de Nancy selon le protocole défini dans la norme AFNOR X 31.210.

* Caractéristiques analytiques sommaires de l'échantillon :

- aspect = boue homogène sableuse, de couleur noire,

- humidité = 17,6 %,

- matières minérales après calcination à 550 'C = 62,0 % de la

matière sèche,

- chrome total = 30 mg/kg de matière sèche,

- zinc = 430 "

- nickel = 64 "= 95 >

= 28 .000 Tug /kg "

= 75 , "

- sulfates = 23.100 mg/kg "

- indice CH 2 = 86 mg/kg de boue brute.

- plomb

- "fer

- cuivre

Résultats obtenus au cours du test de lixiviation

ASPECT

COULEUR

ODEUR

p^+

RESISTIVITE XL.cm

080 5 mqQ2/I

OCQ mg02/l

1è extcacbion 2è extraction

-Légèrement trouble

Brunâtre

Inodore

3,20

7 208

< 5

a

8,4.5

IQ 730

< 5

JZ

3è extraction

^>-

8,30

6 805

< 5

4.

- 23 -

3.6.2. Essai de lixiviation

L'essai de lixi'viation a été effectué à. l'Institut: de Recherche Hydrolo¬

gique de Nancy selon le protocole défini dans la norme AFNOR X 31.210.

* Caractéristiques analytiques sommaires de l'échantillon :

- aspect = boue homogène sableuse, de couleur noire,

- humidité = 17,6 %,

- matières minérales après calcination à 550 'C = 62,0 % de la

matière sèche,

- chrome total = 30 mg/kg de matière sèche,

- zinc = 430 "

- nickel = 64 "= 95 >

= 28 .000 Tug /kg "

= 75 , "

- sulfates = 23.100 mg/kg "

- indice CH 2 = 86 mg/kg de boue brute.

- plomb

- "fer

- cuivre

Résultats obtenus au cours du test de lixiviation

ASPECT

COULEUR

ODEUR

p^+

RESISTIVITE XL.cm

080 5 mqQ2/I

OCQ mg02/l

1è extcacbion 2è extraction

-Légèrement trouble

Brunâtre

Inodore

3,20

7 208

< 5

a

8,4.5

IQ 730

< 5

JZ

3è extraction

^>-

8,30

6 805

< 5

4.

- 24 -

Quantités extraites

INDICE PHENOL

SULFURES

SULFATES

INDICE CH2

CHROME TOTAL

ZINC

NICKEL

PLOMB

FER

CUIVRE

1è extractionmg/l

< 0,5

< 0,5

17

0,9

< 0,01

0,01

< 0,02

< 0,05

0,30

< 0,01

2è extractionmg/l

< 0,5

< 0,5

5

1,0

< 0,01

0,04

< 0,02

< 0,05

ZA

< 0,01

3è extractionmg/l

< 0,5

< 0,5

2.

1,6

< 0,01

o,oz

< 0,02

< 0,05

0,04.

< 0,01

* Interprétation des résultats

Il s'agit d'un matériau à caractère minéral dominant ne libérant pas,

lorsqu'il est en contact avec de l'eau, de pollution organique dissoute, ni

en métaux lourds.

Ces quantités solubilisées et cumulées au cours des différents extraits

sont faibles et représentent, pour les plus significatives :

- sulfates = 240 mg/ks de matériaux bruts,

- indice CH2 = 35 " "

- fer = 33 '*

- 24 -

Quantités extraites

INDICE PHENOL

SULFURES

SULFATES

INDICE CH2

CHROME TOTAL

ZINC

NICKEL

PLOMB

FER

CUIVRE

1è extractionmg/l

< 0,5

< 0,5

17

0,9

< 0,01

0,01

< 0,02

< 0,05

0,30

< 0,01

2è extractionmg/l

< 0,5

< 0,5

5

1,0

< 0,01

0,04

< 0,02

< 0,05

ZA

< 0,01

3è extractionmg/l

< 0,5

< 0,5

2.

1,6

< 0,01

o,oz

< 0,02

< 0,05

0,04.

< 0,01

* Interprétation des résultats

Il s'agit d'un matériau à caractère minéral dominant ne libérant pas,

lorsqu'il est en contact avec de l'eau, de pollution organique dissoute, ni

en métaux lourds.

Ces quantités solubilisées et cumulées au cours des différents extraits

sont faibles et représentent, pour les plus significatives :

- sulfates = 240 mg/ks de matériaux bruts,

- indice CH2 = 35 " "

- fer = 33 '*

- 25 -

4. CONCLUSION

L'étude des digues et des bassins de l'ancienne mine de FAULQUEMONT,

d'après les différents documents en possession du BRGM, d'une part, et des

HBL d'autre part, a permis de mettre en évidence certains points faibles qui

seront à prendre en compte dans l'étude de la stabilité des digues en fonc¬

tion du réaménagement et notamment lors d'une remise en eau, lorsque cette

étude sera à nouveau possible.

