Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

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Ministère de l'Écologie Centre expérimental de recherche Cemagref et du Développement Durable et d'Études du Bâtiment et des Travaux Publics PROTECTION CONTRE LES RISQUES NATURELS ANCRAGES PASSIFS EN MONTAGNE : CONCEPTION, RÉALISATION, CONTRÔLE GUIDE TECHNIQUE Mai 2004 guides

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Ministère de l'Écologie Centre expérimental de recherche Cemagref et du Développement Durable et d'Études du Bâtiment et des Travaux Publics

PROTECTION CONTRE LES RISQUES NATURELS

ANCRAGES PASSIFS EN MONTAGNE : CONCEPTION, RÉALISATION, CONTRÔLE

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GUIDE TECHNIQUE

Mai 2004

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Ministère de l'Écologie Centre Expérimental de Cemagref et du Développement Durable recherche et d'études du Bâtiment et des Travaux Publics Direction de la Prévention Département Unité de Recherche Érosion des Pollutions et des Risques Géotechnique Torrentielle, Neige et Avalanches

PROTECTION CONTRE LES RISQUES NATURELS

ANCRAGES PASSIFS EN MONTAGNE :

CONCEPTION, RÉALISATION, CONTRÔLE

GUIDE TECHNIQUE

Mai 2004

Photo n°1 (page de garde) : Forage d’un ancrage, suspendu

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AVANT PROPOS Élaboré dans le cadre de la protection contre les risques naturels en montagne, ce guide technique pratique sur les ancrages passifs a été :

décidé et financé en 2001 par le Ministère de l’Aménagement du Territoire et de l’Environnement – Direction de la Prévention de la Pollution et des Risques,

piloté par le Cemagref de Grenoble – Unité de recherche Érosion Torrentielle Neige Avalanche, François RAPIN,

rédigé essentiellement par le CEBTP de Lyon – Département Géotechnique, Pierre-Yves VECCHIO.

C

omité de relecture :

Le comité de relecture a été composé des professionnels suivants : Pierre-Yves VECCHIO CEBTP François RAPIN Cemagref Jean-Pierre REQUILLART RTM Michel RICHARD CAN Jacques BOURRIOT AVAROC La première version de ce document méritera certainement d’être améliorée en fonction des remarques des bureaux d’études spécialisées, des praticiens de terrain et des textes techniques à venir (normes, Eurocodes, etc.).

Remerciements :

L’ensemble du département Géotechnique du CEBTP de Lyon, en particulier Christèle ROCHE qui a participé au lancement de la rédaction, mais également Martin VERRIER pour la réalisation de plusieurs schémas, David COURAJOUD, Valérie CHESNEAU, Elena ARTERO.

Le département Pathologie- Matériaux du CEBTP de Lyon, en particulier Jean-François DREUX et Frédéric BOUTORINE, pour les compléments apportés au paragraphe sur les

particulier

re et de la Savoie, tout

largement contribué à la rédaction du paragraphe sur la conception et le

ais aussi des difficultés rencontrées lors de réalisation d’ancrages.

constituants.

Le département Géophysique du CEBTP, basé à Clermont-Ferrand, enFranck RIVIÈRE qui a rédigé le paragraphe sur les prospections géophysiques.

Les nombreux services R.T.M., qui nous ont fait profités de leurs expériences de Maîtres d’œuvre, en particuliers les services des Hautes Pyrénées, de l’Isècomme le Conseil Général de la Savoie – Service risques naturels.

Le centre d’études techniques de l’équipement de Lyon (CETE - Groupe Mécanique des Roches), en particulier Mr DUMONT, ainsi que le LCPC et notamment Jean-Louis DURVILLE, qui ont dimensionnement.

L’ensemble des professionnels, qu’ils soient maîtres d’œuvres, bureaux d’études ou entrepreneurs, qui ont contribué à enrichir le présent guide, en nous faisant profiter de leurs expériences, savoir-faire m

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SOMMAIRE 1 INTRODUCTION................................................................................... 9

2 TYPES D’OUVRAGES CONCERNÉS................................................ 10 2.1 Ouvrages de protection contre les crues torrentielles ..........................11

2.1.1 Barrages câbles (seuil : filet) ......................................................................... 11 2.2 Ouvrages de protection contre les avalanches de neige.......................12

2.2.1 Râteliers et Claies.......................................................................................... 12 2.2.2 Filets paravalanches...................................................................................... 15 2.2.3 Dispositifs Catex, Gazex, Avalhex................................................................. 17

2.3 Ouvrages de protection contre les chutes de blocs ..............................20 2.3.1 Filets pendus ................................................................................................. 20 2.3.2 Grillages et filets plaqués ............................................................................. 21 2.3.3 Écrans de filets .............................................................................................. 22 2.3.4 Confortement par clouage au rocher ............................................................. 23

2.4 Ouvrages de protection contre les glissements superficiels................25 2.4.1 Confortement par clouage et micropieux....................................................... 26 2.4.2 Confortement par pieux ................................................................................. 26

2.5 Ouvrages de protection contre le transport de neige par le vent .........27 2.5.1 Barrière à neige (ou barrière à vent).............................................................. 27 2.5.2 Vire-vent ........................................................................................................ 28 2.5.3 Toit-buse........................................................................................................ 29

2.6 Ouvrages de protection contre l’érosion ................................................30 2.6.1 Banquettes grillagées clouées....................................................................... 30

2.7 Ouvrages et ancrages spécifiques ..........................................................31

3 FAMILLES DE SOLS ET CARACTÉRISTIQUES GÉOTECHNIQUES32 3.1 Sols superficiels ........................................................................................32 3.2 Roches .......................................................................................................34

3.2.1 Introduction.................................................................................................... 34 3.2.2 Les différentes familles de roches ................................................................. 35 3.2.3 L’effet des discontinuités du massif rocheux ................................................. 38

3.3 Paramètres d’identification des sols et des roches ...............................39 3.4 L’effet de l’eau ...........................................................................................39 3.5 Méthodes et moyens d’investigations.....................................................40

3.5.1 Reconnaissances géologiques...................................................................... 40 3.5.2 Prospections géophysiques........................................................................... 41 3.5.3 Prélèvements d’échantillons .......................................................................... 47 3.5.4 Sondages géotechniques .............................................................................. 48 3.5.5 Essais de laboratoire ..................................................................................... 52

4 TECHNIQUES D’ANCRAGE .............................................................. 54 4.1 Classification des ancrages .....................................................................54

4.1.1 Classification en fonction de la nature du terrain........................................... 54 4.1.2 Classification en fonction du type d’action..................................................... 54 4.1.3 Classification en fonction de leur fonctionnement ......................................... 55 4.1.4 Classification en fonction de leur durée d’utilisation...................................... 56

4.2 Différentes techniques d’ancrages ..........................................................57 4.2.1 Corps mort enterré......................................................................................... 57 4.2.2 Système à ailettes ......................................................................................... 58 4.2.3 Ancre DICKRU............................................................................................... 59

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4.2.4 Ancre SAGITTA............................................................................................. 60 4.2.5 Split set / Span set......................................................................................... 61 4.2.6 Pieu explosé .................................................................................................. 62 4.2.7 Boulon à expansion et cheville ...................................................................... 64 4.2.8 Crayon d’ancrage .......................................................................................... 65 4.2.9 Boulon d’ancrage au rocher........................................................................... 66 4.2.10 Boulon d’ancrage à injection autoforant ........................................................ 67 4.2.11 Micropieu ....................................................................................................... 68

5 PRINCIPES DE DIMENSIONNEMENT............................................. 69 5.1 Études préliminaires .................................................................................69

5.1.1 Cas des ancrages répartis au rocher............................................................. 69 5.1.2 Cas des ancrages répartis en sols meubles.................................................. 69 5.1.3 Cas des ancrages ponctuels en sols meubles .............................................. 70

5.2 Dimensionnement des ancrages répartis au rocher ..............................70 5.2.1 Cas du confortement des instabilités............................................................. 70 5.2.2 Cas des ancrages d’ouvrages ....................................................................... 75

5.3 Dimensionnement des ancrages répartis en sols meubles...................76 5.3.1 Principes, méthodes et règles de dimensionnement, États Limites .............. 76 5.3.2 Perspective : les EUROCODES .................................................................... 77 5.3.3 Application aux parois clouées ...................................................................... 78 5.3.4 Application aux stabilisations par clouage, micropieux ou pieux................... 79

5.4 Dimensionnement des ancrages ponctuels en sols meubles...............80 5.4.1 Étude théorique de Trân-Vô-Nhiêm (1971) ................................................... 80 5.4.2 Méthode de Rowe et David (1982) ................................................................ 80 5.4.3 Méthode de Heimgartner (1986).................................................................... 81 5.4.4 Méthode de Frydman et Shaham (1989)....................................................... 81 5.4.5 Méthode de Mazzoleni et Lamour (1991) ...................................................... 81

5.5 Méthode des "Directives Suisses"...........................................................83 5.6 Prise en compte de la sismicité ...............................................................84

6 CONDITIONS DE MISE EN ŒUVRE.................................................. 85 6.1 Les techniques de perforation au rocher ................................................85

6.1.1 Perforation pneumatique ............................................................................... 85 6.1.2 Perforation autonome .................................................................................... 87 6.1.3 Perforation électro-pneumatique ................................................................... 87 6.1.4 Perforation hydraulique.................................................................................. 87 6.1.5 Recommandations particulières .................................................................... 87

6.2 Les techniques de perforation en sol meuble.........................................88 6.2.1 Perforation pneumatique, autonome, électro-pneumatique ou hydraulique .. 88 6.2.2 Fonçage par fusée......................................................................................... 88 6.2.3 Recommandations particulières .................................................................... 88

6.3 Conditions d’injection...............................................................................89

7 CONSTITUANTS ................................................................................ 90 7.1 Coulis et mortier ........................................................................................90

7.1.1 Les ciments.................................................................................................... 90 7.1.2 L’eau de gâchage .......................................................................................... 92 7.1.3 Les adjuvants................................................................................................. 94 7.1.4 Les granulats ................................................................................................. 95 7.1.5 Application aux coulis .................................................................................... 95 7.1.6 Application aux mortiers ................................................................................ 97

7.2 Résines.......................................................................................................98 7.2.1 Généralités .................................................................................................... 98

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7.2.2 Recommandations particulières .................................................................... 100 7.3 Armatures : les ancrages de tiges ...........................................................101

7.3.1 Généralités .................................................................................................... 101 7.3.2 Recommandations particulières .................................................................... 102

7.4 Armatures : les ancrages de câbles ........................................................103 7.4.1 Généralités .................................................................................................... 103 7.4.2 Recommandations particulières .................................................................... 104 7.4.3 Les accessoires de câble .............................................................................. 104

7.5 Les ancrages par pieu explosé ................................................................106 7.5.1 Généralités .................................................................................................... 106 7.5.2 Recommandations particulières .................................................................... 107

7.6 Systèmes de liaison ..................................................................................109 7.6.1 Généralités .................................................................................................... 109 7.6.2 Recommandations particulières .................................................................... 109

8 CONTRÔLES D’EXÉCUTION ET DE RÉCEPTION......................... 111 8.1 Opérations de forage ................................................................................111 8.2 Constituants : essais de contrôle des coulis et mortiers ......................112

8.2.1 Pour les coulis ............................................................................................... 112 8.2.2 Pour les mortiers............................................................................................ 112

8.3 Essais de conformité et de contrôle des ancrages ................................112 8.3.1 Types d’essais en fonction de leur objectif .................................................... 113 8.3.2 Types d’essais en fonction du terrain d’ancrage et du type d’ancrage.......... 113 8.3.3 Recommandations communes ...................................................................... 127

9 ENTRETIEN – DURABILITÉ ............................................................ 128 9.1 Désordres...................................................................................................128 9.2 Corrosion et passivation ..........................................................................129

9.2.1 Généralités .................................................................................................... 129 9.2.2 Recommandations particulières .................................................................... 130

9.3 Surveillance des ouvrages .......................................................................131

10 ANNEXES ......................................................................................... 132 10.1 Terminologie..............................................................................................132 10.2 Notations....................................................................................................135 10.3 Unités utilisées ..........................................................................................137 10.4 Coordonnées des entreprises spécialisées............................................138 10.5 Principales normes applicables ...............................................................140 10.6 Index des insertions..................................................................................142

10.6.1 Liste des photos ............................................................................................ 142 10.6.2 Liste des figures ............................................................................................ 143 10.6.3 Liste des tableaux.......................................................................................... 144

10.7 Bibliographie..............................................................................................145

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Photo n°2 : Forage d’un ancrage, à pied

Photo n°3 : Pièce de liaison avec plaque d’appui

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1 INTRODUCTION Dans le cadre de la protection contre les risques naturels en montagne (crue torrentielle, avalanche de neige, chute de blocs, glissement de terrain, transport de neige par le vent, érosion, etc.) la réalisation de nombreux ouvrages améliore la sécurité. La plupart d’entre eux nécessitent l’exécution d’ancrages pour assurer leur stabilité, tant en sols meubles qu’au rocher. Les techniques utilisées sont très variées, compte tenu notamment de la diversité des ouvrages, des efforts à reprendre, du contexte géotechnique, des conditions d’accès, etc. Ce guide technique pratique établit une synthèse des règles de l’art et de la réglementation actuelle dans le domaine des ancrages passifs, pour chacune des différentes phases de réalisation d’un projet de protection, mais aussi pour d’éventuels travaux de réhabilitation. Mais ce n’est pas un document à caractère normatif. Ce guide présente l’ensemble des paramètres permettant à chaque maître d’œuvre de définir puis d’assurer une mission exhaustive mettant en jeu une technique particulière d’ancrage :

définition du type d’ancrage en fonction du contexte, définition des investigations préalables, pré-dimensionnement / conception des ancrages, consultation des entreprises, aide au choix technico-économique des propositions des entreprises, contrôles et réception des travaux, surveillance courante, pré-diagnostic des désordres.

Par ailleurs, il met en avant la spécificité du contexte des travaux en montagne : conditions d’accès difficiles pour les moyens matériels et humains, altitude, conditions météorologiques, délais d’exécution limités, etc. Ainsi ce guide évoque successivement :

les différents types d’ouvrages concernés, les familles de sols et leurs caractéristiques géotechniques, les différentes techniques d’ancrage passif, les principes de leur dimensionnement, les conditions de leur mise en œuvre, leurs constituants, les contrôles d’exécution et de réception, l’entretien et la durabilité des ancrages (et des ouvrages).

Et en complément, une liste non exhaustive :

de coordonnées d’entreprises spécialisées, des principaux documents réglementaires applicables (normes, fascicules).

Tous ces éléments visent à faciliter la compréhension du prescripteur. Mais ils ne sauraient en aucun cas remplacer l’expérience et la technicité qui permettent aux spécialistes de dimensionner ces ancrages passifs. Ils pourront également faciliter le dialogue entre les différents acteurs : maître d’ouvrage, maître d’œuvre, bureau d’étude technique (structure et géotechnique), entreprise, bureau de contrôle, etc.

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2 TYPES D’OUVRAGES CONCERNÉS Ce chapitre présente successivement les principaux ouvrages de protection contre les risques naturels en montagne pour lesquels les ancrages constituent le facteur principal de leur stabilité. Pour d’autres ouvrages, le dispositif d’ancrage ne constitue pas un élément déterminant de leur stabilité interne ou externe, mais il assure seulement une fonction secondaire ; ils ne sont pas décrits dans le présent paragraphe mais on pourra se reporter aux paragraphes suivants. Il s’agit par exemple des barrages de consolidation poids, profilés battus pour ouvrage peigne, ouvrages de soutènement, banquettes, barrages de consolidation auto-stable ou à contreforts, para-fouilles, barrières fixes de filet, contreforts, etc. Pour chacun des ouvrages présentés, nous mentionnons le type de défense assuré, à savoir :

la défense passive, qui vise à protéger les équipements contre le risque naturel par des actions dans la zone d’arrivée ou de transit du phénomène,

la défense active, qui cherche à maîtriser et à contrôler l’élément naturel par des actions dans la zone de départ.

Les ouvrages sont présentés ci-après par famille de protection, qui s’attachent à assurer une défense contre :

les crues torrentielles, les avalanches de neige, les chutes de blocs, les glissements de terrain en sols meubles et de faible ampleur, le transport de neige par le vent, l’érosion.

En complément, quelques ouvrages spécifiques de chantier nécessitant des ancrages sont également mentionnés.

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2.1 Ouvrages de protection contre les crues torrentielles 2.1.1 Barrages câbles (seuil : filet) Ces ouvrages font partie de la famille des protections actives. 2.1.1.1 Définition Un barrage câble est un ouvrage de correction torrentielle, de type léger, perméable, et dont la stabilité est assurée par un haubanage amont. 2.1.1.2 Principe Il s’agit de réaliser une correction du profil en long du torrent, par création d’un barrage dont la mise en œuvre est très pratique et bien adaptée aux accès difficiles : des câbles horizontaux et verticaux sont fixés à partir d’ancrages latéraux et amont (avec haubanage), puis on leur associe un parement en grillage destiné à contenir des matériaux assurant l’atterrissement. 2.1.1.3 Conception générale Un barrage câble se compose des éléments suivants :

des ancrages,

des armatures : en câble, elles relient les ancrages latéraux et amont ; il y a désolidarisation des ailes et de la cuvette,

d’un parement en grillage, type gabion double nappe, avec repli de ce dernier vers l’amont pour constituer un bas volet (bavette pour lutter contre les risques d’affouillement).

Le barrage câble est ensuite atterri, au moyen de matériaux divers en fonction du site : tout enant, pierres sèches, pneus, bois, végétaux, etc. v

Pour des barrages câbles de 2 à 3 m de hauteur, sollicités par le passage d’une lame d’eau de 2 m sur la cunette atterrie (situation transitoire) ou par celui d’une lame torrentielle de même hauteur (situation accidentelle), les efforts maximaux s’exerçant sur les ancrages latéraux sont de l’ordre de 5 tonnes avec un maillage de 0,60 m de haut et de 1 m de large ; ils passent à 11 tonnes pour un maillage de 3 m de large (situation correspondant à la destruction d’un

ncrage amont ou des 2 haubans reliés à ce dernier). a Quant aux ancrages amont, ils sont faiblement sollicités : de l’ordre de 3 tonnes en situation normale ; en cas de mise hors service de certains haubans ou ancrages, l’action ne dépasse

as 10 tonnes dans le cas le plus défavorable. p

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2.2 Ouvrages de protection contre les avalanches de neige 2.2.1 Râteliers et Claies Ces ouvrages font partie de la famille des protections actives. 2.2.1.1 Définition Un râtelier est un ouvrage rigide de retenue de la neige dont le tablier est formé de traverses perpendiculaires à la ligne de niveau.

Photo n°4 : Râteliers – Vue générale

Une claie est un ouvrage rigide de retenue de la neige dont le tablier est formé de traverses parallèles à la ligne de niveau.

Photo n°5 : Claies – Vue générale

2.2.1.2 Principe Les râteliers et les claies transmettent l’effort de la poussée lente du manteau neigeux, sensiblement parallèle au sol, sur les dispositifs d’ancrage. Ils permettent de freiner cette reptation (glissement + fluage + tassement) du manteau neigeux. Les râteliers sont placés dans la zone de démarrage possible des avalanches ; ils sont généralement disposés en lignes continues selon les lignes de niveau. En France, ils sont davantage utilisés que les claies.

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2.2.1.3 Conception générale Un râtelier se compose :

d’un tablier, constitué d’une série de traverses rigides parallèles entre elles non jointives, situé dans un plan quasi perpendiculaire au sol qui comprend la ligne de niveau du terrain à sa base ; les traverses y sont orientées perpendiculairement au sol dans le cas des râteliers, et parallèlement à la courbe de niveau dans le cas des claies.

d’une console formée par des longrines sur lesquelles s’appuie le tablier, et de piliers reposant sur des platines.

Pour les claies et les râteliers, les efforts à reprendre sont généralement de l’ordre de 6 à

tonnes. 8 Tablier

Traverse

Montant

Platine

PilierLongrine

Claie Râtelier

Ligne de pente

Ligne deniveau

Console

Figure 1 : Claie et râtelier – Vue de dessus – D’après NF P 95-303 Légende :

Console : partie de l’ouvrage qui transmet aux dispositifs d’ancrage les sollicitations du tablier.

Longrine : partie de la console sur laquelle est fixé le tablier d’un râtelier. Montant : partie de la console sur laquelle est fixé le tablier d'une claie. Pilier : partie de la console soutenant une longrine. Platine : pièce d’appui du pilier sur le sol. Tablier : nappe ajourée formée de traverses rigides reprenant les efforts dus à la

poussée de la neige. Traverse : poutrelle rigide de tablier.

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PenteSol

Platine

Manteauneigeux

H

H

Tablier

$

a

n

Pilier Ancrage

Figure 2 : Caractéristiques géométriques - Coupe transversale - D’après NF P 95-303

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2.2.2 Filets paravalanches Ces ouvrages font partie de la famille des protections actives. 2.2.2.1 Définition Un filet paravalanche est un ouvrage de retenue de la neige dont le tablier est formé d’une structure maillée souple. 2.2.2.2 Principe Les filets paravalanches sont installés dans les zones de départ des avalanches ; ils y forment un obstacle de rétention qui s’oppose aux mouvements lents de la neige, en principe sur toute la hauteur du manteau neigeux. Ils empêchent ainsi la rupture du manteau neigeux. Ils sont conçus pour pouvoir être posés dans des conditions optimales sur des pentes variant entre 35 et 50° (70 et 120 %).

Photo n°6 : Filets paravalanches - Vue générale 2.2.2.3 Conception générale Un filet paravalanche se compose :

d’un tablier, constitué de filets dont la base horizontale est implantée parallèlement à une ligne de niveau du terrain et fixée au sol par des ancrages ;

de consoles, formées par l’ensemble des dispositifs soutenant le tablier (poteau, platine, hauban).

Pour les filets paravalanches, les efforts à reprendre sont généralement de l’ordre de 15 à 25 tonnes, et nécessitent des ancrages au rocher de l’ordre de 2 m ou des pieux explosés de 2 à 4 m de profondeur.

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PenteAncrage

Sol

Platine

Manteauneigeux

H

H

H

Hauban

Tablier

$

a

n

t

Poteau Ancrage

Figure 3 : Filet paravalanche – D’après NF P 95-304 Légende :

Console : partie de l’ouvrage qui transmet aux fondations les sollicitations du filet.

Dispositif d’ancrage : dispositif de transmission des efforts au sol.

Hauban : câble limitant le déplacement vers l’amont de la tête du poteau.

Platine : pièce d’appui du poteau sur le sol.

Poteau : partie de la console, rigide, soutenant le tablier.

Tablier : nappe formée de mailles souples reprenant les efforts dus à la poussée de la neige.

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2.2.3 Dispositifs Catex, Gazex, Avalhex Le déclenchement artificiel des avalanches de neige constitue une mesure de prévention contre les effets des avalanches, couramment utilisée dans les régions montagneuses. Dans la plupart des cas il s’agit de produire une onde de détonation à proximité immédiate du manteau neigeux, afin de l’ébranler et de tenter de le mettre en mouvement sous contrôle. Parmi les nombreuses techniques actuellement utilisées, ce sont celles du déclenchement à distance, ne nécessitant pas la présence d’opérateur à proximité de la zone de départ, et plus particulièrement celles télécommandées, qui laissent à l’opérateur le contrôle de l’instant de sa mise en œuvre définitive, qui nécessitent un minimum d’ancrages. Dans ce cas en effet le système nécessaire au déclenchement est positionné dans la zone de départ. Trois moyens techniques sont à ce jour utilisés en France : le Catex, le Gazex et assez récemment l’Avalhex. Des normes françaises homologuées (NF P 95-310 - Principes techniques Généraux et NF P 95-311- Câble transporteur d’explosif) leur sont applicables mais elles n’évoquent pas spécifiquement les ancrages. 2.2.3.1 Dispositif Catex 2.2.3.1.1 Définition Le câble transporteur d'explosif, CATEX est un système se composant d'une part d'un câble reposant sur des équipements de ligne et entraîné mécaniquement, d'autre part d'équipements destinés à la mise en place de la charge explosive et sa mise à feu. 2.2.3.1.2 Principe Depuis une gare de départ, un câble survole une ou plusieurs zones de départ (desserte possible de plusieurs points de tir). Il est supporté par des pylônes et tourne sur des poulies. Sa tension est souvent assurée par un contrepoids. Il n’est absolument pas linéaire, comme l’est un téléski, mais au contraire comporte de nombreux angles dans les 3 directions. Ceci augmente les reprises d’effort au sol. Ce câble est mu par un moteur. La charge explosive est fixée par un dispositif approprié sur ce câble. Elle est transportée jusqu’au-dessus du point de tir. Elle peut être mise à feu au départ ou par télécommande, selon les dispositifs utilisés. Normalement l’explosion ne génère pas d’effort particulier sur le système. Après explosion, l’équipage est ramené à la gare de départ par une marche arrière du câble.

Les pylônes et les poulies flottantes nécessitent demeilleures conditions. Des haubans sont souvent nle câble fait un angle prononcé. Les dispositifs Catex nécessitent des ancrages aexplosés parfois pour les haubans.

Photo n°7 : Dispositif Catex – Pylône etdescendeur

s ancrages pour supporter le câble dans les écessaires pour mieux tenir les pylônes où

u rocher au niveau de la semelle, et pieux

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2.2.3.2 Dispositif Gazex 2.2.3.2.1 Définition L’exploseur à gaz nommé Gazex permet l’explosion d’un mélange gazeux réalisé dans un tube ouvert et recourbé au-dessus du manteau neigeux. Les gaz utilisés sont l’oxygène et le propane. Ils arrivent chacun par une canalisation spécifique depuis une centrale des gaz située au maximum à quelques centaines de mètres de chaque tube. Ce système est fixe : il ne peut traiter qu’un point de déclenchement par tube. Quatre à cinq tubes, selon leurs volumes, peuvent être reliés à une centrale des gaz. Ce système n’utilise pas d’explosif. 2.2.3.2.2 Principe L’onde de détonation se propage depuis l’intérieur du tube vers l’extérieur. La courbure provoque alors un effort dynamique très important. Celui-ci est repris par l’intermédiaire du tube jusqu’à la platine et par des tiges d’ancrages depuis la courbure. Il existe un système dit "à inertie" qui permet d’éviter ces barres.

Photo n°8 : Dispositif Gazex – Tube exploseur Outre leur coût, les problèmes d’ancrage ont été la source de nombreux conflits pour ce système Gazex. Les dispositifs Gazex nécessitent des ancrages au rocher et des pieux explosés, et également des ancrages de la platine dans le socle en béton.

non-filaire

Dragon

Conduites

Centrale des gaz

Piézo-électrique

Cuves-tampons

Pieds-

Platine

filaire

tube-exploseur

ou

Commandesupports

ou

Figure 4 : Dispositif Gazex – Principe

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2.2.3.3 Dispositif Avalhex 2.2.3.3.1 Définition L’exploseur à gaz, nommé Avalhex, permet l’explosion d’un mélange gazeux réalisé dans un ballon gonflé au-dessus du manteau neigeux. Les gaz utilisés sont l’hydrogène et l’air. L’hydrogène arrive soit comme pour le Gazex par une canalisation depuis une centrale des gaz située au maximum à quelques centaines de mètres du pylône support, soit directement depuis le pylône lui-même. Ce système est fixe : il ne peut traiter qu’un point de déclenchement par pylône. Quatre à cinq pylônes, selon leurs volumes gérés, peuvent être reliés à une centrale des gaz. Ce système n’utilise pas d’explosif. Grâce à une conception spécifique de ses ancrages le pylône peut être démonté chaque été selon les souhaits du maître d’ouvrage.

Photo n°9 : Dispositif Avalhex – Pylône et ballon 2.2.3.3.2 Principe Le pylône sert à gérer au-dessus du point de tir les ballons en réserve pour l’hiver. Le fait que l’explosion ait lieu dans un ballon situé au-dessus d’un pylône minimise très fortement les efforts engendrés par la détonation sur le système voisin. En première approche, les ancrages n’assurent que la stabilité normale du pylône. La poussée de la neige sur le tube peut aussi influer. La stabilité de la plate-forme en caillebotis doit être assurée pour la sécurité des opérations de maintenance. Des haubans sont parfois rajoutés. Il s’agit essentiellement d’ancrages au rocher. Onde de choc sphérique

intéressant toute la zonede départZone de départ

Mélange Hydrogène/Air

Volume ~ 4 m3

Allumeur électrique

Ballon latex naturel

Coupe du couloir d'avalanche

Clapet anti-retour

Venturi

Mât support (X points de tir)

Injection H2

Aspiration air (O2)

Commande de tir

Manteau neigeux

Radio commande de tir

Réserve H2

Emetteur/récepteur

Figure 5 : Dispositif Avalhex – Principe

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2.3 Ouvrages de protection contre les chutes de blocs 2.3.1 Filets pendus Ces ouvrages font partie de la famille des protections passives. 2.3.1.1 Définition Un filet pendu est constitué de nappes de grillage, qui sont soient ancrées en tête du talus, soient pendues sur poteaux en tête de talus, dans le but de se prémunir de chutes de blocs de faible importance et au besoin sur des falaises très hautes.

Photo n°10 : Filets parebloc – Vue générale 2.3.1.2 Principe Le principe du filet pendu est de canaliser les blocs instables le long de la paroi et ce jusqu’à son pied, où ils pourront être provisoirement stockés puis évacués en fonction du remplissage. On complète généralement le dispositif par un plaquage des nappes en pied, obtenu soit par lestage, soit par un câble de liaison ancré. Le filet pendu simple est ancré directement au contact de la paroi ; on fait parfois appel à des filets pendus sur poteaux, afin de réceptionner en tête des petits blocs. En ce qui concerne les dispositifs d’ancrage, Il s’agit généralement d’ancrages au rocher ou de pieux explosés en tête de la paroi, reliés par des câbles. Lorsque le filet nécessite des ancrages de rappel en partie intermédiaire de la paroi, il s’agit d’ancrages courts au rocher.

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2.3.2 Grillages et filets plaqués Ces ouvrages font partie de la famille des protections actives. 2.3.2.1 Définition Un grillage plaqué est un élément disposé par nappes qui permet d’assurer un confinement des blocs (ou un filet dans le cas de pierres) qui sont laissés en place, évitant ainsi leur chute.