Il faudra, en tout premier lieu, envisager une campagne de reconnais¬

sance de sol telle qu'elle avait été définie dans notre proposition initiale

afin de déterminer la nature exacte des matériaux constituant le corps de

digue et d'en définir les caractéristiques mécaniques (angle de frottement,

cohésion, densité...). Ces caractéristiques sont nécessaires afin de

modéliser les digues et de définir leur comportement au cours du temps.

Les points particuliers que nous avons relevés et qui peuvent poser des

problèmes lors de la mise en eau des bassins sont :

- la nature des matériaux constituant le corps de digue : la stabilité

de l'ouvrage dépend de la perméabilité et de la cohésion du matériau. Il

semblerait d'ailleurs que les schlamms joue le rôle de masque d'étan¬

chéité sur le parement amont de la digue. Il conviendra de ne pas les

curer complètement au cours de leur excavation ou de les remplacer par

un matériau étanche ;

- la présence d'un ovoïde de déversement au travers de la digue permet¬

tant l'évacuation des eaux lorsque la mine était encore en activité, et

rebouché il y a plusieurs années. Il risque de poser des problèmes de

stabilité avec infiltration et migration d'eau autour de l'ovoïde lors

de la remise en eau des bassins ;

- les terrains de fondation constitués d'une altemance de couches de

marnes et de calcaires fissurés qui peuvent servir de passage préféren¬

tiel à l'eau sous le pied de la digue en entraînant la ruine de

1 ' ouvrage ;

- 25 -

4. CONCLUSION

L'étude des digues et des bassins de l'ancienne mine de FAULQUEMONT,

d'après les différents documents en possession du BRGM, d'une part, et des

HBL d'autre part, a permis de mettre en évidence certains points faibles qui

seront à prendre en compte dans l'étude de la stabilité des digues en fonc¬

tion du réaménagement et notamment lors d'une remise en eau, lorsque cette

étude sera à nouveau possible.

Il faudra, en tout premier lieu, envisager une campagne de reconnais¬

sance de sol telle qu'elle avait été définie dans notre proposition initiale

afin de déterminer la nature exacte des matériaux constituant le corps de

digue et d'en définir les caractéristiques mécaniques (angle de frottement,

cohésion, densité...). Ces caractéristiques sont nécessaires afin de

modéliser les digues et de définir leur comportement au cours du temps.

Les points particuliers que nous avons relevés et qui peuvent poser des

problèmes lors de la mise en eau des bassins sont :

- la nature des matériaux constituant le corps de digue : la stabilité

de l'ouvrage dépend de la perméabilité et de la cohésion du matériau. Il

semblerait d'ailleurs que les schlamms joue le rôle de masque d'étan¬

chéité sur le parement amont de la digue. Il conviendra de ne pas les

curer complètement au cours de leur excavation ou de les remplacer par

un matériau étanche ;

- la présence d'un ovoïde de déversement au travers de la digue permet¬

tant l'évacuation des eaux lorsque la mine était encore en activité, et

rebouché il y a plusieurs années. Il risque de poser des problèmes de

stabilité avec infiltration et migration d'eau autour de l'ovoïde lors

de la remise en eau des bassins ;

- les terrains de fondation constitués d'une altemance de couches de

marnes et de calcaires fissurés qui peuvent servir de passage préféren¬

tiel à l'eau sous le pied de la digue en entraînant la ruine de

1 ' ouvrage ;

- 26 -

- la présence de désordres survenus en 1982 en crête de digue ;

- les mouvements du corps de digue mesurés depuis 1982 qui semblent

s'amplifier au cours des périodes de fortes pluies. Les relevés

piézométriques montrent que la digue n' 3 est très sensible aux varia¬

tions du niveau d'eau dans le bassin.

L'étude des schlamms a montré que :

- leur teneur en eau est généralement très élevée, voisine de 50 %,

- leur comportement est plastique,

- ce sont des matériaux fins, le passing à 80 ym est supérieur à 35 %

mais la quantité de matériaux argileux est faible car les valeurs de

bleu mesurées sont du même ordre de grandeur que celles des sables et

graviers ,

- les caractéristiques de portance du sol sont très moyennes et les

schlamms sont très sensibles aux variations de la teneur en eau.

D'où une difficulté d'extraction et de mise en oeuvre de ces matériaux

(traficabilité, compactage..,). Ils ne pourront être terrassés que par temps

sec avec une evaporation importante. L'extraction et le régalage se feront

par couches minces. L'énergie de compactage devra être faible afin d'éviter

la saturation.

Ces matériaux sont également très compressibles et il vaudra mieux

éviter de les utiliser comme couche de fondation pour une route ou un bâti¬

ment car ils risquent d'être à l'origine de tassements différentiels impor¬

tants.

Par contre, il s'agit d'un matériau non polluant lorsqu'il est en

contact avec l'eau. Ces schlamms pourraient être réutilisés pour "remodeler"

un paysage mais il est préférable de ne pas envisager de constructions

dessus.