Photo n°11 : Filet parebloc plaqué – Vue générale 2.3.2.2 Principe Le principe du grillage plaqué est d’être mis en place au plus près de la paroi, et de s’adapter à sa morphologie, afin de maintenir à leur place les éléments potentiellement instables. Il peut s’agir de nappes continues, ou bien ponctuelles confinant un bloc isolé. Le placage des filets est réalisé au moyen de câbles de ceinture et d’ancrages périphériques, puis on réalise une mise en tension du grillage ; cette opération n’est pas effectuée dans le cas des filets. Des ancrages intermédiaires peuvent compléter le dispositif afin d’assurer un bon placage dans la partie courante du grillage. Les grillages ou filets à câbles métalliques sont recommandés dans le cas de blocs de faibles volumes ; dans le cas de blocs rocheux importants, on aura recours à des filets plaqués type "anti-sous-marin" (ASM) : ils sont beaucoup plus résistants et peu déformables.

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2.3.3 Écrans de filets Ces ouvrages font partie de la famille des protections passives ; il peut s’agir de filet dynamique (avec frein) ou statique (sans frein). 2.3.3.1 Définition Un écran de filet est un dispositif de protection contre les éboulements rocheux, souple, dont le fonctionnement est essentiellement assuré par sa capacité à dissiper une énergie d’impact par sa propre déformation.

Photo n°12 : Écran de filet parebloc – Vue générale Un écran de filet se compose :

d’un filet : nappe formée de mailles souples, généralement métalliques ; il s’agit soit de nappes métalliques à mailles hexagonales dans le cas de blocs de faibles volumes, soit de filet type ASM (anti-sous-marin) ou équivalent dans le cas de blocs rocheux importants (plus résistants et peu déformables). On peut noter que les filets type ASM sont répartis en deux gammes, fonction du diamètre des câbles et diamètre des mailles.

Les mailles larges sont parfois doublées par un filet à mailles plus resserrées pour stopper des petits blocs.

de supports au filet, permettant de maintenir les filets déployés et parfois également à transmettre les efforts au sol (poteaux).

de dispositifs de transmission des efforts au sol, assurant ou non une fonction de fusible en cas de dépassement de la capacité nominale de l’écran : haubans, câbles de rives.

de dispositifs dissipateurs d’énergie, dans le cas des filets dynamiques.

ellement intercalés entre l’écran et l’ancrage, permettent e préserver l’intégrité de l’ancrage.

2.3.3.2 Principe Le principe d’un écran de filet est de stopper des blocs grâce aux déformations de l’écran, puis grâce à des éléments spécifiques de dissipation (freins) et enfin par la transmission des efforts dus à l’impact vers le sol au moyen des ancrages. En cas de dépassement de la capacité de l’écran, les systèmes fusibles éventud

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Conformément à la Norme NF P 95-308 – Écrans de filets de Décembre 1996, on définit un écran par sa capacité nominale : l’énergie que celui-ci peut absorber au point d’impact d’un bloc en mouvement, de masse volumique comprise entre 2 200 kg/m3 et 3 200 kg/m3. On distingue 9 classes, correspondant à des capacités nominales croissantes de 12,5 à 5 000 kJ. Leur conception est généralement modulaire, ce qui permet une plus grande souplesse lors de leur installation mais surtout de préserver la majorité de l’écran lorsqu’une partie est soumise à un choc dépassant sa capacité. Pour ces ouvrages, les ancrages sont utilisés pour la fixation des haubans et des câbles de rives ; les efforts à reprendre sont généralement de l’ordre de 10 à 20 tonnes. Les écrans de filets peuvent présenter un double fonctionnement pour la dissipation d’énergie :

par absorption d’énergie : comportement élastique, par dissipation d’énergie cinétique par friction : comportement plastique.

Figure 6 : Écran de filet parebloc – D’après NF P 95-308 2.3.4 Confortement par clouage au rocher

m3) fait appel à une caractérisation du site et à une méthodologie de se largement le cadre du présent guide.

t une technique qui consiste à reporter le poids au moyen d’armatures scellées constituant

Généralement, on l’utilise pour des blocs déjà instables, mais on a également recours à cette teprofrenforcement et présenter un caractère régressif.

Ces ouvrages font partie de la famille des protections actives. On ne s’intéresse ici qu’au cas des chutes de blocs mobilisant des volumes de l’ordre de dizaines à centaines de m3. En effet le confortement de zones soumises à des phénomènes

’écroulements massifs mettant en jeu des volumes beaucoup plus importants (de l’ordre de la ddizaine de milliers de confortement qui dépas 2.3.4.1 Définition

e confortement par clouage au rocher esLd’éléments instables vers le massif rocheux stable, des éléments de renforcement.

chnique de façon préventive lorsque l’on a par exemple procédé à un talutage, à un re-ilage ou à des purges, afin de se prémunir d’un phénomène qui pourrait survenir sans

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2.3.4.2 Principe e principe du confortement par clouage est de mobiliser des efforts de traction et de

cisaillement au sein du clou, mais également d’augmenter la résistance au cisaillement de la discontinuité qui découpe la masse instable. Les éléments de renforcement sont constitués par :

des ancrages actifs, dont seule la partie située dans le massif stable est scellée, puis mise en tension ;

des ancrages passifs, généralement constitués par des armatures type barre mises en place dans un forage au rocher, puis scellées sur toute leur longueur avec divers produits (coulis, mortier, résine).

On utilise couramment des longueurs de 2 à 12 m, pour des diamètres d’armatures de 20 à 50 mm mis en place dans des forages de diamètres 40 à 100 mm.

L

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2.4 Ouvrages de protection contre les glissements superficiels

de terrain en sols meubles et de faible ampleur

Photo n°13 : Glissement de terrain superficiel - Exemple Dans le domaine de la stabilisation de pentes instables, la mise en œuvre d’éléments résistants s’impose régulièrement comme une méthode pertinente, car elle ne nécessite pas d’opérations de re-profilage du site (déblais et/ou remblais), et les délais d’exécution sont réduits en regard de méthodes plus traditionnelles telles que les terrassements ou les drainages. Ces éléments résistants se regroupent en trois catégories principales :

Des ouvrages de soutènement rigides (mur poids, mur ancré) et souples (remblais renforcés par éléments souples ou rigides, murs cellulaires, gabions, etc.…).

Les pieux (passifs) et les tirants d’ancrages (actifs), qui sont des éléments de renforcement rigides.

Les clous et micropieux, qui sont des éléments de renforcement souples.

Seules les techniques des pieux, des clous et des micropieux sont présentées ci-dessous. Les autres techniques ne font généralement pas appel à des techniques d’ancrages passifs telles qu’évoquées dans le présent guide avec la spécificité "Montagne et protection contre les risques naturels" ; des ancrages passifs sont parfois associés aux ouvrages de soutènement, mais sans constituer l’élément principal de leur fonctionnement. De plus, ces techniques sont largement présentées dans la littérature, et font généralement l’objet de normes.

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2.4.1 Confortement par clouage et micropieux Ces ouvrages font partie de la famille des protections actives. 2.4.1.1 Principe Le principe de ces renforcements est de mobiliser des efforts de traction et de cisaillement dans les armatures (et de flexion dans une moindre mesure), ce qui nécessite des déplacements entre le sol d’ancrage et l’élément. On peut distinguer :

le confortement d’un horizon instable par reprise des efforts déstabilisants par les inclusions et leur transmission au substratum sous-jacent ;

le confortement "en masse" d’un horizon instable, par compensation d’une partie des efforts moteurs.

2.4.1.2 Conception générale On distingue plusieurs types d’armatures :

les barres pleines (type HA, ou équivalent) généralement en diamètre Ø 28 à 50 mm et mises en œuvre dans des forages réalisés préalablement en diamètre Ø 75 à 150 mm ;

les clous auto-forants, l’armature étant constituée par une barre creuse utilisée comme tige de forage, munis de taillants permettant des forages en diamètre Ø 75 à 135 mm ;

les tubes "pétroliers", en diamètre plus important (de faible épaisseur).

es inclusions type clous et micropieux met en

ut imposer au sol,

ou, la résistance à la flexion du clou.

es ouvrages font partie de la famille des protections actives.

ge et l’élément. C’est le as de figure rencontré généralement pour les glissements de terrain.

on à ce que leur résistance à la flexion augmente le coefficient de écurité global du massif.

es pieux présentent classiquement des diamètres compris entre Ø 200 et Ø 800 mm.

sol par des inclusions type pieux mettent en jeu de

la pression maximale que le pieu peut imposer latéralement au sol.

L’amélioration et l ‘effet de renforcement du sol par d

jeu quatre critères relatifs à l’interaction sol-clou : la pression maximale que le clou pe le frottement latéral limite sol-clou, la résistance au cisaillement du cl

2.4.2 Confortement par pieux C 2.4.2.1 Principe Le principe de ces renforcements est de mobiliser des efforts de flexion et de cisaillement dans les armatures, ce qui nécessite des déplacements entre le sol d’ancrac 2.4.2.2 Conception générale Le dimensionnement d’un renforcement par pieux consiste à déterminer la cinématique des déplacements le long de la surface de rupture, et d’en déduire la géométrie des pieux (maillage, longueur, diamètre) de façs L L’amélioration et l’effet de renforcement du

ux critères relatifs à l’interaction sol-pieu : la résistance à la flexion et au cisaillement du pieu,

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2.5 Ouvrages de protection contre le transport de neige par le vent

2.5.1 Barrière à neige (ou barrière à vent) Ces ouvrages font partie de la famille des protections actives. 2.5.1.1 Définition La barrière à neige, ou barrière à vent, est un ouvrage linéaire agissant sur l'écoulement du vent pour modifier le dépôt de la neige.

Photo n°14 : Barrière à neige – Vue générale 2.5.1.2 Principe Le passage de l’air est largement perturbé au travers de la barrière. Un sillage du vent est créé derrière elle. Ce ralentissement favorise le dépôt de neige. Cette action est utilisée :

pour réduire le dépôt de la neige dans un endroit inapproprié en déposant préalablement la neige transportée par le vent dans un secteur proche réputé sans problème :

• à proximité d’une zone de départ d’une avalanche pour effectuer un dépôt dans une zone a priori plus sure (moins pentue) ;

• à proximité d’une voie de circulation pour limiter les accumulations et les congères (amas de neige entassés par le vent) ;

pour réduire, voire supprimer, les corniches dont la rupture est souvent cause d’avalanches,

pour accumuler de la neige dans un endroit souhaité ; par exemple sur un secteur de piste érodé par le vent.

on efficacité est quasi nulle si le vent est orienté selon sa ligne d’implantation. S

2.5.1.3 Conception générale

Une barrière à neige se compose :

d’un tablier (nappe ajourée) vertical ou incliné, souvent constitué de traverses horizontales ;

d’une console support transmettant aux dispositifs d’ancrage les sollicitations du tablier, nforçant l’appui latéralement,

d’une garde au sol vide entre le sol et le tablier.

souvent formée par des piliers et des montants re

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2.5.2 Vire-vent Ces ouvrages font partie de la famille des protections actives. 2.5.2.1 Définition Un vire-vent est un ouvrage ponctuel agissant sur l’écoulement du vent pour modifier la qualité de la neige et renforcer localement la stabilité du manteau neigeux.

Photo n°15 : Vire-vents - Vue générale 2.5.2.2 Principe Le passage de l’air est largement perturbé autour du tablier plein du vire-vent : ceci crée l’écoulement d’air et donne naissance à des tourbillons érodant localement, souvent jusqu’au sol, le manteau neigeux. Renouvelés selon une ligne, ils créent une chaîne où le manteau neigeux est solidement ancré ; ils luttent ainsi contre l’extension de zone de départ d’avalanche et contre l’accumulation locale d’une forte quantité de neige (congères, corniche). 2.5.2.3 Conception générale Un vire-vent se compose :

d’un tablier sub-vertical souvent plein, souvent constitué de planches de bois, de forme trapézoïdale (grande base en haut),

d’une console formée par des piliers,

d’une garde au sol vide entre le sol et le tablier.

e tablier peut se composer de 2 panneaux verticaux croisés. L Les vire-vents peuvent être utilisées :

en terrain rocheux, en terrain meuble ou éboulis.

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2.5.3 Toit-buse Ces ouvrages font partie de la famille des protections actives. 2.5.3.1 Définition Un toit-buse est un ouvrage plutôt linéaire agissant sur l’écoulement du vent pour déplacer un dépôt de la neige. 2.5.3.2 Principe La section de passage de la tranche d’air proche du sol est diminuée par un panneau plein incliné vers le bas ; le vent est accéléré : la neige transportée va se déposer beaucoup plus loin ce qui atténue la formation de plaque sur le versant proche plus raide. Le panneau est souvent composé d’un platelage de bois.

Photo n°16 : Toits-buse – Vue générale

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2.6 Ouvrages de protection contre l’érosion 2.6.1 Banquettes grillagées clouées Les banquettes grillagées font partie de la famille des protections actives. 2.6.1.1 Définition Une banquette grillagée est constituée par un dispositif de jambes de forces haubanées sur piquets d’ancrages, qui supporte un grillage métallique de soutien ; ce grillage est associé à un second grillage de rétention à mailles fines qui est replié en partie basse pour former un bavolet. Un géotextile peut compléter ce dispositif, il est plaqué à l’amont des 2 grillages pour confiner les matériaux de remplissage permettant l’atterrissement. Ces banquettes présentent généralement une hauteur de 0,50 m.

Photo n°17 : Banquette grillagée - Vue générale 2.6.1.2 Principe Les banquettes grillagées sont généralement utilisées pour fixer des terrains soumis à une érosion, et parfois également en protection paravalanche dans le but d’augmenter la rugosité du sol et donc de diminuer le risque de déclenchement de coulées. La banquette grillagée peut être associée à des opérations de reboisement. 2.6.1.3 Conception générale Une banquette grillagée clouée se compose :

de jambes de forces, constituées par exemples par des fers en T,

de piquets d’ancrages,

d’un grillage de soutien, type gabion simple nappe double torsion , fil 27/10e, maille 60x80,

d’un grillage de rétention, type triple torsion galvanisé après tissage, fil 7/10e, maille 13 mm,

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d’un géotextile, type anti-contaminant,

de haubans, type fil galvanisé.

Figure 7 : Banquette grillagée clouée

2.7 Ouvrages et ancrages spécifiques Des matériels de chantier particuliers font également appel à des ancrages, ils sont par exemple utilisés dans le cadre de la réalisation des ouvrages précédents, mais également dans le cadre de l’entretien et de l’exploitation de forêt : treuils, appareils de levage, appareils de ransport, etc. t

En ce qui concerne les matériels de levage, il convient de se reporter aux réglementations spécifiques, notamment :

Instruction DRT N° 99-7 du 15/06/99, sur l’utilisation des équipements de travail.

Arrêté du 09/06/93, fixant les conditions de vérification des équipements de travail utilisés pour le levage, l’élévation des postes de travail ou le transport en élévation de personne.

En ce qui concerne les amarrages au rocher utilisés en alpinisme et en escalade, on se reportera également aux réglementations spécifiques, en particulier :

Norme NF EN 959 de Décembre 1996 - Amarrages pour le rocher – Exigences de sécurité et méthodes d’essai – Équipement d’alpinisme et d’escalade.

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3 FAMILLES DE SOLS ET CARACTÉRISTIQUES GÉOTECHNIQUES

La détermination du contexte géologique et des caractéristiques géotechniques des terrains est prépondérante dans les choix du type d’ancrage et de ses caractéristiques géométriques. Généralement la résistance de l’ancrage est davantage limitée par la nature du terrain que par le type d’ancrage (le cas des pieux explosés constituent parfois une exception, puisque leur résistance peut être limitée par le produit de scellement). Les caractéristiques des deux grandes familles de terrains, sols et roches, conditionnent fortement le choix de la technique d’ancrage. Selon la norme XP P 94-010 – Glossaire géotechnique – Définitions, notations, symboles de Décembre 1996, leurs définitions sont :

sol : agglomérat naturel provenant de l’altération des roches et constitué : • de particules solides séparables par trituration sous l’eau provenant soit :

- de la désagrégation des roches par altération mécanique ou chimique sous l’effort d’agents naturels,

- de la décomposition d’organismes végétaux ou animaux, - d’une activité industrielle ;

• de fluides interstitiels : eau, air, gaz, etc.

Le terme "sol" désigne également le nom générique pour l’ensemble des sols et des roches.

roche : agrégat de minéraux qui ne peut être fragmenté ou désagrégé par un cycle de mouillage ou de séchage.

En pratique :

Le sol est un matériau granulaire, constitué de trois phases : • une phase solide, les grains, constituant le squelette, • une phase liquide, l’eau, • une phase gazeuse, l’air, constituant les vides lorsque le sol n’est pas saturé en eau.

On peut distinguer les sols des roches par la cohésion, entendue comme l’ensemble des forces de liaison entre les constituants qu’il faut surmonter pour casser leur structure.

3.1 Sols superficiels Les formations constituant la croûte supérieure de l’écorce terrestre subissent l’action de tous les mécanismes et agents d’érosion au contact de l’atmosphère ; cette action entraîne leur transformation en un manteau d’altération formé de roches plus ou moins altérées et présentant des caractéristiques différentes de leurs roches originelles ; ces phénomènes d’altération peuvent être successifs dans l’histoire géologique d’un massif, c’est pourquoi des formations

on altérées peuvent recouvrir et masquer des formations altérées antérieurement. n Le résidu d’altération des roches peut subir des phénomènes de transport et de dépôt, ou rester

n place, et constituer des formations superficielles. e Afin d’unifier la description des particules constituant les sols meubles en fonction de leurs

imensions, nous rappelons la classification d’Atterberg : d

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Tableau 1 : Particules du sol en fonction de leurs dimensions

Description Dimensions

Enrochements > 200 mm Cailloux 200 mm – 20 mm Graviers 20 mm – 2 mm

Sable gros 2 mm – 0,2 mm Sable fin 0.2 mm – 0,02 mm

Limon 20 µ – 2 µ Argile 2 µ – 0,2 µ

Ultrargile < 0,2 µ On peut distinguer :

les sols grenus, dont les grains ont un diamètre supérieur à 20 µ, les sols fins, dont les grains ont un diamètre inférieur à 20 µ.

Le tableau ci-après présente à titre indicatif quelques paramètres mécaniques des sols : compacité (traduite par la valeur de la pression limite Pl mesurée au pressiomètre Ménard), angle de frottement effectif Ø’, cohésion effective C’, et poids volumique humide γh. Il s’agit de valeurs moyennes, à n’utiliser qu’à titre indicatif au stade des études préliminaires d’un projet et uniquement pour des pré-dimensionnements. Seules des investigations détaillées et l’expérience des géotechniciens permettent de prendre en compte les conditions de site et l’historique des contraintes et déformations qu’a pu connaître le sol ; ces facteurs pouvant faire varier les caractéristiques mécaniques du sol dans de larges proportions (plus de 100 %).

Tableau 2 : Caractéristiques physiques du sol en fonction de la nature de sol

Nature de sol Pression limite Pl (MPa)

Angle de frottement

effectif Ø’ (°)

Cohésion effective C’

(kPa)

Poids volumique humide γh

(kN/m3) Éboulis de pierre (> 2.0 ) 40 à 45 0 ~19 Graviers et galets

compacts > 1.5 ~35 0 ~20

Sables et graviers moyens 0.5 à 1.5 ~30 0 ~19

Sables lâches < 0.5 ~25 0 ~19

Limons sableux 0.5 à 1.5 20 à 25 ~5 ~19

Limons argileux < 0.5 12 à 18 5 à 10 ~18

Argile raide > 0.8 12 à 18 15 à 25 ~20

Argile moyenne 0.3 à 0.8 ~15 10 à 15 ~20 Marne raide et marno-calcaire > 1.0 20 à 30 ~50 ~20

Marne < 1.0 ~15 ~25 ~20 En compléments de ces indications, on peut se reporter à la norme XP P 94-011 – Description, identification, dénomination des sols – Terminologie – éléments de classification d’août 1999 : elle définit les termes employés et les paramètres caractéristiques mesurés à partir d’essais normalisés, en précisant les critères utilisés pour décrire, identifier et dénommer les sols.

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3.2 Roches 3.2.1 Introduction La connaissance du comportement d’un massif rocheux nécessite tout d’abord de préciser les éléments suivants :

la minéralogie des roches, l’anisotropie de ses caractéristiques, les caractéristiques mécaniques.

Tout d’abord, en ce qui concerne la minéralogie, il convient de préciser la teneur en quartz (SiO2) qui est un des minéraux les plus résistants et les plus abrasifs (7 sur l’échelle de dureté de Mohs qui comporte 10 degrés). Cette information sera particulièrement importante pour estimer les rendements des opérations de foration et l’usure des outils (taillants). Il faut également définir la teneur en argiles, qui est à l’origine de comportements singuliers : gonflements, écaillage, etc. L’altérabilité des faciès dépend principalement de la minéralogie. En phase provisoire, à court terme (c’est-à-dire en phase travaux généralement), on s’intéressera essentiellement au comportement à court terme des roches. En revanche, l’altérabilité devra être soigneusement évaluée afin de définir le comportement à long terme du massif rocheux. On note que certaines roches présentent un caractère soluble ; c’est la cas des roches calcaires à long terme (échelle des temps géologique), en particulier lorsqu’elles sont au contact de gaz carbonique ou d’acides humiques. Mais c’est surtout le cas du gypse, à court terme (échelle des temps humaine) dont la présence est fréquente dans les Alpes. Ensuite, on s’intéresse à l’isotropie ou plutôt à l’anisotropie du massif : en effet, la plupart des massifs sont anisotropes, c’est-à-dire que leurs caractéristiques ne sont pas identiques dans toutes les directions. Cette anisotropie résulte de différents facteurs ayant affecté le massif rocheux au cours de son évolution, car celui-ci a une mémoire des déformations subies sous des champs de contraintes divers : phénomènes sédimentaires (empilement de couches), fracturation tectonique, etc. Enfin, il est nécessaire de définir les caractéristiques mécaniques du massif rocheux, qui sont fonction des caractéristiques intrinsèques de la matrice rocheuse proprement dite mais aussi de sa fracturation et de son altération. Ces paramètres sont généralement suffisants pour le dimensionnement d’ancrages de faible longueur, lorsque la seule connaissance de la matrice de la roche est mise en jeu (cas de la pose de grillages plaqués ou filets pendus par exemple). En revanche, dans le cas où l’on s’intéresse au comportement à plus grande échelle (confortement par clouage), ils doivent être complétés par la détermination des discontinuités du massif rocheux.

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3.2.2 Les différentes familles de roches Nous proposons ci-dessous une présentation succincte des différentes familles de roches : les roches éruptives, les roches sédimentaires et les roches métamorphiques. 3.2.2.1 Les roches éruptives On distingue les roches plutoniques, qui ont subi une cristallisation lente en profondeur, des roches effusives. 3.2.2.1.1 Les roches plutoniques Il s’agit principalement des Granites, Diorites (ou Grano-Diorite), Gabbros. Lorsque ces roches sont saines, elles sont compactes, résistantes et abrasives, et ont un comportement fragile (cassure nette). Ce sont des roches peu déformables. En revanche elles contiennent des feldspaths, des micas et des amphiboles qui se transforment en argile par altération.

Tableau 3 : Caractéristiques physiques indicatives des roches plutoniques saines

Roches plutoniques

Résistance à la compression simple Rc (MPa) 120 à 280 Résistance en traction Rt ( MPa) 40 à 70

Module élastique réversible Er (GPa) > 20 Poids volumique γ (kN/m3) 27

3.2.2.1.2 Les roches volcaniques ( effusives) Il s’agit quasi exclusivement des basaltes : coulées basaltiques et rhyolites. Les coulées basaltiques sont stratifiées, elles présentent des épaisseurs décimétriques à décamétriques ; entre ces coulées, on observe généralement des matériaux pulvérulents, des scories par exemple. Elles sont fréquemment parcourues par un réseau intense de discontinuités. Le basalte est une roche très résistante, avec un comportement fragile, elle est moins abrasive que le granite car ne contenant pas de quartz. Les Rhyolites sont des laves très riches en quartz, abrasives, parfois friables mais peu altérables.

Tableau 4 : Caractéristiques physiques indicatives des roches basaltiques saines

Basaltes

Résistance à la compression simple Rc (MPa) 100 à 500 Résistance en traction Rt ( MPa) 6 à 12

Module élastique réversible Er (GPa) > 30 Poids volumique γ (kN/m3) 27,5 à 30

3.2.2.2 Les roches sédimentaires Il existe de nombreux types de roches sédimentaires. Leur mode de dépôt est variable et lié au relief, mais il est toujours en strates. Ces roches proviennent de l’évolution plus ou moins importante d’un sédiment : matière minérale ou organique à l’état de débris ou solution, transportée puis déposée en milieu généralement subaquatique ou parfois subaérien. On se limite ici à présenter les roches carbonatées et siliceuses qui font partie de la famille des roches sédimentaires chimiques et biochimiques, sans traiter le cas des évaporites, roches phosphatées, ferrifères et mangasénifères.

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Nous pouvons également citer deux autres types de roches sédimentaires, à savoir : les roches détritiques terrigènes (rudites, arénites, lutites) et les roches détritiques organogènes (charbons, roches naphta-bitumineuses et kéra-bitumineuses). 3.2.2.2.1 Les roches carbonatées Il s’agit principalement des calcaires, mais aussi des craies, des calcaires dolomitiques et des dolomies (présence de dolomite (CO3)2 Ca Mg). Le calcaire est une roche carbonatée contenant au moins 50 % de calcium CO3Ca, qui provient de la décomposition des roches éruptives ou métamorphiques, et plus particulièrement de leurs silicates calciques. La précipitation et le transport du CO3Ca sont réalisés par plusieurs mécanismes, à savoir :

actions biochimiques, actions chimiques, actions mécaniques.

Tableau 5 : Caractéristiques physiques indicatives des calcaires durs sains

Calcaires durs

Résistance à la compression simple Rc (MPa) 50 à 100 Résistance en traction Rt ( MPa) 5 à 10

Module élastique réversible Er (GPa) 30 à 50 Poids volumique γ (kN/m3) 16 à 27

3.2.2.2.2 Les roches siliceuses Il s’agit principalement des grès et des quartzites, formés à partir de sables cimentés chimiquement et minéralogiquement. La silice est le principal constituant de ces roches, elle est transportée soit sous forme de solution colloïdale, soit sous forme d’une solution de Si(OH)4. Les quartzites sont dures et abrasives. Elles sont néanmoins fragiles. L’eau peut constituer un important facteur de leur altération.

Tableau 6 : Caractéristiques physiques indicatives des roches quartzites saines

Quartzites

Résistance à la compression simple Rc (MPa) 50 à 300 Résistance en traction Rt ( MPa) 20 à 30

Module élastique réversible Er (GPa) 50 à 80 Poids volumique γ (kN/m3) 23 à 27

La molasse est également une roche siliceuse, elle présente des constitutions très variables.

Tableau 7 : Caractéristiques physiques indicatives des molasses saines

Molasses

Résistance à la compression simple Rc (MPa) 2 à 100 Résistance en traction Rt ( MPa) 1,5 à 6

Module élastique réversible Er (GPa) 1 à 40 Poids volumique γ (kN/m3) 16 à 29

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3.2.2.2.3 Les roches silico-alumineuses Il s’agit principalement des argiles et des marnes, qui sont des roches tendres, et imperméables (sans préjuger de l’effet de la fissuration) ; c’est leur teneur en carbonate qui conditionne leur dureté et leur résistance. On définit les marnes par leurs pourcentages en argile et en carbonate :

35 ≤ % argile ≤ 65 35 ≤ % carbonate ≤ 65

Le comportement à l’eau des argilites et des marnes peu carbonatées dépend de la natures des minéraux argileux et de leur teneur en éléments sableux et limoneux.

Tableau 8 : Caractéristiques physiques indicatives des marnes saines

Marnes

Résistance à la compression simple Rc (MPa) 3 à 20 Résistance en traction Rt ( MPa) 6

Module élastique réversible Er (GPa) 55 à 100 Poids volumique γ (kN/m3) 21 à 25

3.2.2.2.4 Les roches détritiques Il s’agit principalement des pélites, des grès et des conglomérats, formés à partir de grains liés par un ciment (par ordre croissant de la taille de leurs grains). Les pélites sont des grès très fins présentant parfois une importante fraction argileuse, en bancs assez minces. Dans les conglomérats, on distingue les poudingues constitués d’éléments arrondis cimentés, et les brèches constituées d’éléments anguleux cimentés. Les caractéristiques de ces roches sont fonction de l’origine minéralogique des éléments qui les composent. 3.2.2.2.5 Les roches salines (solubles) Il s’agit principalement du gypse, plus précisément de l’anhydrite qui s’hydrate en gypse, ce dernier étant soluble :

SO4Ca + 2H2O → SO4Ca,2H2O Anhydrite + Eau → Gypse

Si on rencontre l’anhydrite en profondeur au sein des massifs, le gypse est présent exclusivement dans la frange superficielle des massifs car il y a nécessité d’une réhydratation. Si l’anhydrite présente généralement de bonnes caractéristiques mécaniques, celles du gypse sont plus variables. De plus, il est important de noter que l’eau qui circule au travers d’une formation gypseuse est séléniteuse, chargée en sulfates, donc elle présente un fort pouvoir de corrosion des bétons (il est alors nécessaire d’utiliser des adjuvants spéciaux ou des résines). 3.2.2.3 Les roches métamorphiques Les roches métamorphiques sont issues de la transformations des autres roches (éruptives et sédimentaires) sous l’effet d’augmentations de la pression, de la température et des déformations en profondeur. Ces roches gardent alors des caractères des roches originelles, mais elles sont structurellement réorganisées. Le phénomène de métamorphisme intervient lorsque des modifications thermiques et dynamiques se produisent. C’est par exemple le cas lors de la formation d’une chaîne de montagne. Ces roches présentent une anisotropie marquée, appelée schistosité ou foliation.

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38

Les roches métamorphiques sont :

soit massives : gneiss, amphibolites, quartzites, marbres, etc. soit schisteuses : schistes, micaschistes, ardoises, etc.

3.2.3 L’effet des discontinuités du massif rocheux En mécanique des roches, le terme « discontinuité » est employé pour désigner toute interruption physique de la continuité du massif : fractures, diaclases, plans de stratification et de litage, de foliation, de schistosité, ainsi que les failles, etc. Ces discontinuités correspondent généralement à des zones de résistance à la traction très faible ou nulle dans la direction perpendiculaire à leur plan. La description des discontinuités d’un massif rocheux nécessite la connaissance de plusieurs caractéristiques :

l’orientation de chaque discontinuité, traduite par son pendage : il est porté par la ligne de plus grande pente du plan et orienté dans le sens descendant ; on le désigne par l’angle du vecteur pendage avec l’horizontale, et l’azimut de la direction du vecteur pendage par rapport au nord,

la densité des discontinuités du massif,

l’organisation de ces discontinuités en famille, c’est-à-dire présentant des surfaces sensiblement parallèles,

l’ouverture de ces discontinuités, c’est-à-dire la distance séparant les épontes de la discontinuité,

la persistance de la continuité, c’est-à-dire sa continuité dans l’espace,

le remplissage de la discontinuité.

la morphologie des épontes,

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39

3.3 Paramètres d’identification des sols et des roches Tableau 9 : Valeurs usuelles des principaux paramètres d’identification des sols

(d’après la norme NF P 06-013)

Roc

hers

sai

ns e

t cr

aies

dur

es

Roc

her a

ltéré

ou

frac

turé

Sols

gra

nula

ires

com

pact

s

Sols

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nula

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moy

enne

men

t co

mpa

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Sols

gra

nula

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lâch

es

Sols

coh

éren

ts :

argi

les

et

mar

nes

dure

s

Sols

coh

éren

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moy

enne

men

t co

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tant

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aies

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Sols

coh

éren

ts

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s : a

rgile

s m

olle

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vas

es,

et c

raie

s al

téré

es

Pénétromètre statique :

résistance (MPa) - - > 15 5 à 15 < 5 > 5 1,5 à 5 < 1,5

SPT (nombre de coups) - - > 30 10 à 30 < 10 - - < 2

Module pressiométrique

EM (MPa) > 100 50 à 100 > 20 6 à 20 < 6 > 25 5 à 25 < 5

Pression limite pl (MPa) > 5 2,5 à 5 > 2 1 à 2 < 1 > 2 0,5 à 2 < 0,5

Résistance compression simple (MPa)

> 10 1 à 10 - - - > 0,4 0,1 à 0,4 < 0,1

Densité relative (%) - - > 60 40 à 60 < 40 - - -

Indice de compression - - - - - < 0,02 0,02 à 0,1 > 0,1

Vitesse des ondes de cisaillement

(m/s) > 800 300 à

800 > 400 150 à 400 < 150 > 400 150 à 400 < 150

Vitesse des ondes longitudinales

sous nappe (m/s) - - > 1800 1500 à

1800 < 1500 - - < 1500

Vitesse des ondes longitudinales

hors nappe (m/s) > 2500 400 à

2500 > 800 500 à 800 < 500 > 1800 1000 à

1800 < 500

3.4 L’effet de l’eau L’eau peut avoir trois principaux effets sur les sols et les roches, qui peuvent se cumuler :

une action mécanique, statique ou dynamique, une action chimique : l’eau peut dissoudre et oxyder les sols et les roches, une action minéralogique : les phénomènes d’hydratation.

La présence de zones affectées par d’importantes venues d’eau (talwegs par exemple) peut conduire à déplacer légèrement les ouvrages car la capacité des ancrages peut être diminuée.

Page 40: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

40

3.5 Méthodes et moyens d’investigations La qualité et la pertinence des reconnaissances géologiques et géotechniques doivent permettre de réduire les difficultés fréquemment rencontrées lors de la réalisation d’ancrages :

choix du type d’ancrage et de sa capacité, usure du taillant en technique auto-forant en présence de blocs ou terrains abrasifs, surconsommation de coulis d’injection, adaptation de la puissance moyens des moyens de foration, tenue des parois du forage en terrains meubles.

Dans le cadre de la protection contre les risques naturels en montagne, la réalisation des ancrages met généralement en jeu soit des formations meubles diversifiées recouvrant un substratum rocheux à plus ou moins faible profondeur, soit directement le rocher. Une reconnaissance géologique du site devrait donc systématiquement être engagée pour qualifier le contexte de réalisation des ouvrages et ainsi le type et le dimensionnement des ancrages. Pour la réalisation d’un faible linéaire d’ouvrages (cas le plus fréquent), il n’est généralement pas pertinent d’affiner ces observations géologiques de terrain, tant du point de vue économique que technique. En revanche, la réalisation de grands linéaires d’ouvrages justifie la mise en œuvre de moyens de reconnaissance plus précis, qui permettront notamment de mieux qualifier les différents types d’ancrages complémentaires qui devront être mis en œuvre : ancrages au rocher, en sols meubles, profondeur d’ancrage, etc. Il est encore trop fréquent de constater que des projets conséquents intégrant des travaux d’ancrages sont démarrés sans que l’entreprise n’ait connaissance de ces paramètres essentiels. Ces moyens de reconnaissances peuvent être les suivants : prospections géophysiques, prélèvements d’échantillons pour identification, et sondages géotechniques. Les essais préalables sont utilisés comme moyen d’investigation avant la conception du projet. 3.5.1 Reconnaissances géologiques La reconnaissance géologique doit intégrer différentes étapes, chronologiquement :

Consultation de la carte géologique au 1 / 50 000ème. Ce document fournit une bonne approche globale. Il doit cependant être utilisé avec prudence car il résulte d’une interprétation des affleurements, en liaison avec une géométrie et une stratigraphie probables, mais masqués par la végétation ou par les terrains de couverture superficielle.

Consultation des photos aériennes, surtout dans le cas de projets importants et en particulier lorsque le phénomène étudié s’étend sur une grande superficie.

Levés géologiques de terrain, spécifiques à la réalisation des ouvrages mais surtout des ancrages, avec pour principaux objectifs la description :

• des affleurements, • de la structure des roches,

failles, diaclases, etc., • des discontinuités, telles que les• des indices hydro-géologiques.

Levés hydro-géologiques et hydrologiques de surface, avec : • relevé des suintements, source

iltration, s, puits, etc.

e la façon la plus exhaustive possible, les événements géologiques connus sur le secteur.

• relevé des zones d’inf• présence de talweg, • forme et taille du bassin versant.

Enquête historique de proximité, afin de recenser d

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41

3.5.2 Prospections géophysiques Compte tenu du contexte géologique et géotechnique le plus fréquemment rencontré dans le cadre de la réalisation de ces ouvrages en montagne, la mise en œuvre de prospections géophysiques peut permettre de compléter les levés géologiques de surface par les informations qualitatives et / ou quantitatives suivantes :

épaisseur des terrains de couverture (éboulis notamment) par rapport au toit du substratum rocheux,

présence d’une fraction argileuse dans les terrains de couverture, état d’altération de la frange superficielle du rocher, présence d’eau, etc.

Les deux principales méthodes adaptées au contexte géologique et aux objectifs fixés sont :

la méthode sismique réfraction terrestre, la méthode électromagnétique.

3.5.2.1 La méthode sismique réfraction terrestre (ou profil sismique) 3.5.2.1.1 Principe Le principe de la sismique réfraction terrestre est de mesurer des temps de trajet dans les matériaux d’une impulsion mécanique de compression entre une source sismique (explosif dans le cas présent car l’efficacité d’une chute de poids est trop faible) et des récepteurs (géophones dans le cas présent) placés au sol, pour des distances croissantes entre impulsion et récepteur.

Photo n°18 : Sismique réfraction – Vue générale La géométrie du dispositif, c’est-à-dire l’intervalle entre les récepteurs et la longueur totale, est adaptée en fonction des objectifs à atteindre.

Page 42: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

42

3.5.2.1.2 Résultat Le résultat fourni par cette méthode est la description des couches du sous-sol (coupe verticale) individualisées par leur épaisseur et leur vitesse d’ondes mécaniques de compression longitudinales (onde P).

Figure 8 : Sismique réfraction - Exemple de résultat 3.5.2.1.3 Conditions d’application Cette méthode est applicable pour la reconnaissance du sous-sol lorsqu’il présente une distribution des vitesses sismiques (onde P) croissante avec la profondeur. Cette configuration est généralement celle rencontrée dans le contexte géologique de la réalisation des ancrages en montagne. La profondeur d’investigation est de l’ordre de 20 m maximum ; à titre indicatif, un dispositif étendu sur 50 à 100 m permet une profondeur d’investigation de l’ordre de 10 m. L’intérêt de cette prospection est qu’elle peut être mise en œuvre en site peu accessible, moyennant des opérations de portage pour les opérateurs, sachant que l’ensemble du matériel présente un poids d’environ 60 à 70 kg.

Page 43: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

43

Tableau 10 : Valeurs usuelles indicatives de vitesses d’onde mécanique de compression longitudinale (onde P) en fonction de la nature des terrains

Nature des terrains Vitesse des ondes de compression m/s

Couche aérée de surface , vase 300 à 500

Alluvions sèches : sables, éboulis 300 à 1400

Moraine 300 à 2250

Sable humide, argile alluviale 1500 à 2000

Craie 1800 à 2500

Gypse 900 à 4000

Marnes, craies tendres, schistes 2000 à 3000

Grès dures, calcaires tendres 3000 à 3500

Micaschiste 1500 à 4500

Granite sain 1500 à 5500

Calcaires compacts 3500 à 5000

Roches éruptives altérées 1500 à 3500

Roches éruptives saines 4000 à 6000 3.5.2.1.4 Approche théorique Quand on provoque un choc dans un milieu quelconque celui-ci se déforme. Cette déformation se propage de proche en proche en s'éloignant du point d'impact et en s'amortissant. L'objet de la sismique est l'étude de la propagation de ces déformations. Lorsque l’on produit un choc, trois sortes de trajets sismiques issus de E vont aboutir en M :

les trajets directs EM qui restent dans le même milieu, ou , les trajets réfléchis EAM qui restent dans le milieu mais touchent le milieu en un

seul point A, les trajets réfractés EBCM qui traversent le milieu 1, pénètrent dans le milieu puis

retraversent le milieu .

Figure 9 : Sismique réfraction – Trajets sismiques

Page 44: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

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La sismique réfraction a pour objet l'étude des trajets directs et réfractés. À partir des temps de propagation de ces trajets elle permet de dessiner la géométrie des surfaces de discontinuité et de calculer la vitesse des divers milieux (sous certaines conditions). 3.5.2.1.5 Mise en œuvre sur le terrain On dispose sur le terrain une série de géophones (12, 24 à 36 suivant la complexité du problème et la profondeur des couches) alignés et l'on enregistre les temps de parcours des ondes émises à partir de charges explosives (ou de chocs) cumulés alignés sur la série de géophones. Pour chaque tir, on trace le diagramme "temps-distance" appelé dromochronique ou hodochrome. Les vitesses des différentes couches de terrain sont déduites de ces dromochroniques. A titre indicatif, un secteur de 50 m de large pour 150 m de long pourrait être couvert avec 1 profil tous les 30 à 50 m, soit 3 à 5 profils sur 7 500 m², pour une précision de l’ordre de 10 % sur le positionnement des couches de sol. 3.5.2.1.6 Coûts et rendements

Tableau 11 : Coûts et rendements indicatifs 2002 d’une prospection sismique réfraction terrestre type sondage sismique simple

Amenée et repli du personnel et du matériel selon localisation du site

Coût journalier (1) 1 050 à 1400 € HT Rendement journalier 4 à 10 sondages Rapport de synthèse 750 à 3 000 € HT

(1) Le coût journalier intègre le dépouillement, le traitement et l’interprétation des mesures Ces coûts ne tiennent pas compte des éventuelles opérations de layonnage de la zone d’étude nécessaires à la réalisation des mesures. 3.5.2.2 La méthode électromagnétique – EM sol à émetteur mobile 3.5.2.2.1 Principe Le principe de la méthode électromagnétique est d’émettre un champ électromagnétique de fréquence imposée. Ce champ primaire (champ inducteur) est perturbé par la présence des conducteurs qui provoquent l’apparition de courants induits ; ceux-ci produisent un champ secondaire superposé au champ primaire. La comparaison du champ magnétique total reçu par le récepteur et du champ primaire permet le calcul d’une conductivité apparente. L’intérêt de cette méthode est de fournir des indications sur l’état de fracturation d’un massif rocheux, et de mettre en évidence des zones argileuses ou la présence d’eau. À titre indicatif, un dispositif type EM31 permet une investigation dans une frange 0-3 m à 0-6 m de profondeur.

Page 45: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

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Photo n°19 : Matériel électromagnétique EM 3.5.2.2.2 Résultat Le résultat fourni par cette méthode est la valeur de la conductivité (ou résistivité) pour une tranche de terrain dont l’épaisseur est fonction de l’appareillage (fréquence, distance émission - réception, configuration des bobines), et de la loi de conductivité du site étudié. Ces résultats sont présentés sur des cartes ou des profils interprétés.

2799

00

2800

00

2801

00

2802

00

2803

00

2804

00

2805

00

2806

00

2807

00

5228400

5228500

5228600

5228700

5228800

5228900

5229000

5229100

5229200

5229300

5229400

Point de mesure

Doline relevée

Sondage électrique

Point repère

TARCENAY (25)CARTE D'ISORESISTIVITE

(EM31 Mode Vertical)à l'Echelle 1/4000

SE2

SE1

SE3

0 50 100 200 300 400 500 600 800 1000 1500 2000 3000 4000 5000

résistivité (ohm.m)

extrait de la carte géologique

J4:Oxfordien et

Callovien supérieur(marnes bleues)

J2:Bathonien

calcaires compacts

J3a:Callovien inférieur

(calcaires et marnes)

J2:Bathonien

calcaires compacts

J4:Oxfordien et

Callovien supérieur(marnes bleues)

J3a:Callovien inférieur

(calcaires et marnes)

Campagne de reconnaissance légère sur 40 Ha(implantation des mesures par système GPS)permettant de préciser le contexte géologique

de la zone d'étude et donc d'optimiser les reconnaissanceslourdes (sondages destructifs, prélévements, analyses)

Figure 10 : Carte d’iso-résistivité EM – Exemple de résultats

Page 46: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

46

3.5.2.2.3 Conditions d’application Cette méthode est applicable pour la reconnaissance du sous-sol lorsqu’il présente un contraste de conductivité. Nous attirons également l’attention sur le fait que des fractures ouvertes et non remplies de matériau ne sont pas visibles avec ce type de prospection.

Tableau 12 : Valeurs courantes indicatives de résistivité (inverse de la conductivité) en fonction de la nature des terrains

Nature des terrains Résistivité (Ωm) Argiles et marnes 4 à 30

Schistes 40 à 250

Craies 100 à 300

Calcaires 100 à 3 000

Grès 500 à 10 000

Sables 30 à 10 000

Roches cristallines > 1 000 3.5.2.2.4 Approche théorique Les variations d’un champ magnétique provoqué (champ magnétique primaire Hp) par un courant alternatif dans la bobine d’un émetteur à une fréquence donnée induisent des faibles courants dans le sol. Ces courants créent un champ magnétique secondaire Hs, mesuré à l’aide d’un récepteur situé à une certaine distance de l’émetteur. On montre que la conductivité apparente Ca (en mS/m) est :

)(...24

2. Hp

HsSmfn

Co

a =

Avec n : facteur dépendant des caractéristiques de l'appareil. f : fréquence de l'émetteur (pour l'EM31: 9,8 kHz). S : la distance entre l’émetteur et le récepteur. mo : perméabilité électromagnétique du milieu.

Les courants induits en sous-sol n'affectent les terrains qu'à proximité immédiate de l'appareil (quelques mètres), le champ secondaire mesuré correspondant à la réponse de ce faisceau de courant induit. Par principe on admet que la mesure réalisée en un point donné correspond à la conductivité du sous-sol en ce point. La maille de mesure devra donc être fixée en fonction du problème posé (recherche géologique: maille de quelques dizaines de mètres). Toute variation de résistivité du sol est liée à sa nature géologique ou à son état mécanique (altération, fracturation). Ainsi, des argiles ou remblais argileux seront caractérisés par des valeurs de résistivités faibles, de l’ordre de quelques dizaines d’ohms-mètres et les grès, calcaires ou les marno-calcaires par des résistivités de plusieurs centaines d’ohms-mètres, lorsqu’ils sont massifs. 3.5.2.2.5 Mise en œuvre sur le terrain Suivant le cas, on réalise, à partir d’un maillage ou d’un profil, une mesure de résistivité tous les 2,50 m, 5 m, 10 m ou 20 m, de façon à établir une carte des résistivités apparentes du terrain superficiel. Ainsi, toute anomalie conductrice sera repérée et pourra traduire une surépaisseur de terrains argileux. Ces profils de résistivité sont essentiellement destinés à orienter l’implantation de reconnaissances mécaniques.

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47

La dimension réduite de l’appareillage et l’absence d’électrodes au sol permettent, par comparaison avec les méthodes électriques traditionnelles :

une focalisation nettement plus importante des mesures de résistivité apparentes, une mise en œuvre extrêmement rapide et donc un coût réduit.

Les résultats sont stockés sous la forme de fichiers permettant un dépouillement des mesures et leur traduction sous forme de graphique entièrement automatique, ce qui réduit d’autant le coût d’une prospection systématique. 3.5.2.2.6 Coûts et rendements

Tableau 13 : Coûts et rendements indicatifs 2002 d’une prospection électromagnétique type EM31

Amenée et repli du personnel et du matériel selon localisation du site Coût journalier (1) 900 à 1200 € HT Rendement journalier 100 à 200 stations Rapport de synthèse 750 à 3000 € HT

(1) le coût journalier intègre le dépouillement, le traitement et l’interprétation des mesures.

Ces coûts ne tiennent pas compte des éventuelles opérations de layonnage de la zone d’étude nécessaires à la réalisation des mesures. 3.5.2.3 Recommandations générales Pour de plus amples informations sur les reconnaissances géophysiques, on peut se reporter au document "Géophysique appliquée – Code de bonne pratique de Mars 1992", avec en particulier :

la partie 2 : guide d’adéquation des méthodes et techniques géophysiques aux applications concernant le sol et le sous-sol et,

la partie 3 : recueil des fiches géophysiques. 3.5.3 Prélèvements d’échantillons Compte tenu de la spécificité des conditions d’accès pour effectuer les prélèvements d’échantillons, nous mentionnons ci-dessous les deux principales méthodes, pour des sols meubles, qui présentent un compromis satisfaisant entre la qualité et la pertinence des échantillons prélevés, et la facilité de leur mise en œuvre :

Les fouilles géologiques manuelles : Cette technique rudimentaire permet de reconnaître les terrains de couverture sur une épaisseur décimétrique à métrique ; elle peut notamment permettre de positionner la profondeur du rocher sous une faible épaisseur de recouvrement, ou de préciser l’épaisseur de la zone d’altération du rocher. De plus, l’opérateur est en mesure de réaliser le prélèvement d’échantillons intacts en fond de fouille ou sur les parois, moyennant l’emploi d’outils adaptés (boîte, outils de découpe, paraffine) et une exécution soignée. Leur exécution est cependant fastidieuse, le rendement faible.

Les sondages à la tarière à main : Cette technique permet de sonder le terrain sur à 0,80 à 1,50 m au maximum (avec une tige allonge), généralement en diamètre Ø 20 à 150 mm. Cette technique permet également de reconnaître les formations superficielles et de positionner éventuellement le toit d’un horizon rocheux, altéré ou sain ; la présence de graves grossières entraîne parfois des refus prématurés.

Page 48: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

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Le rendement de cette méthode est bien supérieur à celui des fouilles géologiques du fait des faibles volumes de terrain mis en jeu ; Cependant, les échantillons ainsi prélevés sont remaniés et ne permettent pas la réalisation de certains essais d’identification au laboratoire (essais de cisaillement sur échantillon intact par exemple).

Quelle que soit la méthode utilisée, Il est parfois possible de mettre en œuvre en complément un carottier poinçonneur à paroi mince, permettant des prélèvements intacts (trousse coupante). Après exécution des prélèvements, il est impératif de les conditionner en emballages étanches et de respecter les conditions suivantes de conservation sur chantier et durant leur transport jusqu’au laboratoire : mise hors gel, pas d’exposition au soleil ni à des températures excessives, préservation vis à vis des chocs. Les échantillons prélevés sont utilisés pour :

identification visuelle, identification physique en laboratoire : granulométrie, teneur en eau, argilosité, etc. identification mécanique en laboratoire : angle de frottement, cohésion, etc.

Pour les roches, les prélèvements s’envisagent dans le cas d’instabilités importantes : il peut s’agir de sondages carottés avec prélèvements d’échantillons intacts qui seront utilisés pour :

identification visuelle, notamment orientation des discontinuités, identification mécanique : résistance à la compression et essais Franklin principalement.

En ce qui concerne les méthodes de prélèvements, on peut se reporter à la Norme XP P 94-202 – Prélèvements des sols et des roches – Méthodologie et procédures. Celle-ci présente de manière exhaustive les différentes techniques de prélèvements en fonction des objectifs recherchés. 3.5.4 Sondages géotechniques En ce qui concerne les chantiers d’ancrages de moyenne à forte ampleur, il est intéressant de compléter les investigations citées ci-dessus par des sondages géotechniques, qui apportent des informations plus précises et de façon préalable à la réalisation des forages à réaliser pour la mise en place des ancrages. En effet, les opérations de forage en phase travaux consistent principalement à perforer le terrain avec des rendements élevés, et avec des techniques ne permettant pas de reconnaître avec précision la nature de sols rencontrés. Les sondages géotechniques permettent en revanche de caractériser les terrains du point de vue mécanique avec davantage de précision, voir de prélever des échantillons peu remaniés. Voici trois techniques qui sont relativement bien adaptées au contexte montagneux :

l’essai de pénétration dynamique à énergie constante, l’essai de pénétration dynamique à énergie variable, l’essai pressiométrique Ménard.

Des techniques différentes et apportant des informations quantitatives plus fines sur les caractéristiques des terrains peuvent également être mises en œuvre lorsque le contexte du projet le nécessite et lorsque les conditions d’accès sont acceptables. On peu citer : les sondages carottés, les sondages au pénétromètre statique, les diagraphies en forage, etc. Ces techniques sont largement présentées dans la littérature.

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49

3.5.4.1 Essai de pénétration dynamique à énergie constante

L’essai de pénétration dynamique consiste à enfoncer un train de tiges filetées dans le sol munies à leur extrémité d’une pointe conique, sous une énergie de battage connue. On mesure la résistance en fonction de la profondeur.

Le principal inconvénient de cette technique, c’est la rencontre d’un niveau résistant qui entraîne le refus au battage ; il y a alors un doute sur son origine : passage très graveleux compact, rocher altéré ou rocher sain ; de plus il laisse un doute sur la présence éventuelle de zones peu résistantes sous l’horizon ayant entraîné le refus.

L’interprétation de ces sondages fournit surtout des informations qualitatives sur :

la compacité des terrains, la succession de différentes couches, la présence d’un horizon compact, la présence d’une anomalie au sein d’une

même couche.

On distingue 2 types d’essais de pénétration dynamique au sens normatif :

L’essai de pénétration dynamique type A (PDA) :

• il fournit des essais de référence et

donne des résultats quantitatifs :

Photo n°20 : Atelier de sondage pénétrométrique

Figure 11 : Pénétration dynamique type PDA - Exemple de diagramme

résistance dynamique de pointe qd ; • il fait l’objet de la Norme NF P 94-114

de Décembre 1990 ; • il nécessite d’adapter la masse du

mouton en cours de battage en fonction de la résistance du terrain, pour des masses comprises entre 32, 64, 96 et 128 kg, et d’injecter une boue de forage pour éviter des frottements parasites entre le train de tiges et le terrain ;

• le diagramme résultat représente la résistance dynamique de pointe q du sol en fonction de la profondeur.

d

La résistance dynamique qd est calculée à

artir de la formule "des Hollandais" : p

'mmm

eAHgmqd +

××

××=

d

Avec : q (Pa) : résistance dynamique de

pointe m (kg) : masse du mouton g (m.s-2) : accélération de la

pesanteur

Page 50: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

50

H (m) : hauteur de chute libre du mouton A (m2) : aire de la section droite de la pointe e (m) : enfoncement par coup m’ (kg) : masse cumulée de l’enclume, de la tige guide, des tiges, du porte-

pointe, de la pointe

L’essai de pénétration dynamique type B (PDB) : • il est utilisé pour effectuer des sondages de reconnaissance du sol et donne des

résultats qualitatifs ; • il fait l’objet de la Norme NF P 94-115 de Décembre 1990 ; • il nécessite l’emploi d’une masse de mouton constante de 64 kg, sans injection, ce qui

rend son utilisation plus aisée que le type PDA ; • le diagramme résultat représente un nombre de coups ND20 pour un enfoncement de

20 cm, en fonction de la profondeur. L’utilisation très fréquente du pénétromètre dynamique en géotechnique, l’expérience de certains utilisateurs et l’existence de corrélations empiriques avec d’autres méthodes d’investigations, permettent d’obtenir indirectement des informations quantitatives à partir de l’essai de pénétration type PDB. Elles sont à considérer avec beaucoup de vigilance. On peut citer :

• capacité portante du sol et tassement, • nature géologique du sol.

La réalisation de ces essais (type PDA et PDB) requière la mobilisation d’une sondeuse dont le gabarit est modeste, généralement montée sur roue (poids de l’ordre de 150 kg) ou sur un chenillard (poids de l’ordre de 500 kg) mais qui nécessite une piste d’accès carrossable. De plus, ces engins de chantier ne permettent pas des mises en station sur de fortes pentes. C’est pourquoi dans le cas particulier des chantiers en montagne, il peut être intéressant d’avoir recours à un pénétromètre dynamique léger, fonctionnant avec un mouton plus léger (10 à 30 kg par exemple pour des hauteurs de chutes de 0,20 à 0,50 m) qui permet des opérations de portage manuel et des mises en station sur fortes pentes. Bien que ce pénétromètre ne soit pas conforme aux deux normes citées ci-dessus, il permet d’obtenir des informations qualitatives sur la compacité des couches traversées, et de repérer par exemple le toit d’un horizon rocheux qui entraînera un refus franc (et à la sonorité particulière). 3.5.4.2 Essai de pénétration dynamique à énergie variable Le pénétromètre dynamique à énergie variable est un système portatif et léger permettant de mesurer la résistance d’un sol par battage d’un train de tiges au moyen d’un marteau manuel. L’opérateur exerce une frappe avec une vitesse variable, qui est mesurée par des capteurs, ce qui se traduit par une énergie de battage variable. L’enfoncement du train de tiges est mesuré simultanément. Les données sont enregistrées au moyen d’un système d’acquisition automatique, qui permettra leur transfert direct pour dépouillement sur ordinateur. Ce matériel a été développé pour le contrôle de compactage de tranchées pour réseaux secs et humides, et des remblais d’aménagements. Son utilisation s’est étendue à la reconnaissance de sols lorsque l’on s’intéresse à la frange 0 / 5 m environ des terrains. Le faible gabarit et le caractère portatif (environ 20 kg généralement) de ce type de matériel permet son utilisation dans tous types de conditions : accès pédestre, pentes importantes, etc. Comme pour le pénétromètre dynamique type PDA, on interprète les mesures au moyen de la formule des Hollandais, ce qui permet d’en déduire la résistance dynamique de pointe "qd" des terrains.

Page 51: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

51

Le principal inconvénient de ce matériel est sa faible énergie de battage, ce qui limite sa profondeur d’investigation et conduit à des refus prématurés lorsque l’on rencontre des matériaux très graveleux (qd > 20 / 30 MPa), par exemple des éboulis recouvrant un substratum rocheux. En revanche, il aura toute son utilité lorsque des formations superficielles meubles (limons à argiles caillouteuses) masquent un horizon plus résistant dont il importe de préciser la position du toit, notamment afin de définir le type d’ancrage à mettre en œuvre. Pour une utilisation en contrôle de la qualité de compactage, l’essai de pénétration dynamique à énergie variable fait l’objet de la Norme XP P 94-105 : Contrôle de la qualité du compactage – Méthode au pénétromètre dynamique à énergie variable – Principe et méthode d’étalonnage du pénétromètre – Exploitation des résultats – Interprétation. 3.5.4.3 Essai pressiométrique Ménard L’essai pressiométrique consiste à introduire dans un forage, réalisé au préalable, une sonde dilatable latéralement grâce à une pression d’eau ; celle-ci est réglée depuis la surface du sol par l’opérateur au moyen d’un contrôleur pression – volume permettant de faire varier la pression d’eau et de mesurer simultanément les variations de volume de la sonde. La sonde comporte une cellule centrale (de mesure), gonflée avec de l’eau, et deux cellules de garde gonflées avec de l’air, permettant de répartir uniformément les pressions dans le sol et d’obtenir une pression constante sur la cellule centrale. Pour chaque essai, on détermine la relation entre la pression appliquée sur la paroi du forage et le déplacement de la paroi de la sonde, selon un programme de pressions croissantes. Les essais sont réalisés à intervalle régulier le long du forage, généralement tous les 1,0 à 1,5 m selon la précision souhaitée.

Figure 12 : Sondage pressiométrique - Exemple de

coupe

Page 52: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

52

La réalisation du forage permet d’apprécier la géologie du terrain, la finesse de la description étant fonction du mode de forage utilisé : forage destructif (taillant), semi-destructif (tarière) ou sondage carotté. On conseille de compléter ces observations visuelles par l’enregistrement des paramètres de forage de la sondeuse : vitesse d’avancement (VA), pression sur l’outil (PO), couple de rotation (CR),et pression d’injection (PI) dans le cas de forage réalisé à l’eau. Les informations recueillies lors du forage et l’interprétation des essais pressiométriques fournissent des informations qualitatives et quantitatives :

la nature et la succession de différentes couches,

la compacité des terrains, principalement traduite au travers de deux paramètres :

• la pression limite nette pl*, correspondant à une caractéristique de rupture du sol,

Figure 13 :Enregistrement de paramètres de forage - Exemple

• le module pressiométrique Ménard EM, correspondant à la déformabilité du sol.

leur résistance mécanique pour calculs de fondations, soutènements, renforcement de sols , etc.

La réalisation des sondages pour essais pressiométriques requière généralement la mobilisation d’une sondeuse lourde (poids de l’ordre de 500 à 3 000 kg), ce qui limite son utilisation à des conditions d’accès favorables (pistes de chantiers) et à des mises en station sur de faibles pentes. On réservera ce type d’essais à des chantiers de grande ampleur, ustifiant la mobilisation de ces moyens lourds et onéreux. j Des ateliers de forages plus légers sont parfois utilisés pour des mises en station sur fortes pentes ou en falaises, du type wagon-drill, avec un fonctionnement pneumatique grâce à un compresseur positionné à proximité. Ces ateliers restent cependant également fastidieux d’utilisation. De même, on peut avoir recours à des ateliers de forages démontables, permettant eur héliportage. l La réalisation du forage et les essais pressiométriques font l’objet de la norme NF P 94-110 de uillet 1991. J

3.5.5 Essais de laboratoire En complément des investigations citées ci-dessus, nous citons ci-dessous des essais de laboratoire, qui permettent de déterminer quelques caractéristiques physiques et mécaniques des sols, et ce pour un faible coût. La pertinence et la faisabilité des prélèvements nécessaires à la réalisation de ces essais (quantités) limitent cependant leur emploi aux sols ne contenant

as d’éléments trop grossiers (cailloux et blocs). p

Page 53: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

53

Les paramètres à déterminer sont les suivants :

identification granulométrique, permettant de déterminer la dimension des constituants de l’échantillon et leur proportion,

teneur en eau pondérale, permettant de caractériser la consistance d’un sol fin et d’apprécier qualitativement le comportement mécanique d’un sol grenu,

détermination des limites d’Atterberg ou de la valeur au bleu de méthylène sur sol, permettant de caractériser l’argilosité des sols et sa consistance,

détermination des paramètres de cisaillement d’un sol : angle de frottement effectif Ø’ et cohésion effective C’.