- 26 -

- la présence de désordres survenus en 1982 en crête de digue ;

- les mouvements du corps de digue mesurés depuis 1982 qui semblent

s'amplifier au cours des périodes de fortes pluies. Les relevés

piézométriques montrent que la digue n' 3 est très sensible aux varia¬

tions du niveau d'eau dans le bassin.

L'étude des schlamms a montré que :

- leur teneur en eau est généralement très élevée, voisine de 50 %,

- leur comportement est plastique,

- ce sont des matériaux fins, le passing à 80 ym est supérieur à 35 %

mais la quantité de matériaux argileux est faible car les valeurs de

bleu mesurées sont du même ordre de grandeur que celles des sables et

graviers ,

- les caractéristiques de portance du sol sont très moyennes et les

schlamms sont très sensibles aux variations de la teneur en eau.

D'où une difficulté d'extraction et de mise en oeuvre de ces matériaux

(traficabilité, compactage..,). Ils ne pourront être terrassés que par temps

sec avec une evaporation importante. L'extraction et le régalage se feront

par couches minces. L'énergie de compactage devra être faible afin d'éviter

la saturation.

Ces matériaux sont également très compressibles et il vaudra mieux

éviter de les utiliser comme couche de fondation pour une route ou un bâti¬

ment car ils risquent d'être à l'origine de tassements différentiels impor¬

tants.

Par contre, il s'agit d'un matériau non polluant lorsqu'il est en

contact avec l'eau. Ces schlamms pourraient être réutilisés pour "remodeler"

un paysage mais il est préférable de ne pas envisager de constructions

dessus.

DOCUMENTS CONSULTES

Plans BRGM

- 78 SGN 540 GEG. Sept. 1978. Bassins de décantation des HBL. Rapport

préliminaire.

79 SGN 713 GEG. Nov. 1979. Expertise des bassins des HBL. Rapport

définitif.

- 79 SGN 810 GEG. Oct. 1979. Expertise des basslTis des "HBL. 'Bassin n" 1

de Folschviller.

- 82 SGN 864 LOR. Désordres affectant la digue n* 3 de Dorviller.

Recherche des causes.

- 83 SGN 040 LOR, Rapport annuel 1982,

- 84 SGN 021 LOR, " " 1983,

- 85 AGI 037 LOR. " " 1984,

- 86 SGN 123 LOR. " " 1985.

- 87 SGN 210 LOR. " " 1986.

- 88 SGN 317 LOR, " " 1987.

- 89 SGN 238 LOR. " " 1988.

DOCUMENTS CONSULTES

Plans BRGM

- 78 SGN 540 GEG. Sept. 1978. Bassins de décantation des HBL. Rapport

préliminaire.

79 SGN 713 GEG. Nov. 1979. Expertise des bassins des HBL. Rapport

définitif.

- 79 SGN 810 GEG. Oct. 1979. Expertise des basslTis des "HBL. 'Bassin n" 1

de Folschviller.

- 82 SGN 864 LOR. Désordres affectant la digue n* 3 de Dorviller.

Recherche des causes.

- 83 SGN 040 LOR, Rapport annuel 1982,

- 84 SGN 021 LOR, " " 1983,

- 85 AGI 037 LOR. " " 1984,

- 86 SGN 123 LOR. " " 1985.

- 87 SGN 210 LOR. " " 1986.

- 88 SGN 317 LOR, " " 1987.

- 89 SGN 238 LOR. " " 1988.

Plans HBL

- MC 10708 : bassin de décantation n" 2. Rehaussement de la digue. Coupe

type (1967).

- MC 10714 : bassin de décantation n* 2. Profil en long de la conduite

d'évacuation des eaux claires (1967).

- FA 2 : bassin de décantation n* 3. Surveillance du remplissage. Plan

et profils cn travers (1975).

- FA 37 : bassin de décantation n* 3. Relevé du niveau d'eau et du

niveau dessus schlamm à la date du 1.03.79.

- FA 38 et 38bis : bassin de décantation n' 3, Relevés périodiques des

déplacements horizontaux et des affaissements de la digue route (1981/83),

- FA 41 : bassin de décantation n' 3. Relevés périodiques des déplace¬

ments horizontaux et des affaissements de la digue route (1988).

Plans HBL

- MC 10708 : bassin de décantation n" 2. Rehaussement de la digue. Coupe

type (1967).

- MC 10714 : bassin de décantation n* 2. Profil en long de la conduite

d'évacuation des eaux claires (1967).

- FA 2 : bassin de décantation n* 3. Surveillance du remplissage. Plan

et profils cn travers (1975).

- FA 37 : bassin de décantation n* 3. Relevé du niveau d'eau et du

niveau dessus schlamm à la date du 1.03.79.

- FA 38 et 38bis : bassin de décantation n' 3, Relevés périodiques des

déplacements horizontaux et des affaissements de la digue route (1981/83),

- FA 41 : bassin de décantation n' 3. Relevés périodiques des déplace¬

ments horizontaux et des affaissements de la digue route (1988).

de mêmes - InfoTerreinfoterre.brgm.fr/rapports/89-SGN-424-LOR.pdf · fait l'objet d'un rapport...

Documents

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