Tableau 14 : Synthèse des différents essais de laboratoire, avec coûts unitaires approximatif

Paramètre Norme Date Coût unitaire (2002 - HT)

Identification physique

Identification granulométrique XP P 94-041 Décembre 1995 70 à 90 €

Teneur en eau NF P 94-050 Septembre 1995 8 à 10 €

Limites d’Atterberg NF P 94-051 Mars 1993 65 à 75 € Valeur au bleu de méthylène d’un sol NF P 94-068 Novembre 1993 60 à 70 €

Identification mécanique

Essai de cisaillement rectiligne à la boîte NF P 94-071-1 Août 1994 330 à 370 €

En ce qui concerne les roches, la réalisation d’essais de laboratoire n’est pas adaptée à la problématique des ancrages tels qu’évoqués dans le présent guide ; ils sont en revanche très utiles lorsque l’on cherche à définir des ancrages de confortement pour des grands volumes

cheux (cas des tunnels, massifs rocheux, etc.). ro

Page 54: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

54

4 TECHNIQUES D’ANCRAGE Un ancrage est dispositif de transmission au sol des efforts auxquels sont soumis certains ouvrages. L’ancrage rend solidaire de l’ouvrage une partie du terrain. La spécificité des ancrages en montagne réside principalement dans les conditions d’accessibilité réduites ; le matériel doit être généralement héli-portable, mais également maniable sur le site entre les différents points d’ancrages à réaliser.

4.1 Classification des ancrages On peut classer les ancrages en fonction :

de la nature du terrain, de leur type d’action, de leur fonctionnement, de leur durée d’utilisation.

4.1.1 Classification en fonction de la nature du terrain

Ancrages au rocher, Ancrages en terrain meuble.

4.1.2 Classification en fonction du type d’action 4.1.2.1 Ancrages ponctuels Il s’agit d’ancrages pour lesquels la transmission des efforts s’exerce à l’extrémité de la pièce ancrée par l’intermédiaire d’un système mécanique approprié, ce qui fait intervenir la butée du terrain ainsi mobilisée.

T

Sol

Sol

Armature

Extrémité ancrée

Plan moyen du sol

Terrain en butée

Zone d'influence

Sol

Ils sont conçus essentiellement pour résister à des efforts de traction.

Figure 14 : Ancrage ponctuel - D’après NF P 95-301

Page 55: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

55

On distingue : les ancrages mécaniques : conçus pour résister essentiellement à une traction, les ancrages expansés : subissent une expansion avant d’être soumis à une traction, les ancrages à pré-contrainte.

4.1.2.2 Ancrages répartis Pour ces ancrages, la transmission au sol des efforts s’exerce sur l’ensemble de la partie scellée de la pièce ancrée et fait intervenir le frottement latéral entre le sol et le scellement.

T

Sol

Sol

Armature

Plan moyen du sol

Frottementlatéral

Sol

Frottementlatéral

Figure 15 : Ancrage réparti - D’après NF P 95-301 4.1.3 Classification en fonction de leur fonctionnement 4.1.3.1 Ancrages actifs ou précontraints Il s’agit des ancrages soumis à une précontrainte, mobilisant le sol en permanence ; les effets des forces extérieures sont compensés uniquement par la détente du milieu pré-comprimé, sans que la tension du câble varie sensiblement. En soumettant le sol à une précontrainte, sa cohésion est augmentée. Par conséquent, son domaine de stabilité mécanique est élargi, ce qui permet un niveau de chargement supérieur. Ces ancrages actifs ne sont pas traités par le présent guide, notamment parce que leurs conditions de mise en œuvre ne sont généralement pas compatibles avec les contraintes liées aux chantiers en montagne. 4.1.3.2 Ancrages passifs Il s’agit des ancrages ne mobilisant pas le sol tant qu’ils ne sont pas soumis à une force de traction ou de compression exercée par l’ouvrage ; les efforts dans l’ancrage varient comme l’effort extérieur et la tension dans le sol.

Page 56: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

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4.1.4 Classification en fonction de leur durée d’utilisation 4.1.4.1 Ancrages provisoires Les ancrages provisoires sont ceux dont la durée d’utilisation prévue est inférieure à 2 ans. 4.1.4.2 Ancrages définitifs Les matériaux constitutifs des ancrages définitifs devraient présenter une durabilité au minimum équivalente à celle de l’ouvrage, que l’on fixe généralement à 25 ans minimum ; si on se réfère à la Norme X 50-500 – Durée de vie et durabilité des biens – Vocabulaire, la durée de vie serait de 10 à 20 ans selon les ouvrages. Nous présentons ci-après les différentes techniques d’ancrages, pour lesquelles nous avons mentionné à titre indicatif un coût au mètre linéaire ; ce coût englobe forfaitairement la réalisation du forage, la fourniture et la mise en œuvre de l’ancrage, mais il ne tient pas compte du coût de l’amenée et repli sur le chantier des moyens en personnels et matériels. Ce poste peut être très important, en particulier lorsque des opérations d’héliportage sont nécessaires. De même, il ne tient pas compte des sujétions particulières de mise en œuvre liées à des contextes particuliers : gaine géotextile, centreurs-distanceurs, etc.

Tableau 15 : Synthèse des différentes techniques d’ancrages

Nature du terrain Type d’action Fonctionne-

ment Durée

d’utilisation ANCRAGE

Sol

meuble Roche Ponctuel Réparti Actif Passif Provisoire Définitif

Corps mort enterré ⊗ ⊗ ⊗ ⊗

Système à ailettes ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗

Ancre Dickru ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ Ancre Sagitta ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗

Split set ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ Pieu explosé ⊗ ⊗ ⊗ ⊗

Crayon d’ancrage ⊗ ⊗ ⊗ ⊗

Boulon à expansion et

chevilles ⊗ ⊗ ⊗ ⊗

Boulon d’ancrage au

rocher ⊗ ⊗ ⊗ ⊗

Boulon d’ancrage autoforant

⊗ ⊗ ⊗ ⊗

Micropieu ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗ La durée d’utilisation provisoire correspond à un ouvrage de durée de vie inférieure à 2 ans. La dénomination de clou ne figure pas dans ce tableau car la définition, citée à l’article Terminologie, évoque plusieurs types d’ancrages.

Page 57: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

57

4.2 Différentes techniques d’ancrages 4.2.1 Corps mort enterré 4.2.1.1 Type d’ancrage

Ancrage passif ponctuel mécanique. 4.2.1.2 Principe

Mise en œuvre : Exécution d’une fouille manuelle à une profondeur suffisante ; Enfouissement d’une ancre (corps mort) ; Restitution au terrain, sur l’ancre, du volume extrait de sol.

4.2.1.3 Domaine d’utilisation

Ouvrages provisoires. 4.2.1.4 Contexte géologique et morphologique

Sol meuble, forte pente. 4.2.1.5 Capacités

Assez faible à forte : 5 à 50 t pour une profondeur d’ancrage de 2 à 4 m de profondeur. 4.2.1.6 Avantages

Procédé simple, peu onéreux. Utilisation possible immédiatement après la pose. Efficace en terrain meuble pour des ancrages provisoires, ne nécessite pas de forage.

4.2.1.7 Inconvénients

Remaniement du sol qui s’accompagne d’une décohésion défavorable à la résistance. Procédé lourd à mettre en œuvre ; par nature, les terrains meubles ont toujours un angle de talus naturel important, ce qui n’autorise pas les coupes franches. En conséquence, le procédé en question nécessite une grande manipulation de terrain (une dizaine de m3) exécutée à la main dans le cas présent.

Pas de protection contre la corrosion. 4.2.1.8 Limites d’utilisation actuelle

Capacité difficile à estimer et à contrôler. 4.2.1.9 Coût HT indicatif 2002

Très variable.

Page 58: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

58

4.2.2 Système à ailettes 4.2.2.1 Type d’ancrage

Ancrage passif ponctuel "expansé". 4.2.2.2 Principe

Mise en œuvre : Battage d’un tube dont l’extrémité comporte des ailettes profilées rabattues vers le haut, pour permettre la pénétration jusqu’à la profondeur voulue. Application d’une torsion au tube, de manière à déplier les ailettes qui opposeront alors un effet de plaque lorsqu’elles seront soumises à l’arrachement.

4.2.2.3 Domaine d’utilisation

Ouvrages provisoires ou définitifs. 4.2.2.4 Contexte géologique et morpho-

logique Sol meuble, forte pente.

Figure 16 : Ancrage à ailettes 4.2.2.5 Capacités

Faible capacité : 1 à 5 t pour une profondeur d’ancrage de 1 à 3 m en sols sableux ou argileux.

4.2.2.6 Avantages

Pénétration facile. Moyens de mise en œuvre légers. Utilisation possible immédiatement après la pose. Ancrage temporaire rapide à mettre en œuvre.

4.2.2.7 Inconvénients

Faible capacité, difficile à calculer. Système assez fragile. Ne convient qu’aux sols peu compacts. Pas de protection contre la corrosion.

4.2.2.8 Limites d’utilisation actuelle

Capacité difficile à estimer et à contrôler. 4.2.2.9 Coût HT indicatif 2002

?

Page 59: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

59

4.2.3 Ancre DICKRU 4.2.3.1 Type d’ancrage

Ancrage passif ponctuel « expansé ». 4.2.3.2 Principe

Ancre constituée d’armatures métalliques formant un tétraèdre articulé.

Mise en œuvre : Réalisation d’un forage ; Insertion d’un tube dans lequel on fait pénétrer une tige filetée comportant à l’une de ses extrémités le système expansif Dickru ; Vissage depuis la surface de l’axe fileté : écartement de l’ancre qui vient buter sur le tube, un peu à la manière des chevilles de fixation pour cloisons creuses ;

Figure 17 : Ancrage DICKRU Création d’un volume vide dans le sol qui est comblé par injection de béton. Le bulbe obtenu, armé par l’ancre elle-même, fait office de plaque.

4.2.3.3 Domaine d’utilisation

Ouvrages provisoires ou définitifs. 4.2.3.4 Contexte géologique et morphologique

Sol meuble, forte pente. 4.2.3.5 Capacités

De l’ordre d’une dizaine de tonnes. La capacité dépend de la profondeur d’ancrage et de la dimension du bulbe.

4.2.3.6 Avantages

Système simple. Mise en œuvre rapide. Bonne protection contre la corrosion grâce au béton.

4.2.3.7 Inconvénients

Forage nécessaire. Nécessité d’attendre le durcissement du béton avant utilisation.

4.2.3.8 Limites d’utilisation actuelle

Technique aujourd’hui peu compétitive du point de vue technico-économique. 4.2.3.9 Coût HT indicatif 2002

?

Page 60: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

60

4.2.4 Ancre SAGITTA 4.2.4.1 Type d’ancrage

Ancrage passif ponctuel précontraint. 4.2.4.2 Principe

Ancre avec deux voilures : une principale fixe, une secondaire articulée, située sur la partie supérieure de l’ancre.

Mise en œuvre : soit par battage à l’aide d’un faux pieu, qui après enfouissement de l’ancre à la profondeur requise, est déconnectée de celle-ci ; soit par forage puis vibro-battage à l’aide d’un chenillard (mise en œuvre moins lourde).

Figure 18 : Ancrage SAGITTA

La voilure secondaire ou voilure de basculement favorise et assure le basculement de l’ancre lorsqu’une tension est exercée sur le câble de traction. L’ancrage est ensuite mis en tension pour obtenir un écrouissage du sol.

4.2.4.3 Domaine d’utilisation

Ouvrages provisoires ou définitifs. 4.2.4.4 Contexte géologique et morphologique

Sol meuble, forte pente. Ne convient pas aux sols comportant des blocs.

4.2.4.5 Capacités

Plusieurs dizaines de tonnes. 4.2.4.6 Avantages

Bonne capacité en traction. Bonne absorption des chocs dynamiques. Grand nombre d’application : consolidation de talus, prévention de glissement de terrain. Bonne protection contre la corrosion : ancre galvanisée, acier anti-corrosion, coursier enrobé de graisse et d’une gaine.

4.2.4.7 Inconvénients

Mise en œuvre délicate (système de battage). Ne convient pas aux sols comportant des blocs. Pas de calcul rigoureux de la force limite d’arrachement.

4.2.4.8 Limites d’utilisation actuelle

Peu utilisé 4.2.4.9 Coût HT indicatif 2002

?

Page 61: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

61

4.2.5 Split set / Span set 4.2.5.1 Type d’ancrage

Ancrage passif réparti. 4.2.5.2 Principe

Une foration d’un diamètre légèrement inférieur à l’élément est effectuée.

Le split set, ou span set, y est ensuite enfoncé à la masse.

Il n’y a pas de scellement. 4.2.5.3 Domaine d’utilisation

Grillages, en définitif. Photo n°21 : Span set 4.2.5.4 Contexte géologique et

morphologique Rocher.

4.2.5.5 Capacités

Faible à l’arrachement. Quasiment nulle au cisaillement.

4.2.5.6 Avantages

Mise en œuvre rapide, travaux en urgence. Efficacité immédiate. Simple et peu onéreux.

4.2.5.7 Inconvénients

Pas de résistance au cisaillement. Sensible à la corrosion (malgré, parfois, la galvanisation, à cause du battage).

4.2.5.8 Limites d’utilisation actuelle

À réserver aux grillages. 4.2.5.9 Coût HT indicatif 2002

?

Page 62: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

62

4.2.6 Pieu explosé 4.2.6.1 Type d’ancrage

Ancrage passif ponctuel. 4.2.6.2 Principe

Technique du pieu explosé mise au point par le Cemagref de Grenoble. Mise en œuvre : Forage ; Passage d’un tube métallique formé en pointe à son extrémité, et muni de rainures ; Descente d’une charge explosive presque au fond du tube ; Réglage ; Mise à feu ; Formation d’une cavité ; Mise en place d’une armature ; Comblement et scellement par un coulis ou un mortier.

du sol

tube

chargeexplosive

camouflet

longueur

de l'ancrage

plan moyen

profondeur

Figure 19 : Principe du pieu explosé (d’après NF P95-301)

Photo n°22 : Camouflet de pieu explosé

4.2.6.3 Domaine d’utilisation Il s’agit de la technique d’ancrage la plus utilisée en France pour les ancrages en sols meubles.

4.2.6.4 Contexte géologique et morphologique

Sol meuble, forte pente, sols denses graveleux à sableux. 4.2.6.5 Capacités

Bonne, mais parfois difficile à estimer. Longueur courante 2,5 à 4 / 5 m, pour des efforts de 10 à 25 tonnes maximum.

Page 63: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

63

4.2.6.6 Avantages Mise en œuvre rapide et économique. Bonne protection contre la corrosion grâce au produit de scellement. Bonne capacité. Possibilité d’utilisation dans tous les types de sols meubles.

4.2.6.7 Inconvénients

Nécessite l’utilisation d’explosif, donc un personnel qualifié et habilité. Nécessité d’attendre le durcissement du ciment avant utilisation. Géométrie du bulbe mal connue, surtout en terrain hétérogène. Mauvaise connaissance de la capacité de l’ancrage. Très contraignante vis-à-vis des essais.

4.2.6.8 Limites d’utilisation actuelle

Cas des sols présentant des caractéristiques médiocres, ou avec présence d’eau. 4.2.6.9 Coût HT indicatif 2002

90 à 115 €/ml.

Photo n°23 : Pieu explosé extrait

Page 64: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

64

4.2.7 Boulon à expansion et cheville Bien que ce type d’ancrage soit du type actif, nous le présentons ci-dessous car sa mise en œuvre nécessite peu de moyens, et il est souvent utilisé en chantiers acrobatiques pour ancrer soit des dispositifs de sécurité pour les personnes, soit de fixation des moyens matériels. 4.2.7.1 Type d’ancrage

Ancrage actif ponctuel. 4.2.7.2 Principe

Expansion d’une tête dans un forage préalablement réalisé. Cette expansion engendre un phénomène de compression des parois du forage. La traction qui sollicite cet ancrage va créer une expansion latérale, donc une augmentation des forces de frottement. Cette traction est systématiquement appliquée à la mise en place de l’ancrage, c’est-à-dire avant la sollicitation exercée par l’ouvrage lui-même.

On distingue : Les boulons à expansion : un système de coquilles latérales exerce une compression de la roche par mise en traction d’un cône central (repoussant ces coquilles). Le frottement, donc la résistance à la traction, augmente avec le vissage. La mise en tension (précontrainte) du boulon est obtenue par serrage de l’écrou en tête, l’emploi d’une clé dynamométrique est recommandée. Les chevilles : le vissage d’une tige dans le corps de la cheville entraîne une augmentation de son diamètre extérieur, donc crée également une mise en compression du rocher.

4.2.7.3 Domaine d’utilisation

Mise en place du matériel nécessaire à la réalisation des ancrages pour l’ouvrage projeté. Fixation des tirfors manuels ou hydraulique de 1,5 à 3 t et palans de 0,8 à 3 t. Mise en œuvre des dispositifs de sécurité pour les travaux d’accès acrobatiques.

4.2.7.4 Contexte géologique et morphologique

Rocher sain, ni fissuré ni fracturé. 4.2.7.5 Capacités

Boulons à expansion : très variable selon la longueur (jusqu’à 10 m, en utilisation tunnels) Chevilles : capacités variables, 2 à 5 t pour des longueurs de 80 à 250 mm.

4.2.7.6 Avantages

Grande facilité de mise en œuvre. Utilisation immédiatement après la pose.

4.2.7.7 Inconvénients

Choix difficile du type d’ancrage en fonction du terrain. Risque de réduction de la tension dans le temps( évolution du rocher). Tolérances sévères sur les diamètres de forage.

4.2.7.8 Limites d’utilisation actuelle

Capacité difficile à contrôler. 4.2.7.9 Coût HT indicatif 2002

?

Page 65: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

65

4.2.8 Crayon d’ancrage 4.2.8.1 Type d’ancrage

Ancrage passif réparti. 4.2.8.2 Principe

Tige filetée (diamètre Ø 32 mm par exemple) enfouie dans le sol par battage manuel et qui résiste à des efforts de flexion. (Ce type d’ancrage est couramment utilisé pour les chapiteaux de cirque).

4.2.8.3 Domaine d’utilisation

Ouvrages provisoires. 4.2.8.4 Contexte géologique et

morphologique Sol meuble, forte pente.

Figure 20 : Crayon d’ancrage 4.2.8.5 Capacités

Très faible. Longueur courante 2 à 3 m pour une résistance au cisaillement pouvant atteindre 10 tonnes.

4.2.8.6 Avantages

Procédé simple, rapide à mettre en œuvre, peu onéreux. Utilisation possible immédiatement après la pose. Travail en flexion.

4.2.8.7 Inconvénients

Pas de protection contre la corrosion. Résistance en traction faible à nulle.

4.2.8.8 Limites d’utilisation actuelle

Capacité difficile à estimer et à contrôler. 4.2.8.9 Coût HT indicatif 2002

45 à 80 €/ml.

Page 66: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

66

4.2.9 Boulon d’ancrage au rocher 4.2.9.1 Type d’ancrage

Ancrage passif réparti. 4.2.9.2 Principe

Augmentation de la résistance au cisaillement grâce à une barre traversant une discontinuité et scellée de façon continue de part et d’autre. Cette augmentation est fonction : des caractéristiques géométriques de l’ancrage : inclinaison, diamètre du forage et de l’armature, des caractéristiques mécaniques des constituants et du rocher.

Pour les discontinuités non dilatantes, dans le cas de roches résistantes, la rupture de l’ancrage se produit généralement par cisaillement pour des déplacements faibles. Pour des discontinuités dilatantes et des roches de résistance plus faible, la rupture est généralement obtenue par traction et pour des déplacements plus importants.

4.2.9.3 Domaine d’utilisation

Ouvrages définitifs. 4.2.9.4 Contexte géologique et morphologique

Rocher sain ou faiblement altéré et fissuré, blocs découpés par une discontinuité. 4.2.9.5 Capacités

Peut être très forte, directement proportionnelle à la longueur scellée en partie stable du massif.

4.2.9.6 Avantages

Possibilités d’ancrage de grande longueur. 4.2.9.7 Inconvénients

Mise en œuvre lourde. Nécessité d’attendre le durcissement du matériau d’injection.

4.2.9.8 Limites d’utilisation actuelle

Accès très difficiles, chantiers de faible importance. 4.2.9.9 Coût HT indicatif 2002

75 à 90 €/ml.

Page 67: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

67

4.2.10 Boulon d’ancrage à injection autoforant 4.2.10.1 Type d’ancrage

Ancrage passif réparti. 4.2.10.2 Principe

Utilisation d’une barre creuse comme armature définitive de l’ancrage (clou passif). Mise en oeuvre : Forage en roto-percussion avec rinçage ; Le coulis de ciment sert successivement au rinçage puis au scellement de l’armature ; Les déblais de forage sont extraits par le flux de retour. Le matériau d’injection est introduit au travers de la barre creuse par un touret d’injection installé entre le marteau perforateur et le train de tiges, puis par le taillant en bout du train de tiges, ce qui garantit un enrobage total de l’ancrage. La pression d’injection, d’environ 15 à 25 bars en phase de foration, assure une pénétration du coulis dans le sol. Puis cette pression passe jusqu’à 50 à 60 bars en phase de scellement. La qualité de la mise en œuvre du béton est assurée par cette pression d’injection et par les vibrations continues du train de tiges (coulis dense).

4.2.10.3 Domaine d’utilisation

Ancrages définitifs. 4.2.10.4 Contexte géologique et morphologique

Particulièrement les sols meubles présentant une mauvaise tenue des parois du forage. 4.2.10.5 Capacités

Peut être très forte, directement proportionnelle à la longueur scellée en partie stable du massif.

4.2.10.6 Avantages

À section équivalente, la barre creuse travaille mieux à la flexion, au cisaillement et à la traction qu’une barre pleine.

Pour des profondeurs importantes et lorsque la tenue des parois de forage est mauvaise, l’utilisation de la barre comme tige de forage, munie d’un taillant perdu, est plus économique que l’enchaînement des opérations de forage / tubage / mise en place de l’armature / détubage.

Possibilités d’ancrage de grande longueur. Qualité d’acier et protection contre la corrosion généralement supérieure à celle des armatures type HA.

Le filetage est continu, il permet une grande souplesse d’adaptation sur chantiers, et des manchonnages de qualité.

Pas de tubes d’injection à associer, dont l’efficacité est parfois délicate. Possibilité d’adapter de nombreux types de taillant, en fonction de la nature du sol : à pointes, à couronne, trilame, en croix, à boutons, etc.

4.2.10.7 Inconvénients

Mise en œuvre lourde. Nécessité d’attendre le durcissement du matériau d’injection.

4.2.10.8 Limites d’utilisation actuelle

Accès très difficiles, chantiers de faible importance. 4.2.10.9 Coût HT indicatif 2002

130 à 150 €/ml.

Page 68: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

68

4.2.11 Micropieu 4.2.11.1 Type d’ancrage

Ancrage réparti passif. 4.2.11.2 Principe

Mise en œuvre : Forage de diamètre supérieur à 100 mm ; Armature métallique introduite et scellée au terrain par un coulis de ciment introduit gravitairement ou injecté sous pression. Si le terrain est trop mauvais, le trou de forage est tubé au fur et à mesure. L’injection est mise en œuvre à partir de dispositifs particuliers constitués, pour les plus simples, par un flexible débouchant en partie basse du forage et, pour les plus élaborés, par un tube muni d’une succession de clapets anti-retour, appelé communément tube à manchettes.

4.2.11.3 Domaine d’utilisation

Technique très utilisée en France, mais peu dans le domaine des risques naturels en Montagne.

4.2.11.4 Contexte géologique et morphologique

Sol meuble, forte pente 4.2.11.5 Capacités

Capacité pouvant atteindre 100 t. La capacité peut être définie précisément par le calcul pour peu qu’on ait réalisé une étude de sol (essentiellement au pressiomètre).

Importante en traction comme en compression. 4.2.11.6 Avantages

Possibilité d’ancrage de grande longueur. Technique fiable. Travail en position verticale ou inclinée. Bonne protection contre la corrosion.

4.2.11.7 Inconvénients

Technique lourde à utiliser en terrain accidenté. Nécessité d’attendre un niveau de résistance suffisant du ciment avant utilisation.

4.2.11.8 Limites d’utilisation actuelle

Accès très difficiles, chantiers de faible importance. 4.2.11.9 Coût HT indicatif 2002

45 / 60 et jusqu’à 180 / 230 €/ml

Page 69: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

69

5 PRINCIPES DE DIMENSIONNEMENT La tenue d’un ancrage soumis à un effort de traction est classiquement définie par la force limite d’arrachement, également appelée capacité d’arrachement. Elle correspond à l’effort de traction maximal pouvant être exercé dans l’axe de l’ancrage sans qu’il y ait rupture du sol au voisinage de l’ancrage. En fonction du type d’ancrage, les mécanismes mis en jeu sont différents ; nous présentons ci-dessous les principes de dimensionnement par familles d’ancrages. Les méthodes de calculs présentées doivent permettre de mieux comprendre les principes de dimensionnement et de mettre en évidence les paramètres qu’ils utilisent, mais il sera toujours nécessaire de faire appel à différents spécialistes en mécanique des sols ou des roches pour dimensionner des ancrages au niveau d’un projet.

5.1 Études préliminaires Voici tout d’abord les paramètres nécessaires au dimensionnement, qu’il faut donc déterminer dès les études préliminaires. 5.1.1 Cas des ancrages répartis au rocher Le dimensionnement des ancrages met en jeu deux termes relatifs à leurs résistances :

le frottement latéral, qui correspond à une sollicitation tangentielle du contact sol-inclusion ; ce frottement est mobilisable pour des déplacements sol-inclusion de quelques millimètres.

la butée, qui correspond à une sollicitation normale à l’inclusion ; la butée maximale est mobilisable pour des déplacements pluri-millimétriques à centimétriques.

Il est donc nécessaire de préciser plusieurs caractéristiques :

géométriques : dimensions du bloc et du plan de glissement, orientation des discontinuités,

géologiques : nature de la roche, familles de discontinuités, remplissage des discontinuités,

physiques : poids volumique de la roche,

car la valeur de ces paramètres varie en fonction de la contrainte normale appliquée.

Les principaux paramètres à déterminer au stade de l’étude préliminaire sont les suivants : ement Ø,

pression limite pressiométrique pl.

hydrauliques : présence ou non d’eau ,

mécaniques : cohésion, angle de frottement, angle de dilatance, résistance à la compression, rugosité, qui peuvent généralement être estimés par des essais de laboratoire ; en particulier on peut remarquer que la détermination de l’angle de frottement et de la cohésion est délicate

5.1.2 Cas des ancrages répartis en sols meubles

angle de frott cohésion C, frottement latéral limite unitaire qs,

Page 70: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

70

5.1.3 Cas des ancrages ponctuels en sols meubles Les principaux paramètres à déterminer au stade de l’étude préliminaire sont les suivants :

angle de frottement Ø, ou pseudo-angle de frottement, poids volumique.

5.2 Dimensionnement des ancrages répartis au rocher 5.2.1 Cas du confortement des instabilités 5.2.1.1 Principes généraux Les instabilités principalement concernées sont les suivantes :

glissement relatif d’un bloc par rapport à une masse rocheuse stable, par modification des composantes tangentielles des contraintes,

décollement d’un bloc par rapport à une masse rocheuse stable, par modification des composantes normales des contraintes.

Afin de parer à ces instabilités, la technique du clouage, actif ou passif, apporte souvent une réponse adaptée ; il s’agit généralement d’augmenter les caractéristiques mécaniques du massif rocheux en réduisant l’importance des discontinuités qui l’affecte ; ce qui permet de réduire sa déformabilité et le risque de rupture. Les mécanismes mis en jeu dans le cas des instabilités affectant des masses rocheuses sont complexes et nécessitent l’expérience de spécialistes. De même, le dimensionnement d’ancrages passifs au rocher fait appel à des analyses complexes car le clou apporte une résistance tant en traction qu’en cisaillement. En outre le comportement en flexion, comme l’analyse de la dilatance susceptible d’affecter la discontinuité, sont délicats. Les méthodes de renforcement de massifs rocheux sont applicables essentiellement pour les talus de déblais et les fondations d’ouvrages, mais elles peuvent également être appliquées pour la stabilisation d’un bloc potentiellement instable (ou d’une écaille). Le renforcement d’un massif rocheux au moyen d’ancrages passifs nécessite une analyse en terme de sécurité vis-à-vis de la rupture et une modélisation du massif à partir des diverses données indispensables : géométriques, géologiques et structurales, mécaniques, hydrauliques, etc. Cette modélisation permet d’étudier d’abord la stabilité du massif rocheux ou de volumes de rocher découpés par les systèmes de discontinuités, puis les mécanismes dimensionnant de rupture. Cette analyse est faite de façon simplifiée en comparant les efforts résistants s’exerçant sur les plans des discontinuités cisaillées aux efforts moteurs agissant sur ces plans, en utilisant un coefficient de sécurité Cs défini par :

moteurs Effortsrésistants Efforts =sC

Ce coefficient de sécurité peut varier de 1.2 à 1.4 selon les ouvrages. L’ancrage qui traverse la surface de discontinuité en étant scellée de part et d’autre de celle-ci introduit le long de cette surface une augmentation de la résistance au cisaillement ou contribution de la barre Cb qui est fonction de paramètres géométriques (diamètre de la barre, inclinaison θ de l’ancrage par rapport à la normale au plan de discontinuité) et mécaniques (angle de frottement et angle de dilatance le long de la discontinuité, limite élastique de la barre et éventuellement résistances à la compression de la roche et du produit de scellement).

Page 71: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

71

Le coefficient de sécurité F pour le talus renforcé est donné par l’expression :

moteurs Effortsrésistants Efforts bCnF ×+

=

Avec : n : nombre d’ancrages Cb : contribution d’un ancrage à la résistance au cisaillement

L’angle de frottement et l’angle de dilatance à la rupture sont issus d’essais de laboratoire ou à défaut d’une estimation suffisamment fiable d’experts. L’incertitude sur ces valeurs peut conduire à la réalisation d’une analyse paramétrique, en faisant varier les principales caractéristiques mécaniques. Nous présentons ci-dessous les différentes méthodes de dimensionnement de confortements par ancrages au rocher, dans le cas d’une analyse à deux dimensions, en rappelant tout d’abord l’expression du calcul du coefficient de sécurité à l’état naturel pour un glissement plan :

)sin(sintan)]cos(cos[

scs

ascsADnat VG

VUGlCFβββ

φβββ−×+×

×−×−−×+×=

Avec : C : cohésion selon le plan de glissement AD

LAD : longueur du plan de glissement G : poids du bloc instable βs : pente du plan de glissement AD U : pression d’eau sur le parement

inférieur du bloc V : pression d’eau sur le parement

latéral du bloc βc : pente du plan de glissement CD Øa : angle de frottement apparent

sur le plan AD

NB : l’angle de frottement apparent Øa est la somme de l’angle de frottement résiduel Ør sur la discontinuité et de l’angle de dilatance apparent ia : Øa = Ør + ia

Figure 21 : Principe de l’analyse de la stabilité à l’état naturel 5.2.1.2 Différentes méthodes de confortement des instabilités 5.2.1.2.1 Méthode des Laboratoires des Ponts et Chaussées (L.P.C.) La méthode des L.P.C. considère que la réaction des ancrages passifs est prise en compte sous la forme d’une réaction Ra parallèle à la direction du glissement et de sens opposé au glissement.

Page 72: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

72

Figure 22 : Principe de la méthode des L.P.C. La valeur de la contribution Cb d’une barre passive scellée, toutes actions confondues (traction, cisaillement, majoration de la composante de frottement) est prise égale à 66 % de la traction élastique de la barre Ne (soit 2/3 de la limite élastique), ce qui revient à prendre en compte un coefficient de sécurité sur l’acier, à condition que l’inclinaison θ de l’ancrage par rapport à la normale soit au moins égale à 10°. Dans le cas contraire, on considérera que la part de cisaillement est prépondérant et Cb sera réduit à 0,5 fois la limite élastique de la barre. La prise en compte de la corrosion introduit un surdimensionnement du diamètre de la barre ou du nombre d’ancrages comme pour les ancrages en sols meubles. 5.2.1.2.2 Méthode de Panet Cette méthode considère que la réaction R des actions s’exerçant sur la barre au niveau de la discontinuité fait un angle β avec la direction de la barre. Cette méthode suppose connu l’angle de dilatance. La contribution de la barre Cb à la résistance au cisaillement est donnée par la formule :

Figure 23 : Principe de la méthode de Panet

Page 73: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

73

[ ])sin(tan)cos(

41

161

2

2

βθφβθ +++×+

+=

m

m

NC eb

Avec : Ne : limite élastique de la barre m = 4 x tan β = cotan (θ + δ) avec : δ : angle de dilatance θ : inclinaison de l’ancrage par rapport à la normale au plan de glissement Ø : angle de frottement

Si θ est faible alors Cb / Ne est compris entre 0,5 et 0,8, ce qui est conforme aux résultats

expérimentaux ; si θ ≥ 45° alors Cb / Ne est supérieur à 0,9.

Cette méthode permet d’optimiser la méthode précédente mais le choix d’un angle de dilatance reste délicat, ce qui rend cette méthode moins sécurisante. 5.2.1.2.3 Méthode pour les clous À ce jour, le dimensionnement de clouage au rocher ne fait pas l’objet de document à caractère normatif ou réglementaire. Dans les cas courants, pour des ouvrages de faible ampleur, on retient une approche simplifiée en considérant que le clou travaille en traction pure (et parfois en cisaillement pur). De plus la méthode des États Limites n’est pas à ce jour applicable dans ce domaine ; Plus précisément, un calcul à l’ELU pourrait être mené bien qu’il conduise généralement à des dimensionnements plus sévères (pessimistes), alors qu’aucune approche ne permet de mener un calcul à l’ELS. On utilise classiquement le calcul traditionnel en ayant recours à un coefficient de sécurité global. On applique un coefficient de sécurité de 1,5 sur la limite élastique de l’armature lorsqu’elle est sollicitée en traction ; ce coefficient passe à 2 lorsque l’armature est sollicitée en cisaillement La détermination de la longueur des clous au delà de la surface potentielle de rupture s’effectue :

soit à partir d’essais de traction préalables, qui conduisent à la mesure du frottement latéral clou-rocher qs, dont on déduit la traction limite TL du clou :

TL = qs x π x B x Ls Avec : B : diamètre du forage Ls : longueur de scellement du clou au-delà de la surface de rupture

• Pour un clou travaillant en traction pure, la traction de service est déduite de cette

traction limite en appliquant un coefficient de sécurité de 2. • À titre indicatif, pour un clou travaillant en cisaillement pur, la traction de service est

déduite de cette traction limite en appliquant un coefficient de sécurité qui peut atteindre 4.

• Les clous en rocher travaillent souvent à la fois en traction et en cisaillement en fonction de l’angle entre l’axe de l’ancrage et la sollicitation.

Page 74: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

74

soit en considérant la règle de dimensionnement suivante (dans l’esprit du Béton Armé aux États Limites, afin de mobiliser la capacité maximale de l’acier en traction) :

Ld = k x Ø Avec Ld : longueur de scellement au-delà du plan de glissement k : coefficient dépendant du liant : ~70 pour un coulis ~20 pour un mortier haute résistance ~10 pour une résine Ø : diamètre de la barre

On retient toujours la longueur maximale obtenue par ces deux résultats. En pratique, le frottement latéral du rocher étant très souvent important (des valeurs de 1 000 à 1 500 kPa sont rencontrées), c’est plutôt la deuxième condition qui est dimensionnante ; des essais de contrôle devront cependant valider in-situ la valeur retenue, en tenant compte des effets de la fracturation et de l’altération du massif.

La longueur minimale pour éviter le glissement est usuellement de 50 à 70 fois le diamètre de la barre. Le facteur 50 correspond exactement à l’approche BAEL, il s’agit de la longueur nécessaire au delà de la surface de rupture pour mobiliser la capacité maximale de l’acier en traction (le comportement du rocher est proche de celui du béton, du point de vue du frottement entre le sol et le matériau encaissant). 5.2.1.2.4 En cas d’utilisation des résines Il convient également de se reporter à la réglementation relative aux ancrages d’armatures dans le béton en l’absence de réglementations spécifiques pour les sols et les roches. 5.2.1.2.5 Autres méthodes D’autres méthodes peuvent être citées comme celle de Aydan (1989) et celle de Spang (1988) ; cette dernière fait intervenir en plus la résistance à la compression maximale de la roche. 5.2.1.2.6 Formule simplifiée Une formule simplifiée permet le dimensionnement des ancrages en l’absence de cohésion et de pression hydraulique :

RA = Σ Cb = Cs x W x sinα – W x cosα x tanØ

Avec R : réaction du confortement par les ancrages passifs A Cs : coefficient de sécurité W : poids du massif au-dessus du plan de glissement α : inclinaison du plan d Ø : angle de frottement

e glissement sur l’horizontale

5.2.1.2.7 Méthode pour les tirants actifs À titre indicatif, nous présentons ci-dessous la méthode de calcul d’un confortement par tirants actifs (c’est-à-dire précontraints), qui sont pris en compte comme des efforts extérieurs : Si on note Ta l’effort résistant apporté par l’ancrage actif, le coefficient de sécurité avec renforcement devient alors (voir schéma n°21 au paragraphe "Dimensionnement des ancrages répartis au rocher") :

)cos()sin(sintan])sin()cos(cos[

sascs

sascsADrenf TnVG

TnVUGlCF

βββββφβββββ

+××−−×+×

×+××+−×−−×+×=

Page 75: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

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Avec : C : cohésion selon le plan de glissement AD LAD : longueur du plan de glissement G : poids du bloc instable βs : pente du plan de glissement AD U : pression d’eau sur le parement inférieur du bloc V : pression d’eau sur le parement latéral du bloc βc : pente du plan de glissement CD n : nombre de tirant Ta : tension mobilisable dans un tirant β : inclinaison des tirants Øa : angle de frottement apparent sur le plan AD

5.2.2 Cas des ancrages d’ouvrages Le rocher sain ou faiblement altéré, est le type de rocher capable de reprendre la résistance de la barre ou du câble sur une longueur d’environ 1 mètre. La transmission au sol des efforts s’exerce sur l’ensemble de la partie scellée de la pièce ancrée (frottement latéral entre le rocher et le scellement pouvant atteindre 1 000 à 1 500 kPa). Le choix du diamètre de foration est fonction de plusieurs critères :

Le diamètre du câble ou de la barre d’ancrage : (les directives suisses imposent que le diamètre du trou de forage soit au moins 1,5 fois le diamètre du tirant).

La profondeur de l’ancrage : Les ancrages de profondeur supérieure à 4 m. nécessitent la mise en ouvre de centreurs permettant ainsi un enrobage périphérique optimum du coulis ce ciment autour de la barre. Les barres de grandes profondeurs, en fonction de leur poids et de l’accès peuvent imposer la présence de manchon entraînant une augmentation importante du diamètre de forage. De plus lors de la réalisation de ces ancrages, une flexion de la barre de forage peut se produire et entraîner une déviation par rapport à l’axe théorique de l’ancrage, empêchant l’introduction de la barre après foration.

La présence de fissure(s) : La pose d’une gaine géotextile visant à limiter les pertes de coulis et favorisant la bonne qualité du scellement impose une canule d’injection et des centreurs.

Le produit de scellement utilisé : Le coulis de ciment impose un large espace annulaire (environ 10 à 20 mm, Gewy de 25 mm = forage de 51 mm ; Directives suisses → Ø trou de forage ≥ 1,5 fois Ø du tirant) alors que la résine, réservée généralement aux ancrages courts, obtient sa résistance maximum à l’arrachement avec un espace annulaire le plus réduit possible (câbles de Ø 22 mm = forage de Ø 27 mm).

Le mode opératoire pour le scellement : La mise en œuvre du coulis peut se faire gravitairement ou par canule (Ø 16 à 20 mm en général) et injection depuis le fond du trou jusqu’à sa résurgence (IGU Injection Globale et Unique sous faible pression).

L

indique un de l’ancrage.

fondeurs (bourrage des débris au fond du trou lors de l’introduction de

e problématique dans sa partie superficielle (~50 cm) ; Dans ce cas il convient donc de ne pas tenir compte de cette première longueur d’ancrage dans le dimensionnement.

a profondeur de l’ancrage dépend de la nature de la roche et de la charge à reprendre.

Pour le béton dont le comportement est proche de celui de la roche, le BAEL facteur de 50 entre le diamètre de la barre et la longueur minimum

Pour le rocher sain, la S.N.C.F. admet un facteur minimal de 40.

Une sur-profondeur de forage de 0,25 / 0,5 m peut s’avérer utile pour des ancrages de grandes prol’armature).

Les tirants peuvent travailler en traction et en cisaillement.

Les phénomènes liés au gel peuvent rendre l’ancrag

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À défaut d’essais in situ et suivant la qualité de la roche, il ne faut pas hésiter à prendre les coefficients élevés de sécurité : voir la méthode des "Directives Suisses".

5.3 Dimensionnement des ancrages répartis en sols meubles Les principales applications de réalisation d’ancrages répartis en sols meubles sont :

La réalisation de parois clouées,

La stabilisation de pentes instables, où l’on compare l’état final avec renforcement par rapport à un état initial avant clouage correspondant à un état d’équilibre limite de rupture du sol.

5.3.1 Principes, méthodes et règles de dimensionnement, États

Limites Les calculs aux États Limites (de Service et Ultimes) constituent aujourd’hui la méthode de dimensionnement recommandée par la plupart des textes réglementaires dans le domaine du Bâtiment et des Travaux Publics. Il s’agit d’une méthode semi-probabiliste, en opposition aux

nciennes méthodes de calculs du type déterministe. a Le principe d’une telle approche consiste à définir un niveau de probabilité pour qu’un désordre apparaisse. Ce niveau doit être suffisamment bas pour être acceptable. Ainsi par définition, on ne peut pas se prémunir de tout risque de rupture, et ce de façon plus ou moins importante selon le niveau de probabilité fixé. Cependant, une telle approche de type probabiliste est très omplexe. Par simplification une approche de type semi-probabiliste a été retenue. c

La justification d’un ouvrage selon la méthode des calculs aux États Limites nécessite successivement :

la définition des situations et des actions, la définition des combinaisons d’actions et de sollicitations.

5.3.1.1 Les situations et actions Une situation est un état défini de l’ouvrage et de son environnement qui nécessite une vérification de sa solidité et de sa stabilité, que ce soit en phases travaux (pendant la onstruction de l’ouvrage) ou en phase définitive (pendant l’exploitation de l’ouvrage). c

Une situation se compose de différentes actions, qui constituent chacune une sollicitation

lémentaire et qui s’appliquent toutes à l’ouvrage. é On distingue systématiquement trois types d’actions :

les actions permanentes, les actions variables, les actions accidentelles.

À titre d’exemple, dans le cas d’une galerie paravalanche, on a :

action permanente : poids propre du paravalanche (structure), action variable : surcharge (d’exploitation) apportée par la neige sur la structure, action accidentelle : choc d’un bloc sur la structure (période estivale), effet d’un séisme.

Page 77: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

77

5.3.1.2 Les combinaisons d’actions et de sollicitations Les combinaisons d’actions représentent les sollicitations globales qui nécessitent de procéder à des vérifications de la stabilité de l’ouvrage. Pour distinguer les États Limites Ultimes (notés E.L.U.) et les États Limites de Service (notés E.L.S.), on procède à la vérification de l’ouvrage :

aux E.L.U. afin de s’assurer que l’ouvrage ne se ruine pas pour un événement très pénalisant mais ayant une très faible probabilité de se produire. Cette vérification doit permettre de garantir la sécurité des personnes (altération mais pas de ruine de l’ouvrage, celui-ci conserve sa fonction). Mais des désordres graves affectent l’ouvrage. En particulier, on tolère l’apparition de fissures.

aux E.L.S. afin de s’assurer que l’ouvrage ne présente aucun désordre pour un événement de référence et que sa durabilité est entièrement conservée.

À titre d’exemple, dans le cas d’un ouvrage paravalanche, on procède à la vérification :

aux E.L.U. pour s’assurer que l’ouvrage ne se ruine pas sous l’effet de la chute d’un bloc ou d’une surépaisseur exceptionnelle de neige,

aux E.L.S. pour s’assurer que l’ouvrage ne présente aucun désordre sous l’effet de son poids propre, de la charge maximale de la neige et de la poussée des terres pour lesquelles il a été conçu.

On distingue différents combinaisons d’actions, en fonction de l’état limite considéré, en

ffectant à chaque action élémentaire des coefficients de pondération. a Po combinaisons d’action à considérer sont les suivantes : ur la vérification aux E.L.U., les

, combinaison fondamentale combinaison accidentelle.

Po inaisons d’action à considérer sont les suivantes : ur la vérification aux E.L.S., les comb

anente, combinaison quasi-permnte, combinaison fréque

combinaison rare. À partir des combinaisons d’actions et de sollicitations, on procède à la vérification du comportement de l’ouvrage pour les différents types de rupture susceptibles de l'affecter :

abilités interne et externe. st 5.3.2 Perspective : les EUROCODES Le dimensionnement des ouvrages dans le domaine du Bâtiment et des Travaux Publics (tant les bâtiments que les ouvrages d’art) s’oriente progressivement vers une réglementation

uropéenne : les EUROCODES. E Pour les calculs géotechniques, le principe des justifications est présenté dans l’EUROCODE 7 : Calculs géotechniques - Partie 1 : Règles générales (Norme expérimentale XP ENV 1997-1 : 1994), en considérant :

Les situations de calculs, Les catégories d’actions, Les combinaisons d’actions, Les valeurs caractéristiques des propriétés des matériaux, Les facteurs partiels sur les actions, les résistances et les méthodes de calcul.

Page 78: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

78

5.3.3 Application aux parois clouées Dans le cas de parois clouées, les ancrages passifs constituent des éléments de renforcement qui travaillent essentiellement en traction par frottement entre le sol et l’armature. Ces éléments peuvent également présenter une résistance en flexion et en cisaillement, par mobilisation d’une butée résultant du déplacement latéral de l’élément. La justification des parois clouées est effectuée selon la méthode des "États-limites", en comparant les efforts résistants mobilisables dans les clous par rapport aux efforts moteurs. Mais on se limite actuellement aux vérifications aux États-Limites Ultimes (ELU). L’application de l’État Limite de Service (ELS) n’est envisagée que lorsque l’ouvrage doit être vérifié en terme de déplacements : cette approche fait alors appel à des calculs complexes. En ce qui concerne la stabilité interne de la paroi clouée, on utilise généralement les méthodes "classiques" de calculs à la rupture, qui consistent à calculer l’équilibre d’une zone du massif "instable" délimitée par une surface de rupture potentielle. On peut citer les méthodes des tranches de Bishop et de Fellenius, couramment utilisées. On applique donc des coefficients de sécurité partiels sur les caractéristiques des matériaux et des coefficients de pondération sur les actions (cf. norme XP P 94-240). Cette vérification doit également s’accompagner d’une vérification de la stabilité globale du secteur où l’ouvrage est projeté, afin de s’assurer que sa réalisation n’entraîne pas une diminution de sa stabilité initiale. Pour cela, on peut être amené à pondérer différemment les caractéristiques des sols situés immédiatement à l’arrière de la paroi clouée, et les sols constituant le massif. Pour la résistance des clous et leur interaction avec le sol, les paramètres pris en compte selon la méthode du multicritère sont :

La résistance à la traction simple de l’armature du clou Rn, donnée par :

Rn = A x σe / γmσe

Avec A : aire de la section transversale de l’armature du clou σe : limite d’élasticité de l’acier γmσe : coefficient de sécurité en traction pure de l’armature

La résistance à l’effort tranchant de l’armature du clou Rc, donnée par :

Rc = Rn x 0,5 à 0,65 Le moment de plastification de l’armature du clou en flexion pure.

L’interaction de frottement latéral, donnée à partir du frottement latéral limite du sol par rapport au clou. Ce frottement est proportionnel au périmètre frottant du clou et au frottement latéral unitaire limite du sol qs , que l’on obtient soit par des essais d’arrachement de clou in-situ, soit par le biais d’abaques dont on limite l’utilisation aux pré-dimensionnements. Ce frottement latéral limite est donné par :

TL = qs x π x B x Ls

sistance latérale ultime du sol sur le clou prise égale à pl (pression limite pressiométrique).

Ces paramètres sont complétés par la prise en compte de :

Avec : B : diamètre du forage L : longueur de scellement du clou au-delà de la surface de rupture s

L’interaction de butée latérale, donnée à partir de la ré

Page 79: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

79

La résistance au cisaillement du sol, souvent modélisée par le critère classique de Mohr-Coulomb, en distinguant les comportements à court et à long terme :

τ ≤ C + σ x tanØ

Avec τ : contrainte tangentielle σ : contrainte normale C : cohésion (à court terme ou à long terme) Ø : angle de frottement (à court terme ou à long terme)

Cette technique de clouage des sols fait l’objet de nombreux documents techniques, expérimentations et documents normatifs, auxquels il convient de se reporter. On peut citer en particulier :

Recommandations Clouterre 1991, pour la conception, le calcul, l’exécution et le contrôle des soutènements réalisés par clouage des sols,

Norme XP P 94-240 d’Août 1998 – Renforcements de sols – Soutènements et talus en sol en place renforcé par des clous – Justification du dimensionnement.

5.3.4 Application aux stabilisations par clouage, micropieux ou pieux Les glissements de terrain sont des phénomènes très souvent rencontrés en montagne, pour lesquels la technique du clouage est généralement bien adaptée ; il s’agit généralement d’augmenter les caractéristiques mécaniques du massif rocheux en réduisant l’importance des

iscontinuités qui l’affecte ; ce qui permet de réduire sa déformabilité et le risque de rupture. d Le dimensionnement d’une stabilisation de glissement de terrain, quelque soit la méthode retenue (terrassement, drainage, confortement par clous ou pieux, micropieux, etc.) repose sur le principe suivant :

On cherche à modéliser un coefficient de sécurité global F = 1 pour la surface de rupture mise en évidence, en injectant dans les calculs les caractéristiques existantes au moment de la rupture : géométrie du versant, caractéristiques physiques et mécaniques de sols, conditions hydrauliques, etc.

On s’intéresse ensuite à l’évolution de ce coefficient de sécurité en fonction des modifications apportées.

ésistance interne des clous ou des micropieux, en appliquant n coefficient de sécurité de 1,5.

des forces stabilisatrices par obilisation d'efforts de traction et de cisaillement.

néralement les calculs de stabilité selon la éthode du multicritère (cf. paragraphe précédent).

de ’assurer de la résistance interne des pieux, en appliquant un coefficient de sécurité de 1,5.

augmentation des forces stabilisatrices par obilisation d'efforts de flexion et de cisaillement.

5.3.4.1 Renforcement par clous et micropieux Dans le cas d’un renforcement par clous ou micropieux, on cherche généralement à obtenir un coefficient de sécurité global final compris entre 1,2 et 1,3. En complément, il reste indispensable de s’assurer de la ru Ces éléments de renforcement permettent une augmentation m Comme dans le cas des parois clouées, on réalise gém 5.3.4.2 Renforcement par pieux Dans le cas d’un renforcement par pieux, on cherche généralement à obtenir un coefficient de sécurité global final compris entre 1,1 et 1,2. En complément, il reste toujours indispensables Ces éléments de renforcement permettent une m

Page 80: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

80

Po sement par pieux, les paramètres sont :

l’équilibre efforts moteurs / efforts stabilisateurs sur la surface de rupture.

C présente plus en détails es différents principes de stabilisation, et les méthodes de calculs.

e leur profondeur relative D/B, avec D profondeur de l’ancrage et B lar

le D / B > 7 : rupture profonde

dimensions e :

vec :

ette méthode n’est pas applicable aux pieux explosés (bulbe d’ancrage au lieu d’une plaque).

’une loi élasto-p

Avec : F’γ : initiale, de la profondeur relative d’ancrage et de l’angle

ents (cohésio la contrainte d’arrachement est donnée par :

Avec : F’c : d’ancrage, de

ges passifs à bulbe comme les pieux explosés our lesquels il n’est pas conseillé de l’utiliser.

BDDQe ××+××= γφγ tan2

'γ FDq ××=

''

ur le dimensionnement d’une stabilisation de glis la résistance en flexion-cisaillement du pieu, l’interaction de butée latérale entre le sol et le pieu,

Le guide technique "Stabilisation des glissements de terrain" du LCPc

5.4 Dimensionnement des ancrages ponctuels en sols meubles

5.4.1 Étude théorique de Trân-Vô-Nhiêm (1971) Il s’agit d’études du comportement de plaques horizontales d’ancrage à partir d’essais en laboratoire pour des sols pulvérulents. Ces essais ont permis d’observer le comportement des plaques en fonction d

geur de la plaque : D / B < 7 : rupture superficiel

Dans le cas d’un ancrage superficiel et vertical, l’approche théorique en deux conduit à la formulation suivante pour le calcul de la force limite d’arrachement Q

A γ : poids volumique du sol Ø : angle de frottement du sol

C 5.4.2 Méthode de Rowe et David (1982) Cette méthode est issue d’une modélisation numérique reposant sur l’utilisation d

lastique, du critère de Mohr-Coulomb et d’une loi d’écoulement. Elle distingue :

les sols pulvérulents, pour lesquels la contrainte d’arrachement est donnée par :

facteur de capacité de l’ancrage, fonction de la dilatance, de la rugosité, de la contrainte

γu

de frottement.

les sols cohér n C) et frottants, pour lesquels

facteur de cohésion, fonction de la profondeur relativeγγ FDFCq cu ××+×=

l’angle de frottement, et du frottement latéral unitaire qs. Cette méthode a été étalonnée par comparaison avec des essais de traction de dalles ancrées dans du sable, mais pas dans le cas d’ancrap

Page 81: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

81

5.4.3 Méthode de Heimgartner (1986) ette méthode probabiliste propose de calculer la force limite d’arrachemeC nt Q fonction de la

profondeur D de l’ancrage pour un pieu explosé, selon la formule suivante :

Qe = 7.2 + 26.8 * D2

e

bles. Elle est issue d’une approche probabiliste, à partir d’une

s ur l’ancrage, affectée d’un

es (pour des profondeurs d’ancrage férieures à 2.50 m), dans des alluvions et les éboulis.

en prenant en compte un facteur de forme S et un facteur réducteur pour

pplication aux cas des pieux explosés n’est pas envisagée.

istiques géométriques de l’ancrage que les caractéristiques physiques et mécaniques du sol :

,

L

bulbe et dont l’angle au sommet frottement φ compris entre 35 et 45° selon la nature du sol :

Avec : Q en kN D en m

Cette méthode donne une bonne approximation pour les pieux explosés dans les moraines,

ais est pessimiste pour les samcampagne d’essais de traction. À l’inverse, pour une traction de service T exercée par l’ouvrage scoefficient de sécurité c, la profondeur d’ancrage D est donnée par :

On limite son emploi aux capacités inférieures à 200 kN. L’utilisation de cette méthode est recommandée pour l’estimation de la force limite

’arrachement des pieux explosés dans les moraindin 5.4.4 Méthode de Frydman et Shaham (1989) Ces auteurs ont proposé une méthode de dimensionnement similaire au calcul des fondations uperficielles, s

l’inclinaison i.

ette méthode est tirée des résultats d’essais d’arrachement de plaques dans du sable, et son Ca 5.4.5 Méthode de Mazzoleni et Lamour (1991) Cette méthode propose une formulation de la force limite d’arrachement d’un ancrage du type pie tant les caractéru explosé, qui fait intervenir

profondeur de l’ancrage D poids volumique γ du sol, pseudo-angle de frottement Ø du sol.

a force limite d’arrachement Qe est la résultante de deux composantes Q1 et Q2 :

Une composante liée au poids du cône dont le sommet est l’extrémité inférieure du est un pseudo-angle de

φπγ 23 tan×××= DQ1 3

8.262.7)( −×

=TscD

Page 82: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

82

Les auteurs ont proposé de retenir les valeurs suivantes pour Ø : • sable lâche : Ø = 30° • sable dense : Ø = 33° • moraine : Ø = 35° • alluvions, éboulis : Ø = 38°

Une composante liée au frottement latéral du sol :

)5.0(tansin3

232 −××××= φφπγ DQ

La force limite d’arrachement Qe est donnée par la somme :

Qe = Q1 + Q2 où Q2 est relativement petit devant Q1 (de l’ordre de 5 à 10 %). L’utilisation de cette méthode est recommandée pour l’estimation de la force limite d’arrachement des pieux explosés dans du sable, des moraines (pour des profondeurs inférieures à 2,50 m) et des éboulis (également pour des profondeurs inférieures à 2,50 m).

Photo n°24 : Bâti d’essai Mazzoleni et Lamour

Page 83: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

83

5.5 Méthode des "Directives Suisses" À titre indicatif, nous mentionnons les directives pour la construction d’ouvrages paravalanches dans la zone de décrochement (Édition 1999 / complété 2000) de l’OFEFP, Direction fédérale des forêts et du FNP, Institut fédéral pour l’étude de la neige et des avalanches. Ces directives mentionnent :

Le dimensionnement d’une fondation préfabriquée dans un terrain meuble, résistance à la compression et au cisaillement : elles sont calculées à partir des caractéristiques du sol et de la géométrie de la fondation.

Des valeurs empiriques des efforts admissibles de traction pour les roches peu fissurées, en fonction de la longueur de l’ancrage et du diamètre de forage :

Tableau 16 : Valeurs empiriques des efforts admissibles de traction pour les roches peu fissurées

Longueur de l’ancrage (m)

Diamètre du forage (mm)

Effort admissible de traction (kN)

1.0 30 47

1.5 45 212

2.0 45 283

Des valeurs indicatives de l’effort admissible de traction pour des ancrages répartis en sols meubles (coefficient de sécurité de 2 au diamètre), en fonction de la longueur de l’a cn rage, en distinguant deux catégories de sols :

• "sol mauvais" : lâche, avec matériaux fins non liants, sans cohésion (produits de décomposition argileux humides qui ne permettent qu’une mauvaise tenue entre ancrage et sol, pierriers, etc.),

• "sol moyen" : matériaux fins cohérents en couches denses (éboulis grossiers avec parts de matériaux fins liants, sable graveleux sec, etc.).

Tableau 17 : Valeurs indicatives de l’effort admissible de traction pour les ancrages répartis en sol meuble

Longueur de l’ancrage (m) Effort de traction (kN) Sol mauvais Sol moyen

< 50 2.0 2.0

80 3.2 2.9

100 3.7 3.3

150 5.0 4.1

200 6.2 4.9

250 7.3 5.5

Des valeurs indicatives de l’effort admissible de traction pour des ancrages type pieux explosés (coefficient de sécurité de 2 au diamètre, se rapprochant du micropieu), en fonction de la longueur de l’ancrage et des mêmes catégories de sols :

Page 84: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

84

Tableau 18 : Valeurs indicatives de l’effort admissible de traction pour les ancrages type pieux explosés

Longueur de l’ancrage (m) Effort de traction (kN) Sol mauvais Sol moyen < 50 2.0 2.0 80 3.3 2.4

100 3.9 2.8 150 5.4 3.5 200 6.7 4.2 250 7.9 4.7

D’une façon générale, des recommandations relatives à la conception, à l’exécution et aux contrôles de ces ancrages.

5.6 Prise en compte de la sismicité Pour le dimensionnement des parois clouées, la prise en compte de la sismicité doit être réalisée selon la Norme XP P 94-240 (cf. paragraphe "Méthode de dimensionnement des parois clouées"), qui renvoie à la Norme NF P 06-013 de Décembre 1995 : Règles PS applicables aux bâtiments, dites Règles PS 92 – Règles de construction parasismique. Cette vérification est effectuée selon les États Limites, en ayant recours à un modèle statique équivalent qui fait intervenir l’action sismique sous la forme de forces horizontales et verticales (pesante et allégeante). On prend en compte :

la zone de sismicité,

la classe de protection de l’ouvrage,

le niveau minimal réglementaire de protection : accélération nominale a , fonction des deux conditions précédentes.

N

En ce qui concerne le dimensionnement des ancrages utilisés pour d’autres applications que les parois clouées, en l’absence de réglementations spécifiques, on peut utiliser la même

éthode faisant appel à un modèle statique équivalent. m La prise en compte de la sismicité est obligatoire en soutènement. Elle est laissée à l’appréciation du maître d’ouvrage en confortement.

Page 85: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

85

6 CONDITIONS DE MISE EN ŒUVRE 6.1 Les techniques de perforation au rocher Les principales méthodes de perforation au rocher sont, par ordre décroissant de fréquence d’utilisation :

la perforation pneumatique, la perforation autonome, la perforation électro-pneumatique, la perforation hydraulique.

On ne présente pas ici le cas de la perforation oxythermique (combustion d’un tube métallique par de l’oxygène, permettant la fusion du rocher), inadaptée aux travaux en montagne. En ce qui concerne des chantiers présentant des conditions d’accès aisées (accessibilité par véhicule tout-terrain), on peut également mentionner la perforation pneumatique avec drill. 6.1.1 Perforation pneumatique L’air comprimé est utilisé pour entraîner simultanément en rotation et en percussion un train de tiges muni d’un taillant (vissé) ou un fleuret à taillant, pour des longueurs courantes de 0,8 à 4,0 m et des diamètres Ø 51 à 76 mm. En pratique, pour les fleurets, le diamètre maximum est de l’ordre de Ø 44 mm pour des longueurs de 0,8 m ; on peut utiliser des rallonges, mais cela nécessite souvent de diminuer à chaque passe le diamètre du taillant.

Photo n°25 : Perforateur pneumatique et fleuret

Page 86: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

86

L’air comprimé est utilisé tant pour actionner le perforateur que comme fluide de forage permettant d’évacuer les débris du perçage. Les taillants sont généralement munis d’un orifice à leur base ; le cas échéant, l’opération de nettoyage du trou doit être régulièrement effectuée pendant le perçage. Le compresseur est autonome, il peut être stationné à quelques dizaines (voir centaines) de mètres du point de forage en fonction de sa capacité, et donc des pertes de charges acceptables dans les flexibles. Le choix de la capacité du compresseur sera essentiellement conditionné par la profondeur de l’ancrage et le diamètre de l’armature à sceller donc le diamètre du forage. Nous rappelons que la capacité d’un compresseur va diminuer avec l’altitude, du fait de la diminution de la densité de l’air ; on peut prévoir une surcapacité de compresseur de l’ordre de 40 % à 1 000 m d’altitude, 60 % à 1 500 m, et 100 % à 2 000 m. À titre indicatif, on peut retenir qu’un perforateur léger (poids 10 à 23 kg), nécessite une alimentation de 1000 à 2000 l /min sous une pression de 6 bars, ce qui correspond à un compresseur de l’ordre de 15 CV utilisé au niveau de la mer (poids 500 à 800 kg). Pour les perforateurs puissants, ils sont couplés à de chariots de forage léger ou nacelle pour mise en station en falaise par exemple. On peut également citer le cas des colonnes de forage équipées de marteau fond de trou, en diamètre jusqu’à 90 mm.

Photo n°26 : Fleurets et ancrage à la résine

Page 87: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

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6.1.2 Perforation autonome Son fonctionnement est similaire au perforateur pneumatique mais sa spécificité réside dans sa conception : il s’agit d’un matériel unique et compact, comprenant un compresseur et un perforateur actionné par un moteur thermique. Il permet de réaliser des forages de faible longueur et en petit diamètre. Ses avantages résident dans son autonomie, pour un poids restant acceptable (maximum 30 kg). Ses principaux inconvénients sont : sa maniabilité réduite, une puissance modeste, et les difficultés du fonctionnement d’un moteur 2 temps en altitude. 6.1.3 Perforation électro-pneumatique Son fonctionnement est identique au perforateur autonome, hormis son alimentation en énergie : il s’agit d’un matériel alimenté par un moteur électrique incorporé. Plus compact et maniable (10 à 15 kg) que le perforateur autonome, il doit cependant être associé à un groupe électrogène portatif, devant développer une puissance de l’ordre de 1000 à 1500 W, pour un poids de l’ordre de 40 à 50 kg. L’outil de foration est une mèche, n’autorisant que des longueurs et diamètres de forages limités (Ø < 30 mm, l < 75 cm), avec des rendements nettement plus faibles. 6.1.4 Perforation hydraulique Cette technique est utilisée pour les engins de perforation plus puissants et plus lourds que les précédents ; leur utilisation est cependant envisageable dans certaines conditions d’accès ; Certains de ces engins peuvent être mis en station en falaise, lorsque des forages profonds sont nécessaires. 6.1.5 Recommandations particulières

Une fois le forage terminé, il est impératif de procéder à un soufflage du forage (utilisation d’un compresseur) avant la mise en place de l’armature et de la mise en œuvre du produit de scellement.

Cette opération de soufflage devra être renouvelée en cas de délai important entre le forage et le scellement.

Les opérations de forage doivent être réalisées par un foreur expérimenté, qui devra constater les éventuelles anomalies ou hétérogénéités du sol afin d’adapter au besoin la longueur de l’ancrage, voir même de modifier le type d’ancrage.

Pour les ancrages répartis, on recommande que le forage soit supérieur d’environ 20 à 50 cm à la longueur d’ancrage effective, afin de garantir que les cuttings de forage non évacués par la nettoyage du forage ne perturbe pas le bon scellement de l’armature au terrain.

Page 88: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

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6.2 Les techniques de perforation en sol meuble Les principales méthodes de perforation sont les suivantes :

perforation pneumatique, autonome, électro-pneumatique ou hydraulique, fonçage par fusée.

6.2.1 Perforation pneumatique, autonome, électro-pneumatique ou

hydraulique On se reportera au paragraphe "Les techniques de perforation au rocher" ci-dessus. 6.2.2 Fonçage par fusée La technique du fonçage horizontal de tubes par traction directe est employée depuis de nombreuses années dans le domaine de l’assainissement, en substitution des techniques traditionnelles de tranchées ouvertes ; cette technique a été adaptée plus récemment au forage vertical pour la réalisation d’ancrages en sols meubles. En cas de rencontre de matériaux très graveleux ou rocheux, l’emploi de certaines fusées est encore envisageable mais les rendements ne sont généralement plus compétitifs par rapport aux forages traditionnels. Le principe est le suivant : un marteau refouleur de sol avance dans le sol au moyen d’une tête mobile, suivi par le cylindre constituant le corps de la fusée, en refoulant et donc en compactant le sol, sous l’effet d’un piston alimenté par de l’air comprimé. En complément on peut exercer une poussée statique au moyen de tubes. Le refoulement du sol favorise par ailleurs la tenue du forage donc limite les risques d’éboulement de ses parois, et améliore le frottement sol-inclusion. Pour les pieux explosés, le diamètre du forage ne devant pas être bien supérieur au diamètre extérieur du tube et ce sur toute la longueur, il est alors parfois difficile de descendre jusqu’à 3 ou 4 m au moyen d’une fusée du fait des frottements latéraux.

Photo n°27 : Fusée de fonçage 6.2.3 Recommandations particulières

L’opérateur doit soigneusement guider la fusée au départ du fonçage, afin de limiter les déviations de forage, puisque le guidage en cours de forage est impossible.

L’opérateur doit bien choisir le diamètre de la fusée au démarrage, qui est un compromis entre le diamètre du forage recherché, la capacité de la fusée et la nature du terrain.

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6.3 Conditions d’injection Les recommandations concernant les conditions d’injection sont :

Pour les scellements d’ancrages profonds (> ~5 m), ou sub-horizontaux, il est impératif de réaliser l’injection sous pression depuis le fond du forage : on utilise pour cela un tube d’injection de résistance suffisante (22 bars généralement) et de diamètre d’environ 16 à 20 mm, relié à une pompe et à un touret d’injection ; Il est préférable de retirer progressivement le tube lors de l’injection afin de ne pas le laisser au contact de l’armature, ce qui réduirait son adhérence. Il est parfois toléré de fixer le tube solidement à la barre (fil de fer). L’extrémité du tube est coupée en biseau et on réalise des entailles sur le dernier mètre inférieur, afin de faciliter l’injection et de parer à un risque d’obturation lors de sa mise en place en forage.

L’injection sous faible pression au tube plongeur (ou canne d’injection) retiré progressivement au fur et à mesure du remplissage peut être tolérée pour des ancrages verticaux inférieurs à 5 m de profondeur.

L’injection gravitaire par déversement direct depuis le haut du forage peut être tolérée dans le cas d’ancrages peu profonds (< 2 m) verticaux ou sub-verticaux.

La mise en place de centreurs distanceurs est recommandée pour les ancrages de profondeur supérieure à 3 / 4 m ; ils permettent de garantir un enrobage uniforme de la barre ; on peut les placer à raison d’un centreur tous les 2,50 m environ, avec un minimum

du scellement. Dans ce cas, les centreurs doivent impérativement tre fixés sur la gaine.

distanceurs

des

d’un adjuvant ou un malaxage plus énergique.

Figure 24 : Principe de l’amélioration de l’injectabilité

de deux centreurs pour les ancrages courts.

Dans le cas de roches fissurées et / ou fracturées, il est recommandé de mettre en place une "chaussette" dans le forage, c’est-à-dire une gaine géotextile extensible (du type tissé), qui permet de maîtriser les quantités de coulis injecté (réduction des pertes d’injection) et d’assurer la continuité ê Dans le cas des terrains grossiers avec des cailloux et blocs anguleux (éboulis par exemple), il est recommandé d'utiliser des gaines géotextiles non extensibles (du type cousu) qui offrent une meilleure résistance à l’arrachement ; leur diamètre doit correspondre exactement au diamètre du forage, et les centreurs doivent être positionnés par-dessus.

En complément de ces systèmes de tube d’injection et/ou de chaussette, il est nécessaire de leur associer un dispositif particulier pour éviter leur poinçonnement au contact centreurs : double tube assurant le pontage.

Il est possible d’améliorer l’injectabilité d’un coulis de ciment grâce à l’ajout à

Page 90: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

90

7 CONSTITUANTS 7.1 Coulis et mortier 7.1.1 Les ciments Nous présentons ci-dessous les ciments courants, c’est-à-dire ceux qualifiés de "traditionnels" et d’"éprouvés" au sens de la Norme EN 197-1 "Ciment : composition, spécifications et critères de conformité des ciments courants". 7.1.1.1 Généralités Les ciments constituent le liant hydraulique le plus utilisé en France, l’utilisation de chaux hydrauliques étant beaucoup plus marginale (environ 2%). Le ciment est un liant hydraulique qui durcit au contact de l’eau, le phénomène de prise comprend 3 phases successives :

la phase dormante : la pâte reste en apparence inchangée, les premières réactions débutent ;

le début et la fin de prise : une augmentation brusque de la viscosité apparaît après une durée de 1 à 2 heures, avec dégagement de chaleur : il s’agit du début de prise. La fin de prise correspond au moment ou la pâte devient indéformable et rigide ;

le durcissement : le phénomène d’hydratation du ciment et l’augmentation de résistance se poursuit pendant plusieurs mois. La résistance à 28 jours correspond à la valeur conventionnelle de contrôle.

Le ciment conforme à la norme EN 197-1, appelé ciment CEM, mélangé avec des granulats et gâché avec de l’eau de façon appropriée, doit être capable de produire un mortier ou un béton qui conserve son ouvrabilité pendant un temps suffisamment long et doit, après des périodes déterminées, atteindre des niveaux de résistance prescrits et aussi présenter une stabilité de olume à long terme. v

Les ciments courants présentent aujourd’hui un double marquage CE + NF :

le sigle CE atteste que le produit est conforme aux réglementations européennes en matière de santé, de sécurité et de respect de l’environnement, et sont donc réglementairement aptes à l’usage,

t de garanties

iliceuse V, calcique W) T)

Fumée de silice (D).

onstituants principaux, qui améliorent les caractéristiques physiques du ciment.

le sigle NF, associé au sigle CE, atteste que les produits bénéficiencomplémentaires sur leur composition, leurs performances et leur contrôle.

Les constituants principaux des ciments sont :

Clinker Portland (K) Laitier granulé de haut fourneau (S)

relle calcilée Q) Matériaux pouzzolaniques (naturelle P, natu Cendres volantes (s Schiste calciné ( Calcaire (L, LL)

Les constituants secondaires du ciment sont des matériaux minéraux naturels ou dérivés des c

Page 91: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

91

On en et de la proportion de leurs co

posé : les ciments de haut fourneau : CLK / CEM III / A, B ou C

ts pouzzolaniques : CPZ / CEM IV / A ou B

R

nts Portland composés concernent six ciments contenant un constituant autre que le clinker précisé par un symbole : D, L, P, S, T, V (ou W) selon la nature du constituant :

e lane, laitier, schistes calcinés ou cendres volantes. Dans

Les ciments se répartiss 52.5, qui correspondent aux valeurs minimales de la résistance normale du ciment à 28 jours : résistance mécanique à la compression mesurée à 28 jours (Norme NF EN 196-1) :

: Classes c s cimen

distingue cinq types de ciments, fonction de la nature nstituants : les ciments Portland : CPA / CEM I les ciments Portland com s CPJ / CEM II / A ou B

les cimen les ciments composés : CLC / CEM V / A ou B

emarques :

Les lettres A, B et C fournissent une information sur la proportion de constituants autres que le clinker.

Les cime

fumé de silice, calcaire, pouzzoce ty e de ciment on trouve égap lement un ciment contenant plusieurs des constituants ci-dessus.

7.1.1.2 Classes de résistance

ent en trois classes courantes : 32.5, 42.5 et

Tableau 19 ourantes de ts

Résista ompresnce à la c sion (MPa)

à court terme courante

à 2 jours à 7 jours à 28 jours Classe de résistance

Limite inférieure

Limite inférieure

Limite inférieure

Limite supérieure

Temps de début de

prise (min)

Stabilité (expansion)

(mm)

32.5N 32.5R

- ≥ 10

≥ ≥ 32.5 ≤ 52.5 ≥ 75 16 -

42.5N 42.5R ≥ 20 -

≥ 42.5 ≤ 62.5 ≥ 60 ≥10 -

52.5N 52.5R

≥ 20 ≥ 30

- - ≥ 52.5 - ≥ 45

≤ 10

N.B. : la lasse R correspond àc une résistance à 7 jours plus élevée que la classe normale

correspondante N. 7En ce qui concerne l’utilisation des ciments pour la réalisation d’ancrages passifs en montagne, o

ence vers les

t être choisi en fonction de l’agressivité du milieu environnant, cf la norme

.1.1.3 Choix des ciments

n retiendra les recommandation suivantes :

Pour obtenir une résistance au jeune âge élevée, on s’oriente de préférciments de classe 42.5R ou 52.5 N ou R.

Afin de limiter les phénomènes de retrait, on peut retenir un critère complémentaire aux précédents : ciment type CP2, qui présente une faible chaleur d’hydratation.

Le ciment doiP18-011 de Juin 1992 : "Bétons – Classification des environnements agressifs".

Page 92: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

92

Dans le cas de certains milieux agressifs, il sera nécessaire de choisir des ciments de type CEM I PMES, CEM III PMES ou CEM V PMES, où PMES signifie "Prise Mer - Eau Séléniteuse".

Dans certains cas les ciments alumineux fondus, permettant d’obtenir une résistance

À titre d’information, la norme européenne NF EN 206-1 de Février 2002 (indice de n – Partie 1 : Spécifications, performances, production et

f able.

es intempéries notamment. 7.17La supérieure à la quantité strictement nécessaire aux seules réactions chimiques ; on doit en effet d

rages autour des barres d’anc

Cette eau de gâchage participe directement au temps de prise du scellement, à sa résistance et à la ote contre la cor rer de sa qu Les prescriptions pour l’utilisation de l’eau de gâchage pour béton fait l’objet de la norme XP 8-303 99, qu e à « Béton – Mise en œuvre – Eau de gâchage pour béton de construction » de Mai 1941.

Tableau 20 : Prescriptions pour le contrôle préliminaire de l’eau de gâchage (extrai

élevée à court terme, un bétonnage par temps froid (jusqu’à –10°C pour des bétons massifs),

classement P 18-325) : "Bétocon ormité" sera bientôt applic

7.1.1.4 Recommandations particulières Les ciments doivent faire l’objet d’un stockage soigné sur le chantier, afin d’éviter leur altération sous l’effet d

.2 L’eau de gâchage .1.2.1 Généralités

quantité d’eau qu’il est nécessaire d’ajouter pour le gâchage correct du ciment est

istinguer :

l’eau de cristallisation ou d’hydratation fixée chimiquement dans les nouveaux constituants hydratés et nécessaire à la structure cristalline ; elle est en générale de l’ordre de 20 à 25 % du poids du ciment,

l’eau absorbée qui pénètre plus ou moins à l’intérieur des granulats selon leur degré de porosité,

L’eau libre (dans de fins réseaux capillaires) qui s’élimine plus ou moins par séchage. Elle est nécessaire pour obtenir la viscosité, la plasticité et l’onctuosité indispensable au gâchage et à la mise en place correcte du béton dans les fo

rages.

pr ction des armatures rosion : il faut s’assu alité.

P 1 de Août 19 i remplace la norme NF P 18-303 relativ

t de la norme XP P 18-303)

Élément contrôlé Limite admissible Méthode d’essai

1 Huiles et graisses Ne dépassant pas les traces visibles

2 Détergents Disparition de la mousse en moins de 2 min

3 Couleur Jaune pâle

4 suspension (pour un échantillon de 80 ml) Matières en Sédiment maximal de 4 ml

5 Odeur Aucune odeur et notamment absence totale

d’odeur de sulfure d’hydrogène avant ou après l’addition d’acide chlorhydrique

6 Acides pH ≥ 4

Voir § 6.1.1 et 6.1.2 de la norme

7 Matières humiques Couleur brun jaunâtre ou plus pâle, apraddition de NaOH

ès

Page 93: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

93

Dpas utilisable comme eau de gâchage. Par contre, si elle satisfait aux contrôles préliminaires, il era également nécessaire de contrôler de façon complémentaire sa qualité par des essais

sistance du béton, mortier ou coulis :

ais

prise et résistance sur des éprouvettes confectionnées à partir de l’eau de

7

Les eaux de nappe phréatique et les eaux de ruissellement peuvent convenir, elles doivent cependant répondre aux exigences fixées par la norme XP P 18-303.

Il faut éviter un ajout excessif d’eau, qui entraîne une chute de la résistance et de la durabilité du béton.

Les contrôles de l’eau de gâchage nécessitent le prélèvement d’un échantillon de 5 litres minimum, qui doit être conservé dans un récipient propre, rincé avec l’eau à prélever et fermé de façon étanche ; l’échantillonnage ne devra pas être conservé au-delà de 2 semaines avant les essais de contrôles.

ans le cas où l’un des paramètres ne respecte pas la limite admissible, l’eau testée ne sera

schimiques, des essais sur le temps de prise et la ré

Essais chimiques : principalement les chlorures Cl-, Sulfates −2

4SO , Alcalins Na2O, m

aussi en complément : sucres, Phosphates P2O5, Nitrates −3NO , Plomb Pb2+ , Zinc Zn2+

Temps degâchage à contrôler.

.1.2.2 Recommandations particulières

L’eau doit être propre et exempte d’impuretés du type matières organiques, alcalis, etc.

L’eau potable est toujours acceptable ; nous rappelons qu’une eau déclarée potable doit satisfaire à la Directive européenne DI 75/440/CEE. Cette eau ne nécessite aucun essai de contrôle.

Les eaux de rivière sont généralement interdites.

En ce qui concerne les eaux de torrents, de sources ou de résurgences, il faut être vigilant car il s’agit généralement d’eaux "dures" ou "très douces" (de fonte) pouvant être incompatibles avec les ciments ; des études spécifiques doivent alors monter leur conformité avec la norme XP P 18-303.

Page 94: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

94

7.1.3 Les adjuvants 7.1.3.1 Généralités Les adjuvants permettent d’améliorer les caractéristiques des bétons, mortiers et coulis, en proportion du ciment, et ce dans des proportions classiquement inférieures à 5% ; ils sont généralement ajoutés à l’eau de gâchage. Ces adjuvants se distinguent par leur effet :

Tableau 21 : Principaux effets des adjuvants dans le béton

Nature de l’adjuvant Effet Utilisation dans le

domaine des ancrages passifs

Modification de la maniabilité du béton

Plastifiants Augmentation de la maniabilité du béton, à teneur en eau constante

Plastifiants réducteurs d’eau

Augmentation de la résistance mécanique, à maniabilité constante, par réduction de la

teneur en eau

Super-plastifiants (*) Forte augmentation de la maniabilité/ ouvrabilité du mélange

Modification de la prise et du durcissement

Accélérateurs de prise et de durcissement

Diminution du temps de début et de fin de priseAccélération du durcissement du ciment

Bétonnage par temps froid, ou en présence

d’eau

Retardateurs de prise Augmentation du temps de début et de fin de prise du ciment

Cas des BPE avec accès éloignés

Modification des propriétés du béton

Entraîneurs d’air Formation de micro-bulles d’air uniformément réparties

Bétons exposés au gel, ou aux eaux agressives

Hydrofuges de masse Diminution de l’absorption capillaire des bétons, coulis et mortiers durcis

(*) le terme super-plastifiant remplace l’ancienne terminologie "fluidifiant". En fonction du contexte, on pourra donc choisir un adjuvant dont la fonction principale (et parfois secondaire) permettra d’améliorer la qualité de du béton, du mortier ou du coulis à utiliser. Il sera cependant nécessaire de s’assurer que leur utilisation n’entraîne pas une diminution des caractéristiques mécaniques, physiques ou chimiques du béton, mortier ou coulis en dessous des limites définies pour chacun des adjuvants, ni de celles des armatures à leur contact. La norme NF P 18-103 de Août 1989 donne la définition, la classification et le marquage des adjuvants pour bétons, mortiers et coulis. 7.1.3.2 Recommandations particulières Les mortiers prêts à l’emploi n’acceptent aucune modification de leur composition initiale, sauf si elles sont mentionnées dans la fiche technique du produit (voir le fournisseur). Pour les produits de scellement sur site, une vigilance particulière doit être portée à l’utilisation de certains adjuvants à cause des difficultés de dosage et de bon mélange.

Page 95: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

95

7.1.4 Les granulats 7.1.4.1 Généralités

Tableau 22 : Dimensions des granulats (selon norme XP P 18-540 d’Octobre 1997)

Granulat Désignation

d : dimension des grains les plus petits

(mm)

D : dimension des grains les plus gros

(mm) Fillers 0/D 0 < 2

Sablons 0/D 0 ≤ 1

Sables d/D 1 ≤ 6.3

Gravillons d/D 1 ≤ 125

Graves 0/D 0 > 6.3

Ballast d/D 25 ≤ 50 Avec : d : plus petite dimension du produit D : plus grande dimension du produit 7.1.4.2 Recommandations particulières Des classes de granulats (A, B, C, D) sont définies dans la norme XP P 18-540 "Granulats – définitions, conformité, spécifications" selon les paramètres suivants :

Pour les gravillons : Los Angeles, sensibilité au gel, granularité, propreté, coefficient d’aplatissement, éléments coquilliers.

Pour les sables : granularité, module de finesse, teneur en fines de la fraction 0/4 mm, propreté, matières organiques.

Pour les sables et les gravillons : absorption d’eau, impuretés, alcali-réaction, soufre total, sulfates, chlorures.

Pour les fillers et sablons : granularité, propreté.

Il est préférable de retenir les granulats de classe A et B

Le choix de granulats de classe A (ou classe B sous certaines conditions) s’impose lorsque gressivité du milieu est sévère. l’a

7.1.5 Application aux coulis 7.1.5.1 Généralités Les coulis sont d

ventuellement. es mélanges fluides composés de ciment, d’eau, d’adjuvant et d’ajout divers

Pour les coulis, suivant les cas, les exigences portent essentiellement sur :

é Dans chaque cas, on étudiera une formule de coulis en tenant compte du but recherché ; c’est

ire que pour la mise au point l’aide du laboratoire est pratiquement indispensable. d Le laboratoire permettra de définir une composition optimale du coulis et cela à l’aide d’appareils relativement simple. Le but est d’aboutir à un coulis adapté aux conditions du hantier. c

les propriétés rhéologiques ( fluidité, ressuage ) ; hantier ) ; les temps de prise ( à la température du c

l’évolution des résistances mécaniques ;

Page 96: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

96

et parfois sur : la résistance au milieu environnant ; la densité ; la perméabilité, l’absorption capillaire ; le retrait (voire gonflement).

Dans tous les cas les coulis devront être stables, homogènes et conserver ces propriétés pendant l’injection. 7.1.5.2 Recommandations particulières Lors de l’utilisation des coulis de ciment, on observe les recommandations suivantes :

Un espace annulaire de 10 à 15 m minimum, uniforme sur toute la longueur de scellement, est indispensable entre la barre et les parois du forage ; Le trou de forage est soufflé avant l’introduction de l’armature.

Le dosage ciment / eau, C/E, est généralement supérieur à 2 (2,5 pour la S.N.C.F.).

Pour des ancrages définitifs, l’emploi de ciment en cartouche devrait être proscrit.

En cas de température ambiante t° < - 5°C, la réalisation de scellements au coulis doit être proscrite ; Pour des températures - 5°C < t° < + 5°C, cette réalisation nécessite impérativement un traitement particulier avec adjuvant spécifique. Mais l’inertie thermique de l’armature froide par rapport à la faible quantité de coulis injecté reste très importante. Il est très nettement préférable d’avoir une température positive et de sceller en début d’après midi.

Pour les scellements au rocher fracturé, on recommande que la résistance à la compression du coulis soit fc ≥ 25 MPa à 7 jours puis fc ≥ 35 MPa à 28 jours. Les études en laboratoire permettent de définir les conditions d’obtention de ces résistances, en

jectées permettent de

conduisant à des diamètres de scellement

m

plastifiant (ex : de 2 à 3% de bentonite) pour faciliter la mise en œuvre.

fonction de la composition des coulis (classe de ciment, rapport C/E, etc.).

La réalisation d’une fiche de forage et le contrôle des quantités inconnaître les coupes du terrain et la présence de failles ou fissures.

Dans le cas des boulons d’ancrages à injection (type autoforant), le rapport ciment/eau (C/E) est de l’ordre de 1.0 à 1.5 en phase de forage, pour que sa fluidité permette d’assurer le rinçage du forage avant le scellement puis une bonne pénétration dans le sol (le contact avec le terrain est très important). Ensuite, le rapport C/E est augmenté jusqu’à 2.0 à 2.5 pour assurer un coulis de qualité et une résistance élevée, mis en œuvre avec des pressions d’injection de l’ordre de 50 à 60 bars bien plus importants que le diamètre du taillant.

En sol meuble on obtient ainsi des coefficients d’expansion (rapport diamètre de scellement réel / diamètre du taillant) de l’ordre de 1,2 à 2 selon la nature des sols ; par exemple, en forant avec un taillant Ø = 90 mm, le diamètre de scellement peut atteindre 108 à 180 mcar la pression d’injection permet au coulis de s’infiltrer au delà du forage proprement dit.

Dans certains cas d’ancrages de grande longueur (> 12 m), il est opportun d’ajouter un

Page 97: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

97

7.1.6 Application aux mortiers 7.1.6.1 Généralités En fonction de leur composition on distingue trois types de mortiers :

Les mortiers de ciment : ils sont très résistants, avec un délai de prise et de durcissement rapide. On dose couramment à raison de 300 à 400 kg de ciment pour 1 m3 de sable. Il s’agit du mortier recommandé dans le cadre du scellement d’ancrages passifs.

Les mortiers de chaux : leur délai de durcissement est plus élevé que les précédents, mais ils sont plus gras et onctueux.

Les mortiers bâtards : ils sont obtenus par mélange de ciment et de chaux.

es deux derniers types de mortiers ne sont pas adaptés à la réalisation d’ancrages. C Les mortiers nécessitent l’utilisation de sables, généralement siliceux ou silico-calcaires, et avec

ne granulométrie continue ; on peut également les améliorer par utilisation d’adjuvants. u On peut incorporer différents types de fibres : fibres de verre, fibres métalliques et fibres synthétiques (polypropylène). L’intérêt de ces fibres est de modifier le comportement rhéologique du coulis et du mortier frais : amélioration de la cohésion et de la résistance au isaillement. c

Comme unique exemple l’adjonction de fibres métalliques est parfois utilisée pour des ancrages : ces fibres présentent une très bonne compatibilité avec le béton, elles augmentent la résistance résiduelle après fissuration, elles agissent principalement sur le mortier durci. La proportion de fibres métalliques peut être de 30 à 50 kg par m3 de mortier, il s’agit généralement d’éléments de 30 mm de longueur et 0,5 mm d’épaisseur, pour un coût de 1 € HT / kg. Mais leur utilisation conduit parfois à des problèmes de dosage préalable et de contrôle avec le cône

e Marsh. d En fonction de leur mode de préparation, on classe les mortiers en trois catégories :

Les mortiers fabriqués sur chantier : ils nécessitent des précautions sur les opérations de mélanges des constituants mais également sur leur mode de stockage.

rale, puis

s propres (ce qui est particulièrement intéressant dans le cas

d’eau

but et de fin de prise sont relativement courts, (exemples respectifs 6 à

ont thixotropiques : ils adhèrent immédiatement aux

éritent d’être fortement recommandés pour la réalisation d’ancrages passifs en montagne.

7.1.6.2 Recommandations

orage, et ce sur toute la longueur de scellement, afin de garantir la

e résistance à la compression fc ≥ 25 à 35 MPa à 7 jours puis fc ≥ 45 à 55 MPa à 28 jours.

Les mortiers frais retardés, stabilisés, prêts à l’emploi : ils sont préparés en centlivrés et éventuellement stockés sur le chantier (jusqu’à 36 heures au maximum).

Les mortiers industriels secs pré-mélangés : leur pré-dosage garantit leur régularité et leur qualité (contrôles en fabrication) ; leur préparation sur chantier est très rapide, et ils permettent de garder les sitede travaux en site protégé). Ils se présentent sous forme de poudres, auxquelles il suffit d’ajouter la quantitéadaptée à la plasticité désirée (par exemple 2,5 à 3,5 l d’eau pour 25 kg de poudre). Les temps de dé8 h, et 8 à 10 h). De plus, certains de ces mortiers sparois des forages, même verticaux. Ces mortiers secs pré-mélangés m

particulières

Un espace annulaire de 10 à 15 mm minimum est recommandé (jusqu’à 25 mm) entre la barre et les parois du fqualité du scellement.

Le mortier doit généralement présenter un

Page 98: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

98

La résistance au gel du mortier dépend étroitement du pourcentage de cavités du mortier frais, mais sans correspondance systématique. On peut contrôler ce pourcentage mais avec un résultat obtenu plusieurs semaines après le prélèvement.

Pour les forages verticaux, horizontaux ou ascendants, on recommande l’emploi des mortiers de scellement préfabriqués, gâchés avec une quantité d’eau permettant d’obtenir une consistance plastique.

La mise en œuvre de l’armature doit intervenir rapidement après le malaxage (~10 mn), qui doit être soigné et réalisé par agitateur électrique ou pneumatique (300 tr/ mn minimum).

7.2 Résines 7.2.1 Généralités Les résines polyester ou époxydique constituent des mortiers de scellement complémentaires aux coulis de ciments et aux mortiers, bien adaptés aux ancrages courts (< 2 m, sinon elle risque de polymériser avant d’arriver au fond du trou) en veillant toutefois à ce que la couche uperficielle du rocher soit de bonne qualité. s

Si le coût de ces résines est plutôt supérieur aux coulis et mortiers traditionnels, elles présentent de nombreux avantages :

Le diamètre réduit de forage compense le surcoût de la résine par rapport au ciment.

La préparation du produit lors de sa mise en œuvre en forage est très aisée : cartouche bi-corps mélangés lors de l’utilisation ou par brassage des 2 composants, mélange par brassage au moyen d’une perceuse électrique ou lors de la rotation de la barre, inutilité de la pompe d’injection (la fluidité de la résine permet un bon remplissage des forages par

ne.

froid conduit à

tion du

ilité du produit, garantissant un remplissage

énéralement supérieure à 50 à 60 MPa. : de l’ordre de quelques heures à 20°C.

ant leur qualité.

gravité). Elle ne nécessite pas de rotations d’eau pour les chantiers en montag

La présence d’eau à la mise en œuvre n’est généralement pas préjudiciable.

La mise en œuvre tolère des conditions de température ambiante sévères (t° ≥ 0°C), bien que les conditions optimales d’utilisation soient entre 10 et 30°C ; Le tempsmajorer de quelques heures le délai d’obtention de la résistance nominale.

La pâte est thixotrope, permettant des injections de qualité quelle que soit l’orientaforage et sans dispositifs particuliers ; la barre peut très rapidement être maintenue.

La mise en œuvre est facilitée par la maniabhomogène de la résine et de son durcisseur.

Le durcissement est très rapide, ce qui permet à l’opérateur de mettre immédiatement en place l’ouvrage en évitant de revenir une seconde fois sur le même ancrage ; c’est particulièrement intéressant dans le cas de mises en œuvre "acrobatiques", en parois ; Cette vitesse de durcissement reste toutefois fonction de la température.

La résistance à la compression est élevée, gL’obtention de la résistance nominale est rapide

Il n’y a pas de phénomène de retrait à la prise.

Ces résines font l’objet de contrôles à la fabrication, garantiss

Page 99: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

99

Les

avec mélange au moment de la mise en œuvre par pistolet

Charges de me de tu ontenant à la fois la résine poly stiq ontact par mise en place de ent ndant quelques dizaines de secondes (nécessité d’un perforateur pour appliquer de l’ordre de 200 à 600 tr/min). Ces produits sont adaptés aux forages horizontaux et verticaux, pour des

trois principales catégories de résines sont les suivantes :

Résines à mélanger par brassage avant mise en œuvre gravitaire, adaptées aux forages verticaux.

Cartouches pré-dosées bi-corpsmanuel ou pneumatique, adaptées aux forages très courts, quelle que soit l’orientation.

scellement, qui se présentent sous la for be cester et la catalyseur, séparés par un film pla la barre, à laquelle on applique un mouvem

ue, et mis en c de rotation pe

une rotation

longueurs même importantes jusqu’à 3 à 4 m. Il est formellement interdit d’assurer la mise en rotation de façon manuelle.

Tableau 23 : Caractéristiques physiques et mécaniques des résines couramment employées

Densité du mélange résine + durcisseur 1.5

Résistance mécanique à la compression 50 à 70 MPa

Durée de prise 24 h NB : on obtient généralement 80 à 90 % de la résistance au bout d’une heure. Pour des résines

s de rocher sain et ompact. Le diamètre de

vec préchauffage.

est facile, y compris en trous ascendants, et leur mise en ue la température ambiante est positive.

ellement est intéressant sur le plan technico-économique pour des pour des longueurs de scellements inférieures ou égales à 2 mètres parfois déconseillées pour les dispositifs Gazex.

pte tenu des sines actuellement

mployées pour ce type d’utilisation, on

eut se reporter à titre

réparation de la résine de scellement

époxydiques, la mise en service peut intervenir dès 20 minutes à 2 heures. Les ancrages à la résine Epoxy sont généralement utilisés dans le cac forage courant est de 30 mm. Leur prise est possible sur surface humide, et jusqu’à -10°C a L’utilisation des résines polyesterœuvre est possible dès q Ce type de produit de scancrages au rocher sainenviron. Les résines sont Il n’existe pas de norme traitant du cas spécifique de l’utilisation des résines comme produit de scellement d’armature au rocher ; par défaut, et comrée

pindicatif à la norme NF P 18-822 (Septembre 1993), adaptée aux constructions en béton.

Photo n°28 : P

Page 100: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

100

CProdgara rôle de leur q compression, e 7

ble possible (de 2 à 10 mm au plus) est recommandé entre

n enrobage correct.

es de la résine doivent au minimum être de 60 MPa à 7 jours

; le coulage doit suivre immédiatement.

ion en présence d’eau.

période de prise, l’armature ne doit pas être remuée.

Leur mise en œuvre est optimale (délai de prise réduit) pour des températures comprises

tre effectué manuellement depuis la surface par déversement direct est

être soigneusement sensibilisés et informés sur les précautions

ette norme évoque les "Produits spéciaux destinés aux constructions en béton hydraulique – uit de calage et scellement à base de résines synthétiques – Caractères normalisés ntis". Elle fait également mention des méthodes d’essais à utiliser pour le cont

ualité : essai d’arrachement, aptitude à la mise en place, essai de fluage enssai de fluage en traction.

.2.2 Recommandations particulières

Un espace annulaire le plus faila barre et les parois du forage, et ce sur toute la longueur de scellement, afin de garantir la facilité de la mise en place de l’armature tout en assurant u

Les armatures à sceller doivent être propres, non grasses et non corrodées.

Le stockage des produits sur site doit s’effectuer dans un lieu de stockage sec et tempéré ; Avant toute utilisation, la date de péremption doit être vérifiée.

Les caractéristiques mécaniqu(résistance à la compression).

Le brassage des constituants doit être réalisé pendant 2 à 3 min minimum, afin de garantir son homogénéité

La résine, et plus particulièrement sa prise, ne doivent pas être influencées par la présence d’eau au sein du forage (se référer aux fiches techniques des produits). Cependant leur utilisation est parfois déconseillée du fait des aléas de la polymérisat

L’utilisation de résine sous forme de cartouches pré-dosées bi-corps se limite aux ancrages très peu profonds (< 0,50 m).

On recommande l’utilisation de résines à mélanger mécaniquement sur site lors de la mise en œuvre, avant l’injection en forage ; le mélange ne doit pas se faire par rotation de la barre d’ancrage.

La mise en place de l’armature doit être réalisée immédiatement après l’injection de la résine, le délai avant le début de prise est de quelques minutes, selon la température ; pendant cette

généralement entre 15 et 25°C, sachant qu’il est encore acceptable de les utiliser pour des températures tout juste positives (1 à 2°C).

Le remplissage peut êgravitaire (forages verticaux), jusqu’à ce que la résine "dégueule" ; le bon remplissage vérifié lors de la mise en place de l’armature, utilisé comme moyen de bourrage.

Les opérateurs doivent liées à l’utilisation de produits chimiques : risques sanitaires pour l’opérateur et risques écologiques.

Page 101: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

101

7.3

partie

Photo n°29 : Ancrage par barre d’une claie En ce qui concerne les barres type HA, elles présentent une limite élastique de l’ordre de Fe = 500 MPa. Pour des barres type Gewi ou Maccaloy, on atteint généralement des limites élastiques de l’ordre de 500 à 550 MPa ; elles présentent l’avantage d’un filetage continu, ce qui leur confère une grande souplesse d’utilisation sur chantier. Pour des barres à hautes limites élastiques, type Dywidag (DSI), les limites élastiques peuvent atteindre 850 à 1250 MPa ; leur emploi est cependant déconseillé en dehors de la traction pure.

Armatures : les ancrages de tiges 7.3.1 Généralités L’ancrage est généralement constitué par des barres en acier ordinaire haute résistance.

On fait la distinction entre :

les ancrages ponctuels : la transmission des efforts au terrain s’exerce uniquement à l’extrémité de la pièce ancrée,

les ancrages répartis : la transmission des efforts s’exerce sur l’ensemble de la scellée de l’armature au terrain.

Page 102: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

102

Photo n°30 : Ancrages de blocage - Crayons 7.3.2 Recommandations particulières

Les barres d’ancrages doivent être propres, non corrodées, sans aucune présence de matière limitant leur adhérence (produit gras (graisse, gas-oil), terre (cuttings), peinture, etc.).

La partie extérieure au sol de la barre, ainsi que son écrou et les éventuelles pièces de liaison doivent impérativement être protégées de la corrosion (peinture, galvanisation, etc.). Les pièces peuvent être préparées avant leur approvisionnement sur le chantier.

C ter ains dispositifs de préparation des barres s’avèrent souvent nécessaires : • Les centreurs à plaquettes ou à corbeilles : ils évitent que les barres soient en contact

tangentiel avec le trou de forage ce qui entraînerait dans des forages horizontaux ou peu inclinés, une absence de coulis de ciment sur la longueur de la barre (risque de corrosion et de mauvaise adhérence) ; L’écartement moyen à prévoir entre distanceurs est d’environ 2,5 à 3 mètres ;

• Les tubes d’injection ou canules : Ils permettent d’amener le coulis jusqu’au fond du trou. D’un diamètre intérieur faible (13 ou 19 mm), ils nécessitent l’utilisation d’un coulis de ciment exempt de grumeaux. Un plastifiant peut s’avérer utile pour les ancrages de grandes longueurs. Ce tube en plastique, fixé directement sur l’ancrage par l’intermédiaire de ruban adhésif ou d’un fil de frette, doit être coupé en biseau à son extrémité avec, sur le dernier mètre, quelques entailles favorisant l’écoulement ;

• La gaine géotextile : Son interposition entre un terrain très faillé et la barre permet de contrôler et limiter les pertes de coulis, de garantir la continuité du scellement tout le long de l’ancrage, d’augmenter très sensiblement les performances mécaniques du scellement. Sa présence autorise la filtration (percolation) des parties les plus fines du ciment assurant ainsi un bon collage entre le terrain et l’ancrage. Le coulis se densifie progressivement à l’intérieur de la gaine par un essorage progressif conduisant à un scellement de haute résistance. Un essai préalable à l’intérieur d’un PVC de même diamètre est souhaitable pour permettre d’adapter le type de ciment et le rapport C/E afin d’obtenir une bonne percolation ainsi que de contrôler le bon diamètre de la gaine (6 ou 8 cm, ou plus). Son expansion nécessite une augmentation préalable du diamètre de forage.

Page 103: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

103

Les centreurs obligatoirement à plaquettes doivent être fixés sur la gaine avec la présence d’un second tube évent pour le coulis formant pontage. Attention : lors de l’introduction de la barre dans le trou, ne pas déchirer la gaine assez fragile ; celle-ci a tendance à absorber l’eau du coulis lors de l’injection.

• La peinture des 30 /40 cm de la partie émergente de la barre permet d’obtenir une meilleure résistance à la corrosion au niveau du raccordement air libre ciment.

7.4 Armatures : les ancrages de câbles 7.4.1 Généralités Les ancrages par câbles de type tressés ont un fonctionnement similaire aux ancrages par tiges, mais ils peuvent conduire à des capacités inférieures : en effet, la traction qui sollicite le câble engendre une réduction de son diamètre, donc une diminution des forces de compression sur le scellement et de la résistance du scellement. En revanche, les câbles tolèrent des variations de direction de la traction par rapport à l’axe du forage sans réduction de leur capacité (30° par exemple). Des études récentes menées en Suisse et en Autriche ont montré que des câbles d’ancrages de type mono-toron (utilisées pour des ouvrages paravalanches et pare pierres) permettaient même d’obtenir des résistances supérieures aux barres de même diamètre. Leur résistance au cisaillement et à la traction est très forte. Les câbles nécessitent des produits de scellement fluides, soit les coulis de ciment (ancrage direct), soit des coulis de résine, soit du mortier (pieu explosé). On recommande l’utilisation de câbles en acier galvanisé, dont l’extrémité libre est cossée et manchonnée, notamment pour éviter une diminution de leur résistance par réduction de leur diamètre lors de leur mise en tension. Les câbles doivent être associés à un tube métallique cintré ou une gaine en PEHD pour éviter tout risque de cisaillement au contact du sol, et garantir un rayon de courbure conforme aux règles de l’art.

Photo n°31 : Ancrage câble Photo n°32 : Ancrage câble sur toit-buse

Page 104: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

104

7.4.2 Recommandations particulières

Pour pallier aux problèmes de réduction de diamètre des câbles lorsqu’ils sont mis en tension (accompagné d’un détoronnage généralement), il est recommandé de munir l’extrémité scellée inférieure d’un embout serti (manchon) de diamètre supérieur, qui est placé à + 0,30 m environ du fond du forage.

Les câbles doivent être en acier galvanisé, à âme métallique.

On proscrit systématiquement les câbles en acier à âme textile, moins résistant et permettant à l’humidité ambiante de se propager sur toute la longueur du câble, et conduisant ainsi à une corrosion de l’intérieur ; de plus, ces âmes sont généralement sensibles aux rayons U.V.

Les câbles d’ancrages doivent être propres, non corrodées, et ne pas présenter de graisse ou tout autre matière limitant leur adhérence (produit gras, terre, peinture, etc.).

Le contact du câble sur le terrain en surface doit se faire par le biais d’une cosse permettant de transmettre les efforts (en intensité et en direction) apportés par l’ouvrage sans risquer de cisailler le câble. Ceci en respectant un rayon de courbure r minimal de r ≥: 3 x Ø (Ø : diamètre du câble). Veiller particulièrement au cas des angles vifs au contact

et des Avalanches

la traction limite admissible à l’ELS est limitée à 60 % de la limite élastique de l’acier.

e câble

l’on peut

Photo n°33 : Différents serre-câbles Ø 16 mm

du rocher.

Les câbles tressés sont déconseillés pour des problèmes de plus grande sensibilité à la corrosion (études menées par l’Institut Fédéral pour l’Etude de la Neige de Davos - Suisse). On utilise à la place des câbles mono-torons.

En règle générale,

7.4.3 Les accessoires d7.4.3.1 Les serre-câbles À titre d’exemple, voici différents types de serre-câbles pour le diamètre 16 mm, queactuellement rencontrer, du moins bon à gauche (DIN 741) jusqu’au meilleur à droite.

Page 105: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

105

Tableau 24 : Comparatif des serre-câbles diamètre 16 mm Référence :

Paramètre : DIN 741 Brillant

DIN 1142 Couleur Jaune

Green Pin Étrier vert

Crosby G 450 Étrier rouge

Diamètre du fil M 12 M 14 M 14 M 14 Poids unitaire 210 g 430 g 466 g 481 g

Protection Électro-zingué

Électro-zingué (8µ mini.

suivant norme DIN 267-9

Semelle galvanisée

Étrier électro-zingué

Tout galvanisé (épaisseur

80 µ)

Quantité pour uncâble Ø 16 mm 5 4 3 3

Prix public 2003 H.T. ~0,5 Euros ~1,4 Euros ~3,6 Euros ~5,3 Euros

Les serre-câbles doivent toujours être utilisés avec le brin vif tirant sous la semelle et l’étrier sur le brin de retour. Combien faut-il de serre-câbles pour joindre de 2 éléments de câble ? L’éternelle question ! La réponse est fonction d’une part du diamètre du câble et d’autre part du type de serre-câble utilisé.

Tableau 25 : Nombre de serre-câbles suivant les normes et les diamètres

Ø du câble SC. DIN 741 SC. DIN 1142 SC Green Pin SC Crosby G450

8 mm 4 4 (5/16) 2 (5/16) 2 10 mm 4 4 (3/8) 2 (3/8) 2 12 mm 5 4 (7/16) 3 (7/16) 2 16 mm 5 4 (5/8) 3 (5/8) 3 20 mm 5 4 (3/4) 4 (3/4) 4 24 mm 6 5 (1) 5 (1) 5 26 mm 7 5 (1) 5 (1) 5 34 mm 7 6 (1 1/4) 7 (1 1/4) 7

7.4.3.2 Les cosses cœurs Destinées à protéger les câbles lors de la confection des boucles, elles permettent aussi de répartir les efforts lors de leur mise en tension. Elles existent principalement en deux types :

Cosse cœur à grande ouverture permettant un large passage intérieur, Cosse cœur à petite ouverture.

Elles sont soit électro-zingués soit galvanisées, en épaisseur réduite de métal ou en acier forgé (cosse cœur renforcée). 7.4.3.3 Les manilles Différentes formes de manilles (droite, lyre) sont combinables avec différents types d’axes (vissé, à boulon et écrou, à goupilles). Seules les manilles à axe vissé et boulonné peuvent recevoir des charges latérales.

Page 106: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

106

Tableau 26: Réduction de charge en cas d’effort latéral Angle de charge latérale Charge maximale de travail

0° en ligne dans l’axe de symétrie 100 % de la charge nominale à 45° de l’axe vertical 70 % de la charge nominale à 90° de l’axe vertical 50 % de la charge nominale

7.5 Les ancrages par pieu explosé 7.5.1 Généralités Un pieu explosé est constitué par un tube métallique, classiquement de diamètre extérieur 49 ou 63 mm, formé en pointe à l’une de ses extrémités pour le fermer. Ceci d’une part facilite sa pénétration dans le sol et d’autre part assure l’étanchéité nécessaire à l’eau de bourrage. Le tube présente trois à quatre rainures qui doivent être réalisées en usine, au-dessus de la pointe sur une hauteur de 40 à 50 cm et sur la moitié de l’épaisseur du tube pour l’affaiblir et permettre son bon éclatement lors de l’explosion. Dans la plupart des cas, le tube est enfoncé avec un forage préalable. Une charge d’explosif (50 à 150 g environ) est placée au fond du tube puis remontée de 10 à 20 cm de telle sorte qu’elle soit située au centre des rainures. On procède ensuite au bourrage afin d’obtenir un meilleur rendement de l’explosif et de réduire les projections : l’eau constitue dans les trous verticaux et subverticaux un bon bourrage, sous réserve que les explosifs utilisés soient insensibles à l’eau. À la mise à feu, il se crée un camouflet, c’est-à-dire un volume vide théoriquement centré sur la charge, obtenu par compactage du sol dans lequel s’infiltre l’eau : l’action mécanique sur le matériau environnant est due à la pression des gaz produits par la réaction d’explosion. La cavité est alors remplie, gravitairement (ou plus rarement sous pression), par du mortier (le coulis de ciment est déconseillé) puis une armature (câble ou barre), destinée à reprendre les efforts, est mise en place dans le tube. Afin d’éviter tout phénomène de glissement entre l’armature et le mortier de scellement, on peut associer un manchon aux câbles, ou un écrou aux barres en partie inférieure en veillant au diamètre intérieur du tube et aux possibilités d’injection du coulis. On obtient ainsi un bulbe, qui fait office de plaque et, qui résiste à l’arrachement vertical en mobilisant une masse de terrain supposée supérieure aux efforts escomptés.

Page 107: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

107

T

Distance minimale

Profondeur

Axe

d'an

crag

e

Plan moyen du sol

Tête d'ancrage

Surface d'appui du bâti d'éssai

Limite de terrain mobilisé par l'ancrage

Figure 25 : Zone d’influence du pieu explosé – D’après NF P95-301 Compte-tenu de la difficulté à estimer à priori la capacité réelle d’un pieu explosé, en fonction des conditions de site (pente, nature du terrain, etc.), et bien que les retours d’expérience sur cette technique soit important, il est impératif de programmer au démarrage du chantier des essais de convenance, puis des essais de contrôle des ancrages réalisés. 7.5.2 Recommandations particulières En ce qui concerne les pieux explosés, on retient les recommandations suivantes :

Selon l’effort de traction recherchée, le tube métallique a un diamètre extérieur de 49,3 mm (diamètre de forage manuel : 51 mm) ou de 60,3 mm (diamètre de forage avec chariot léger : 64 mm) et une épaisseur au moins égale à 3 mm.

La longueur minimale d’un pieu explosé doit être de 2,5 m.

La partie inférieure du tube doit être réalisée en pointe ; Chaque tube est donc fendu en croix et écrasé sur une longueur de 100 à 150 m dans le sens axial à l’extrémité inférieure.

Afin de faciliter la création du camouflet, on réalise 3 à 4 entailles à mi-épaisseur et sur 50 cm de hauteur sur la partie basse du tube. Ces entailles doivent être réalisées de façon très soignée, par exemple à la disqueuse avec système de guidage en atelier, afin de garantir leur qualité et leur uniformité. Les entailles débutent à + 10 cm de l’extrémité inférieure du tube.

Les entailles du camouflet doivent être décalées par rapport aux fentes de la pointe pour

titre indicatif, des charges de 100 g d’explosif produisent des cavernes de l’ordre de 50 l.

éviter une ouverture de la pointe lors de l’explosion.

La réalisation de méplats tangentiels au lieu des entailles est très vivement déconseillée.

La charge explosive doit être positionnée à l’aide d’un distanceur vers la pointe du tube, afin de centrer l’explosion sur la zone rainurée du tube. À

Page 108: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

108

Photo n°34 : Structuration de la pointe d’un pieu explosé

Le bourrage doit se faire à l’eau, en s’assurant de l’étanchéité de la pointe (soudure).

Le produit de scellement peut être un mortier fibré (30 g au m3 environ), qui permet de réduire considérablement l’apparition et le développement de fissures, très pénalisantes dans la résistance globale de l’ancrage. En effet, il semble que ce soit généralement la résistance du camouflet qui limite aujourd’hui dans certains cas la résistance globale du pieu explosé, plutôt que les caractéristiques mécaniques des terrains. Des essais récemment réalisés ont montré que leur maniabilité à la mise en œuvre était tout à fait convenable, même avec incorporation de fibres ; au besoin un fluidifiant est incorporé. Les fibres sont en acier, avec un rapport élevé longueur /diamètre, en forme de crochets pour favoriser la résistance à l’arrachement (type Dramix ou similaire). La résistance à la compression fc28 pourrait être supérieure ou égale à 50 à 80 MPa.

On assure sa bonne mise en œuvre en le vibrant par percussion ou mieux au moyen d’une sonde (avec alimentation en air par un compresseur) : la sonde est mise au contact du tube en surface, les vibrations sont transmises ainsi au produit de scellement jusqu’au fond de l’ancrage.

On veille à contrôler le volume théorique d’injection du mortier prévu ; il est le meilleur garant de la qualité de l’ancrage ; un volume trop faible (< 30 l) peut dénoter un camouflet trop modeste (explosion réduite, entailles trop faibles, etc.…), qui ne permettra pas d’obtenir la résistance recherchée. Un volume trop important (> 60 l) dénote un terrain médiocre.

La barre de scellement doit être posée au fond du camouflet ; elle doit être d’une longueur

ier à âme métallique impérativement munis d’un manchon en partie

au diamètre extérieur du tube,

conditions,

égale à celle du tube majorée de 25 cm.

On peut retenir soit des barres munies d’un écrou ou manchon dans la partie scellée, soit des câbles en acinférieure scellée.

Le diamètre du forage devra être sensiblement équivalent avec une tolérance maximum de 2 à 3 mm sur le diamètre.

La mise en place du tube par battage peut être tolérée sous certainesnotamment la vérification de l’obtention de la profondeur théorique d’ancrage.

Page 109: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

109

L’importance de la charge explosive est fonction des caractéristiques des terrains rencontrés lors de la foration, elle sera comprise généralement entre 50 et 150 g, et le

Il est recommandé de contrôler le bon comportement de l’ancrage par pieu explosé environ

ntent des caractéristiques mécaniques faibles ou des neurs en eau très élevées. Pour cela, il est indispensable de réaliser des essais de contrôle

es constituants (voir paragraphe correspondant), mais aussi lorsque cela est possible, de ra ensuite excavé, pour visualiser son allure (volume du ).

de intensité des efforts à transmettre rection.

té est associé aux clouages, il sera nécessaire de vérifier le non oinçonnement du béton projeté sous l’effort du clou transmis par la plaque de liaison. Ceci

nc l’effort de serrage. es contraintes de serrage de l’ordre de 5 à 10 m.kg sont recommandées.

es filets et les ancrages est assurée par des dispositifs respectant les rayons de courbure prévus pour les câbles. 7.6.2 Recommandations particulières

choix relève de la compétence du chef foreur.

L’utilisation de barres comme de câbles est aujourd’hui envisageable, sous réserves de précautions particulières (manchonnage, etc.).

1 an après sa réalisation, car il est fréquent qu’il se soit produit une légère extraction d’environ 10 cm sous l’effet des premières sollicitations ; on s’assurera que son déplacement n’est pas plus important et qu’il n’est pas évolutif.

D’une façon générale, il serait souhaitable d’accumuler les retours d’expériences sur la technique du pieu explosé, afin de mieux évaluer les conditions de sa pleine efficacité, en particulier dans le cas de sols qui présetedréaliser un pieu supplémentaire : il secamouflet, qualité du remplissage, etc.

7.6 Systèmes de liaison 7.6.1 Généralités Les pièces de liaison entre les ouvrages et les ancrages doivent être adaptées tant vis à visl’ que de leur orientation et di En ce qui concerne le blocage des boulons au moyen d’écrous, on utilise systématiquement des plaques d’appui, dont les dimensions minimales sont (largeur x longueur x épaisseur) :

100 mm x 100 mm x 10 mm Ces plaques d’appui pourront nécessiter la mise en place d’un mortier de blocage pour assurer leur bon positionnement. Dans le cas où un béton projeppourra conduire à augmenter les dimensions de cette plaque, ou même à prévoir des renforts particuliers : mouchoirs (treillis soudé) ou paniers de renforts apportant localement une augmentation du ferraillage. Un effort précis de blocage en tête de l’écrou peut être suggéré, il sera alors nécessaire d’utiliser une clé dynamométrique pour contrôler le couple de serrage doD Dans le cas des filets paravalanches, la liaison entre l

Pour les ancrages passifs, on recommande l’utilisation de plaques d’appui rigides, qui resteront indéformables quel que soit l’effort apporté, elles peuvent être planes et parfois bombées.

Page 110: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

110

Les dimensions de la plaque d’appui sont définies en fonction de la nature des efforts à reprendre, afin d’éviter tout poinçonnement du terrai

des terrains et n ’appui et toute

déformation de la plaque : si au rocher des plaques de dimensions 10 x 10 x 1 cm (longueur x largeur x épaisseur) conviennent généralement, on a recours à des dimensions minimum de 20 x 20 x 1 cm dans le cas des sols meubles.

Lorsqu’un câble est utilisé comme pièces de liaison et afin d’éviter tout risque de rupture, il est recommandé de respecter un rayon de courbure minimale : r ≥ 3 x : diamètre du câble.

Photo n°35 : rein sur liaison

Photo n°36 : Liaison par système fusible

d

Ø avec Ø

F

Page 111: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

111

8 CONTRÔLES D’EXÉCUTION ET DE RÉCEPTION

Voici l’ensemble des contrôles intérieurs que l’entreprise doit réaliser au cours du chantier. Il s’agit :

soit de contrôles internes, réalisés par les personnes présentes sur le chantier,

soit de contrôles externes, assurés par le propre laboratoire de l’entreprise, ou par un laboratoire sous-traitant.

En complément de ces contrôles intérieurs, le maître d’ouvrage peut confier à un bureau ou à un laboratoire une mission visant à assurer des contrôles extérieurs :

visa des notes de calculs des ancrages et de leurs justifications,

contrôles similaires aux contrôles internes et externes de l’entreprise, portant sur les constituants et les essais d’ancrage. Ces contrôles extérieurs complémentaires sont peu courants, ils ne se justifient que pour des chantiers de grande importance ou en cas de défaillance des contrôles de l’entreprise.

8.1 Opérations de forage Des fiches de forage doivent être réalisées par le chef foreur, elles doivent impérativement mentionner :

rage et son identification, La situation de l’anc La date du forage, La date d’injection, La longueur de forage, Le diamètre du forage, La nature du terrain d’ancrage :

Coupe géologique complétée par avis qualitatif sur le comportement mécanique des terrains (résistance à la foration).

en place : diamètre, longueur, type, Les caractéristiques de l’armature mise Les éventuelles anomalies détectées,

s faillées ou fracturées, etc. La position d’éventuelles zone Le matériel de forage utilisé,

ckés en cas d’anomalie, La description des cuttings de forage, prélevés et sto La quantité de produit de scellement mis en œuvre.

es documents doivent être intégrés au dossier de récolement. C

Page 112: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

112

8.2 Constituants : essais de contrôle des coulis et mortiers 8.2.1 Pour les coulis Les contrôles suivants s’imposent :

Les résistances minimales doivent être les suivantes : • Rc (7 jours) > 25 MPa • Rc (28 jours) > 35 MPa • Rapport E / C < 0,5

Les essais de contrôle de la qualité du coulis doivent comprendre au minimum, en sortie de lance d’injection :

• Réalisation d’une série de 6 éprouvettes à chaque poste d’injection, dimensions (diamètre x hauteur) Ø 4 x h 8 cm (moule pvc), pour mesures de la résistance à la compression Rc à 7 et 28 jours.

• Contrôle de la fluidité sur site au moyen d’un cône de Marsh d’ajustage calibré Ø 10 ou 14 mm, selon la prescription du fournisseur. Il suffit de chronométrer le temps mis par un litre de coulis pour passer au travers de l’ajustage.

Les valeurs doivent être conformes à l’étude du laboratoire, soit par exemple :

• que la fluidité soit donné par une moyenne de 3 essais, • que le temps d’écoulement soit compris entre 13 et 25 secondes.

8.2.2 Pour les mortiers Les contrôles suivants s’imposent :

Une étude de composition et de résistance doit systématiquement être fournie par l’entreprise, et avoir fait l’objet d’un agrément par un laboratoire.

L • aisseur)

4 x 4 x 16 cm, pour mesures de la résistance à la compression à 7 et 28 jours.

des opératoires des normes en vigueur, on distingue les essais d’ancrages en fonction :

in d’ancrage, du type d’ancrage.

Les résistances minimales doivent être les suivantes : • Rc (7 jours) > 35 MPa • Rc (28 jours) > 45 MPa

es essais de contrôle de la qualité du mortier doivent comprendre au minimum : Réalisation d’une série de 6 éprouvettes, dimensions (longueur x largeur x ép

8.3 Essais de conformité et de contrôle des ancrages Selon les différents mo

de leur objectif, de la nature du terra

Page 113: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

113

8.3.1 Types d’essais en fonction de leur objectif Les essais d’ancrage sont nécessaires à différents stades du projet, on distingue :

L’essai préalable : il est effectué bien avant le démarrage du chantier, par exemple afin de valider une technologie particulière d’ancrages, s’assurer de la capacité de l’ancrage dans le cas de sols reconnus très médiocres, ou encore pour des chantiers de grande ampleur. Ce type d’essai ne présente pas de mode opératoire particulier, il fait appel en fonction du cas de figure à ceux des deux essais présentés ci-dessous.

L’essai de convenance : cet essai souvent destructif doit être réalisé sur un ancrage qui n’appartient pas à l’ouvrage ou qui ne participe pas à la stabilité de l’ouvrage en service. Il consiste à évaluer la rupture de l’ancrage dans le terrain, sans toutefois dépasser la limite élastique des différents éléments constitutifs de l’ancrage (armature, scellement, pièces de liaison, etc.). Suivant Clouterre cet essai aboutit à la rupture. Suivant NF P 95-301 l’essai peut s’arrêter à un déplacement limite fixé. Son objectif est généralement de valider une technique d’exécution, une longueur d’ancrage ou une nouvelle technologie. Il est réalisé au démarrage du chantier.

L’essai de contrôle : cet essai non destructif est réalisé sur un ancrage faisant partie intégrante de l’ouvrage, hormis le cas d’un ancrage réparti en sol meuble. La valeur de l’effort axial de traction de l’essai est fixée contractuellement en fonction de l’effort auquel sera soumis l’ancrage en condition ELS (État Limite de Service). Il s’agit d’éprouver sa résistance avant sa mise en service, en respectant Te ≤ Ts.

8.3.2 Types d’essais en fonction du terrain d’ancrage et du type

d’ancrage 8.3.2.1 Ancrages au rocher – Essais de convenance et de contrôle Les ancrages concernés sont principalement les boulons d’ancrage au rocher. Le texte de référence est le projet de norme Pr P 94-444 b "Essai statique d’arrachement d’ancrage sous un effort axial de traction" qui n’est actuellement qu’un document de travail. Ce projet de norme s’appliquera aux essais statiques de traction axiale effectués sur ancrage isolé mis en place dans des matériaux rocheux. Il ne s’applique pas aux essais d’ancrages dans les terrains à caractère fluant. Le principe de cet essai est :

d’appliquer en tête de l’ancrage un effort axial de traction selon un programme prédéfini, en réalisant plusieurs paliers à efforts constants,

de mesurer simultanément le déplacement axial de la tête d’ancrage et l’effort de traction en fonction de sa durée d’application.

Il peut s’agir :

quel est soumis l’ancrage à l’ELS ; la valeur

u travers du bloc instable alors qu’elle ne doit pas être prise en compte (ancrage passif).

soit d’essais de convenance : à la rupture,

soit d’essais de contrôle : la valeur de l’effort axial de traction Te est fixée contractuellement en fonction de l’effort Ts aude Ts est elle même fixée contractuellement. Il faut noter que l’essai de contrôle n’a pas de signification lorsque l’on a réalisé un ancrage pour ancrer un bloc instable au massif stable situé à l’arrière, puisque l’essai va mobiliser la longueur scellée a

Page 114: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

114

Le dispositif d’essai est le suivant :

un système de réaction, permettant la transmission des efforts au terrain,

un vérin annulaire permettant d’exercer l’effort de traction, et permettant d’atteindre chaque palier de chargement en 1 minute maximum,

des capteurs d’effort (ou pression) et de déplacements en tête de l’ancrage.

Une mise en tension initiale est nécessaire pour garantir la bonne mise en place du dispositif d’essais avant le début de l’essai

roprement dit. p La procédure d’essai est la suivante (fonction de la traction limite estimée de l’ancrage à partir des données géotechniques T ) : Le

on applique un effort compris entre 0,05.TLe et 0,1.TLe, pendant 5 minutes,

on relève les efforts et déplacements

nts

de l’ancrage pendant ces

maximale Tmax ne doit e : Tmax ≤ 0,9 Tp.

er cycle est réalisé par paliers de 0,1 TLe à partir de 0,2 TLe, et ce jusqu’à atteindre l’effort

imum jusqu’à 2 TLe, en augmentant l’effort de traction au -rs de 0,05 TLe.

L’etteint 30 mm au minimum,

deux cycles, le déchargement est effectué par paliers de 0,4 TLe maintenus endant 1 minute.

Photo n°37 : Dispositif d’essai de contrôle

toutes les minutes,

on décharge l’ancrage, et on relève à nouveau les efforts et déplacemetoutes les minutes jusqu’à 5 minutes,

on note les éventuelles anomalies de comportementdeux phases,

le dispositif est maintenu en place jusqu’au démarrage de l’essai proprement dit. La procédure d’essai est fonction du type de contrôle effectué : essai de convenance ou à la upture, ou essai de contrôle. Dans tous les cas, la force de traction r

jamais dépasser 90 % de la limite élastique de l’ancrag .3.2.1.1 Programme de l’essai de convenance 8

Il comporte deux cycles de chargement et déchargement, avec réalisation de paliers.

e 1LTLe.

e 2ème cycle est poursuivi au maxLdelà de TLe par palie

ssai est arrêté : soit lorsque le déplacement de la tête du clou y a soit lorsque l’effort Tmax est atteint (Tmax = 2 TLe).

our chacun de cesP

p

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115

Tmax / TLE

Temps (min)

1er cycle 2ème cycle

0.20.30.40.50.60.70.80.91

5 min

5 min5 min1 min

Tmax = TLE

0.6 Tmax

0.2 Tmax

Tmax = 1.15 TLE

0.6 Tmax

0.2 Tmax

Figure 26 : Essai de convenance dans le rocher - Cycles de chargement

Pour le premier palier : Tmax = TLe

Pour le deuxième palier : Tmax = 2 x TLe ou tension pour laquelle on obtient un déplacement y = 30 mm.

L’exploitation de ces essais conduit à la détermination de l’effort de traction à la rupture Tu, qui correspond à un déplacement en tête de l’ancrage yu défini par :

yu = yo + 0,9 Tp x L / A x E

Avec : yo : fixé conventionnellement à 0,01 mm quel que soit le phénomène de rupture

T : effort de traction limite conventionnel d’élasticité de l’ancrage p L : longueur totale de l’ancrage dans le terrain A : aire de la section transversale de l’ancrage E : module sécant en traction du matériau constitutif de l’ancrage dans son

état non altéré 8.3.2.1.2 Programme de l’essai de contrôle L’essai de contrôle est réalisé sur des ancrages définitifs faisant partie de l’ouvrage. La force axiale maximale Te appliquée à l’ancrage lors de l’essai doit être telle que Te ≤ Ts. Le programme d’essai comporte un unique cycle de chargement puis déchargement, par paliers de 0,2.Te jusqu’à atteindre la traction maximale Te. Pour chacun des paliers, l’effort est maintenu constant pendant 5 minutes. Le déchargement comprend 3 paliers maintenus pendant 1 minute, à 0,6 Te, 0,2 Te et 0. L’origine des temps à chaque palier est prise au moment où l’effort prévu est atteint. Les mesures des déplacements et des efforts s’effectuent lors de chacun des paliers à 1, 2, 3, 4 puis 5 minutes.

Page 116: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

116

5 min 1 min

Temps (min)

T / TE

Tmax = TE

0.6 TE

0.2 TE0.2

0.4

0.6

0.8

1

Figure 27 : Essai de contrôle dans le rocher - Cycle de chargement L’exploitation de ces essais conduit à la détermination de l’effort de traction Te et du déplacement maximal ye sous l’effort de traction Te. 8.3.2.2 Ancrage répartis en sols meubles – Essais de convenance Les ancrages concernés par cette procédure sont principalement les suivants : clou ou boulon d’ancrage, boulon d’ancrage auto-forant et micropieu. La norme à utiliser est la NF P 94-242-1 de Mars 1993 : "Essai statique d’arrachement de clou soumis à un effort axial de traction – Essai à vitesse de déplacement constante". Cette norme s’applique à tous les types de clou peu extensibles au sens de la norme NFP 94-210 de Mai 1992 – Renforcement des sols – Généralités et Terminologie : renforcement dont le module équivalent Eeq est supérieur à 20 MPa. Le module équivalent Eeq est donné par la formule suivante :

Eeq = E x Ae / (Sv x Sh)

Avec : E : module sécant en traction du matériau constitutif de l’élément de renforcement dans son état non altéré. E est le quotient de la force exercée sur l’élément de renforcement, égale aux deux tiers de la force de traction maximale et ramenée à l’unité de section transversale initiale par la déformation correspondante.

Ae : Aire de la section transversale de l’élément de renforcement Sv : entre-axe moyen vertical entre deux inclusions consécutives Sh : entre-axe moyen horizontal entre deux inclusions consécutives

Le principe de cet essai est d’extraire un clou dont la partie scellée n’intéresse qu’une seule nature de sol, selon la procédure suivante :

on impose une vitesse de déplacement axiale constante, on mesure simultanément le déplacement axial de la tête d’ancrage et l’effort de traction.

Le dispositif d’essai est le suivant :

un système de réaction, permettant la transmission des efforts au terrain, un vérin permettant d’exercer l’effort de traction, des capteurs d’effort (ou pression) et de déplacements en tête de l’ancrage, un dispositif permettant d’asservir le déplacement de la tête du clou au temps :

cadencemètre ou centrale d’acquisition de données par exemple.

Page 117: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

117

Ls

Ll ≥ 1m

ForageCoulisArmature

Sol

Parement

Poutre de réactionCale biaise

Vérin annulaire

Manomètre pour mesure de l'effort Pompe

Des précautions particulières doivent être retenues pour limiter les effets de bord, donc garantir la fiabilité des mesures :

soit prévoir une longueur libre Ll minimale de 1 m :

Figure 28 : Ancrage réparti en sols meubles - Essai de convenance - Avec longueur libre

ForageCoulisArmature

Sol

Parement

Ls

Poutre de réactionCale biaise

Vérin annulaire

Manomètre pour mesure de l'effort

≥ 0.3m

≥ 0.3m

Plaque d'appui

Pompe

Comparateur pour mesure de déplacement avec cadencemètre

Base de repérage

soit utiliser un dispositif d’essai permettant de reporter les points de contact à plus de 0,30 m de la tête du clou :

Figure 29 – Ancrage réparti en sols meubles - Essai de convenance – Avec report du contact

De façon préalable au démarrage de l’essai, il est impératif que l’opérateur assure un calage de l’ensemble du dispositif d’essai, et qu’il vérifie que l’armature ne présente pas de fléchissement avant sa mise en tension.

Page 118: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

118

Dép

lace

men

t de

la tê

te d

u cl

ou

(mm

)

Temps (min)

1 min

1 à 1.5 mm

Le programme d’essai comporte un cycle unique de chargement puis déchargement, en maintenant une vitesse constante d’arrachement comprise entre 1 et 1,5 mm/min (avec une incertitude de 0,2 mm/min).

Figure 30 : Ancrage réparti en sol meuble - Essai de convenance – Diagramme de vitesse d’arrachement

L’essai est arrêté :

soit lorsque le déplacement de la tête du clou y atteint 30 mm au minimum, soit lorsque l’effort Tmax est atteint.

Avec :

Tmax : effort de traction maximale à laquelle il est prévu de soumettre le clou d’essai

Tmax = 2 x TLE TLe : traction limite du clou estimée à partir des données géotechniques

TLE = qse x S S : Aire conventionnelle de la surface latérale du clou en contact avec le sol

S = π x B x LS

Avec : B : diamètre théorique du forage Ls : longueur de clou adhérente au sol

Dans tous les cas, l’effort de traction maximale Tmax doit rester inférieur à la traction limite conventionnelle d’élasticité Tp de l’armature (cf norme NF EN 10002-1, indice de classement A 03-001) ; pour cela, on est généralement amené à retenir une armature surdimensionnée pour l’ancrage d’essai par rapport aux armatures prévues pour les ancrages définitifs. On retient généralement :

Tp ≥ 1.1 x Tmax ou Tp ≤ 0.9 x Tmax La phase de déchargement comprend un palier correspondant à 50 % de l’effort maximal atteint pendant le chargement, il est maintenu constant pendant 5 minutes.

Page 119: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

119

Les mesures des déplacements et des efforts s’effectuent au choix de l’opérateur selon deux procédures équivalentes :

Effo

rt de

trac

tion

en tê

te

de c

lou

(kN

)

Déplacement de la tête du clou (mm)

TLP

TLR

0.5 TLP

Pic

Palier

soit une mesure toutes les 15 secondes (intervalle maximum) jusqu’à 5 min, puis toutes les 30 s ensuite.

soit à un intervalle de déplacement inférieur ou égal à 0,3 mm jusqu’à 5 mm, puis tous les 30 s ensuite (au maximum).

L

es couples de valeurs effort / déplacement sont reportés sur un graphique.

Figure 31 : Ancrage réparti en sol meuble – Essai de convenance - Courbe avec pic et palier - Exemple

L’exploitation de ces essais conduit à la détermination de :

l’effort de traction limite de pic TLP et de palier TLR

Déplacement de la tête du clou (mm)

0.5 TLR

TLR

Effo

rt de

trac

ti de con

en

tête

lo

u (k

N)

la contrainte de frottement latéral limite conventionnelle qsp et qsr, avec :

STq LP

sp = STq LR

sr =

Figure 32 : Ancrage réparti en sol meuble – Essai de convenance - Courbe avec seulement palier - Exemple

Page 120: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

120

8.3.2.3 Ancrages répartis en sols meubles – Essais de contrôle Les ancrages concernés par cette procédure sont principalement les suivants : boulon d’ancrage, boulon d’ancrage auto-forant et micropieu. En l’absence de réglementation particulière, le mode opératoire à utiliser peut être celui proposé par les "Recommandations CLOUTERRE – 1991- Pour la conception, le calcul, l’exécution et le contrôle des soutènements réalisés par clouage des sols". Le principe de cet essai consiste à :

appliquer en tête de l’ancrage un effort axial de traction selon un programme prédéfini, en réalisant plusieurs paliers à efforts constants ;

mesurer simultanément le déplacement axial de la tête d’ancrage et l’effort de traction en fonction de sa durée d’application.

Le dispositif d’essai est réalisé avec :

un système de réaction, permettant la transmission des efforts au terrain, un vérin permettant d’exercer l’effort de traction, des capteurs d’effort (ou pression) et de déplacements en tête de l’ancrage.

Afin de garantir la qualité de l’essai, il est impératif de réaliser un calage de l’ensemble du dispositif : capteurs de déplacements et pression, vérin, etc. De façon préalable au démarrage de l’essai, il est nécessaire de définir la valeur de la traction Limite TLE, soit à partir des essais de convenance réalisés antérieurement, soit à partir des caractéristiques géotechniques des terrains. Les paliers de chargements sont en effet déterminés à partir de cette traction limite TLE . On choisit une armature d’ancrage suffisante pour éviter tout risque de fluage de l’acier sous la traction TLE (ou Te). La limite élastique de l’armature du clou TG (ou Tp) doit vérifier la relation suivante :

TLE ≤ 0.6 x TG Le programme d’essai comporte un unique cycle de chargement puis déchargement, en réalisant des paliers de fluage à effort constant tous les 0,1.TLE ( à partir de 0,2.TLE ), et ce jusqu’à atteindre la traction limite TLE . Pour chacun des paliers, l’effort est maintenu constant pendant 60 min, sauf pour le palier à 0,7 T

LE , qui est maintenu constant pendant 3 heures.

L’origine des temps à chaque palier est prise au moment où l’effort prévu est atteint. Les mesures des déplacements et des efforts s’effectuent lors de chacun des paliers à 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20, 25, 30, 45 puis 60 min. Pour le palier à 0,7.TLE , les mesures seront poursuivies toutes les 15 min jusqu’à 3 heures. Lorsque la rupture du scellement n’est pas atteinte avant la traction limite TLE, il convient de poursuivre l’essai par paliers de 0,1.TLE , sans toutefois dépasser 0,9.TG. Le déchargement ne comprend pas de paliers à efforts constants, mais on relève cependant la valeur des déplacements tous les dixièmes de la traction limite atteinte pendant le chargement.

Page 121: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

121

L’exploitation des ces mesures comporte deux graphiques :

Pent

e α

(%)

T/Tmax10.5

TC

TC'

100

50

0

Dép

lace

men

ts c

umul

és y

0 (m

m)

Log t (min)

1

2

3

4

5

6

7

α

α

0.9 Tmax

Tmax

0.8 Tmax

0.7 Tmax

0.6 Tmax

0.5 Tmax

0.4 Tmax

0.3 Tmax

0.2 Tmax

1 10 60 180

On trace tout d’abord une courbe de fluage représentant l’évolution des déplacements en fonction du temps (échelle logarithmique) pour chacun des paliers de fluages (effort constant). On calcule alors la pente α de la tangente à cette courbe au temps t0 + 60 min (et à t0 + 180 min pour le palier à 0,7.TLE).

Figure 33 : Ancrage réparti en sol meuble – Essai de contrôle - Courbes de fluage

On trace ensuite le graphique représentant l’évolution de la pente α (en ordonnée) en fonction de la valeur de l’effort de traction (en abscisse).

Figure 34 : Ancrage réparti en sol meuble – Essai de contrôle - Évolution de la pente

L’exploitation de ce deuxième graphique conduit à la détermination de la traction critique de fluage TC :

la courbe présente généralement une première partie linéaire, puis une concavité vers le haut.

la traction critique de fluage T correspond à la valeur de l’effort du dernier palier avant le coude.

C

ique de fluage TC’ définie comme le point d’intersection entre les deux segments de droite.

on note généralement en complément la valeur de la traction crit

Page 122: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

122

Par retour d ‘expérience, on peut observer que ces deux valeurs de la traction de fluage sont reliées par la relation suivante :

TC = 0.9 x TC’ La traction limite TL est généralement donnée par l’effort pour lequel l’opérateur doit agir constamment sur la pompe du vérin pour le maintenir constant ; ces observations doivent donc être soigneusement consignées par l’opérateur à chacun des paliers de fluage. À partir de cette valeur de la traction limite TL, on peut en déduire la valeur du frottement latéral unitaire qs par la relation suivante :

s

L

LpTqs×

=

Avec : p : périmètre du clou LS : longueur de clou adhérente au sol

Tableau 27 : Valeurs indicatives du rapport k entre la traction limite TL et la traction de fluage TC pour des clous forés injectés gravitairement

Nature du sol c

L

TTk =

Sables 1.2

Argiles 1.3

Marnes et craies 1.3 Ces indications peuvent être judicieusement utilisées lorsque l’essai de contrôle n’a pas permis d’atteindre la traction limite TL. 8.3.2.4 Ancrages ponctuels en sols meubles Les ancrages concernés par cette procédure sont principalement les suivants : pieu explosé, corps mort enterré, système à ailettes, ancre Dickru, ancre Sagitta. La norme à utiliser est la NF P 95-301 : "Equipement de protection contre les avalanches – Ancrages passifs ponctuels en sol meuble – Méthode d’essai d’arrachement" d’août 1994. Cette norme s’applique aux essais statiques d’ancrages passifs ponctuels réalisés en sol meuble, applicables sur forte pente, quel que soit la technologie ou le procédé de mise en place des ancrages. Cette norme se limite aux conditions suivantes :

essais réalisés dans des terrains de pente inférieure à 110 % (soit 50°), ancrages présentant une profondeur inférieure ou égale à 4 m, ancrages présentant une force limite d’arrachement inférieure ou égale à 300 kN.

Le principe de cet essai est :

d’appliquer en tête de l’ancrage un effort axial statique d’arrachement selon un programme prédéfini,

de mesurer simultanément le déplacement axial de la tête d’ancrage et l’effort de traction en fonction de sa durée d’application.

Page 123: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

123

Il pourra s’agir :

soit d’essais de convenance : à la rupture, pour déterminer la force limite d’arrachement,

soit d’essais de contrôle : pour valider le comportement par rapport à la force de traction de service Ts.

Le dispositif d’essai est le suivant :

un bâti d’essai, permettant la transmission des efforts au terrain en dehors de la zone d’influence de l’ancrage ;

Tableau 28 : Distance minimale de la tête de l’ancrage à chaque surface d’appui du bâti en fonction de la profondeur de l’ancrage D

Profondeur de l’ancrage D (m)

Distance minimale de la tête de l’ancrage à chaque surface d’appui (m)

D < 2 1.60

2 ≤ D ≤ 3 2.00

3 < D ≤ 4 2.40 Actuellement, les bâtis d’essai disponibles ont une capacité de l’ordre de 25 tonnes, et nécessitent très souvent des héliportages.

T

Distance minimale

Profondeur

Axe

d'an

crag

e

Plan moyen du sol

Tête d'ancrage

Surface d'appui du bâti d'éssai

Limite de terrain mobilisé par l'ancrage

Figure 35 : Zone d’influence du pieu explosé – D’après NF P 95-301

un vérin permettant d’exercer l’effort de traction,

des capteurs d’effort (ou pression) et de déplacements en tête de l’ancrage, avec contrôle de la vitesse de chargement.

ce du dispositif d

spositif d’essai n’entraînera pas de fléchissement de

Une mise en tension initiale est nécessaire pour garantir la bonne mise en pla

’essais avant le début de l’essai proprement dit ; la procédure est la suivante :

on vérifie que la mise en place du dil’ancrage lors de sa mise en tension,

on applique un effort de 5 kN, nécessaire au calage du dispositif, puis on décharge,

Page 124: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

124

on note les éventuelles anomalies de com

Force de traction T

Temps (min)

1er cycle 2ème cycle

Tmax1

Tmax2

5 min

0.15 QE

5 min

portement de l’ancrage pendant ces 2 phases,

enance ou de contrôle), la durée des paliers de hargement et de déchargement est identique : 5 min, et la vitesse de chargement entre les

ans tous les cas, la force de traction T ne doit jamais dépasser 90 % de la limité élastique de

La procédure d’essai proprement dite est fonction du type de contrôle effectué :

essai de convenance ou

venance e programme d’essai de convenance comporte au minimum deux cycles de chargement et échargement, avec réalisation de paliers.

Figure 36 : Ancrage ponctuel en sol meuble - Essai de convenance -

raction sur l’ancrage , qui correspond au cas où l’action du système de traction produit un accroissement de la

sé par paliers de 0,15.Qe maximum, jusqu’à atteindre à ouveau la force de traction produisant un déplacement de la tête de l’ancrage supérieur ou

ndre Tmax1, on réalise un palier pour cet effort puis on poursuit le cycle par paliers de 0,05.Q maximum jusqu’à atteindre un second maximum de la force de

ans le cas où on ne peut pas atteindre T , alors T correspond au second maximum de

on réinitialise l’ensembles des capteurs,

le dispositif est maintenu en place jusqu’au démarrage de l’essai proprement dit. Quelque soit le type de l’essai (de convcpaliers doit rester inférieure à 10 kN / min. Dl’ancrage : T ≤ 0,9 Tp.

essai de contrôle. 8.3.2.4.1 Programme de l’essai de conCd

Programme de chargement Le 1er cycle est réalisé par paliers de 0,15.Qe maximum (où Qe désigne la force limite d’arrachement estimée), et ce jusqu’à atteindre le maximum de la force de tTmax1tête de l’ancrage supérieur ou égal à 25 mm au cours d’un palier constant. Le 2ème cycle est également réalinégal à 25 mm au cours d’un palier. Dans le cas où on peut attei

ème2 etraction sur l’ancrage : Tmax2. D max1 max2la force de traction.

Page 125: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

125

Temps (min)

Force de traction T

5 min

0.15 TS

TS

5 min

O0,3. en cours d’essai, dans ce cla

crage en fonction du déplacement de la tête de l’ancrage, au chargement et au déchargement : T = f(d),

à la détermination de la force limite m égale au maximum de tteinte.

s ntractuellement :

.3.2.4.2 Programme de l’essai de contrôle a valeur de l’effort axial de traction Te à atteindre est fixée contractuellement égale à l’effort Ts uquel est soumis l’ancrage à l’ELS.

e programme d’essai comporte un unique cycle de chargement puis déchargement, par aliers de 0,15.Ts jusqu’à atteindre la traction maximale Ts.

nctuel en sol meuble - Essai de contrôle –

Pour chacun des paliers, l’effort est maintenu constant pendant 5 minutes. Le d L’exploitation de ces essais conduit :

au tracé du graphe de la force de traction sur l’ancrage en fonction du déplacement de la tête de l’ancrage, au chargement et au déchargement : T = f(d),

à la vérification du déplacement de la tête de l’ancrage d : d ≤ 100 mm. Cette valeur est modifiable contractuellement selon les projets, si elle est dépassée l’ancrage est déclaré défectueux.

n effectue un palier à chaque maximum, puis le déchargement est effectué par paliers de Qe. Des recalages du dispositif peuvent s’avérer indispensables

as les éventuels cycles de chargement – déchargement ultérieurs doivent être réalisés suivant même procédure que le 2ème cycle.

L’exploitation de ces essais conduit :

au tracé du graphe de la force de traction sur l’an

d’arrachement mesurée QTmax1 et Tmax2, ou égale à la valeur maximale a

On doit vérifier que la valeur de Qm respecte le coefficient de sécurité c ≥ 1,2 à appliquer à la orce de traction de service T fixée cof

Qm ≥ c x Ts 8La Lp

Figure 37 : Ancrage poProgramme de chargement

échargement comprend 3 paliers de 0,3.Ts maximum maintenus pendant 5 minutes.

Page 126: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

126

Tableau 29 : Synthèse des essais selon les ancrages

Ancrages au rocher Ancrages répartis en sols meubles

Ancrages ponctuels en sols meubles Types

d’ancrages concernés Clou ou boulon d’ancrage

Clou ou boulon d’ancrage, boulon d’ancrage auto-

forant, micropieu.

Pieu explosé, corps mort enterré, système à ailettes, ancre Dickru, ancre Sagitta.

Type d’essai Essai de convenance

Essai de contrôle

Essai de convenance

Essai de contrôle

Essai de convenance

Essai de contrôle (1)

Nature de l’ancrage

Ancrage ne faisant pas partie de l’ouvrage

Ancrage définitif,

faisant partie de l’ouvrage

Ancrage ne faisant pas partie de l’ouvrage

Ancrage ne faisant pas partie de l’ouvrage

Ancrage ne faisant pas partie de l’ouvrage

Ancrage définitif,

faisant partie de l’ouvrage

Norme NF P 94-444-B NFP 94-242-1

Mode opératoire CLOUTERRE

91 (2) NFP 95-301

Prescriptions particulières Tmax ≤ 0.9 Tp

Te ≤ Ts Tmax ≤ 0.9 Tp

Tmax ≤ 0.9 TpTLE ≤ 0.6 ou

0.9 TG

Tmax ≤ 0.9 Tp et < 0.9

capacité du système de

traction

Tmax ≤ 0.9 Tp et < 0.9

capacité du système de

traction

Programme

2 cycles de chargement

et déchargement,

jusqu’à Tle puis jusqu’à 2 x TLE au maximum,

par paliers de 0.1 Tle

1 cycle de chargement

et déchargement,

jusqu’à Te, par paliers de

0.2 Te

1 cycle de chargement

et déchargement

à 1 à 1.5 mm/min,

jusqu’à Tmax = 2 x TLE

1 cycle de chargement

et déchargement, jusqu’à TLE,

par paliers de 0.1 TLE

2 cycles de chargement

et déchargement, ou plus, par paliers de

0.15 Qe puis 0.05 Qe

1 cycle de chargement

et déchargement,

jusqu’à Ts, par paliers de

0.15Ts

Critère d’arrêt de l’essai

y = 30 mm ou T = Tmax

T = Tey = 30 mm ou T=Tmax

Rupture de l’ancrage

∆y ≥ 25 mm sur un palier constant

T = Ts

Exploitation Effort de

traction à la rupture Tu

Te et ye (3) TLP et TLR qsp et qsr

Tc, Tc’et TL, qs

T = f(d) Qm = max

(Tmax1, Tmax2) ≥ 120% Ts

T = f(d) d ≤ 100 mm

Exemple de fréquence des

essais (4)

2 par capacité ou

type d’ancrage

10 % des ancrages

avec un minimum de 2

2 par capacité ou

type d’ancrage

10 % des ancrages

avec un minimum de 2

2 par capacité ou

type d’ancrage

10 % des ancrages

avec un minimum de 2

(1 La réalisation d’essais de contrôle n’a pas de signification lorsque l’on s’intéresse à des

ancrages stabilisant un bloc désolidarisé à un substratum rocheux plus profond : en effet, la partie scellée au contact du bloc participe à la résistance mesurée au cours de l’essai alors qu’elle n’apporte aucune réelle résistance pour la stabilisation du bloc.

(2 Ce mode opératoire sert de base à la préparation de la Norme NF P 94-242-2 portant sur

l’essai d’arrachement de clou par palier. (3) La conformité de l’ancrage correspond à un déplacement négligeable. (4) La fréquence des essais ne fait pas à ce jour l’objet de documents normatifs ou

recommandations. Elle relève du choix de la maîtrise d’ouvrage.

Page 127: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

127

8.3.3 Recommandations communes Quelque soit le type d’essai réalisé, les recommandations suivantes sont applicables :

Le délai entre la réalisation de l’ancrage et la réalisation de l’essai doit être suffisant (minimum 7 jours) pour que d’une part les matériaux mis en œuvre aient obtenu une résistance suffisante, et que d’autre part le terrain d’ancrage ait retrouvé son équilibre initial. Ce délai est cependant limité à la durée effective qui séparera la réalisation des ancrages définitifs de l’ouvrage de leur moment de mobilisation effective.

Il convient de s’assurer que le dispositif nécessaire à la réalisation des essais présente une capacité suffisante par rapport à la traction à exercer. On porte une attention particulière au vérin (capacité, course) et au bâti ; pour ce dernier point, on peut noter que la capacité maximale actuelle des poutres utilisées pour les essais d’ancrages en sols meubles est de l’ordre de 25 tonnes (limitation principalement due à la nécessité d’un héli-portage et/ou d’une manipulation manuelle sur site).

Pour les coulis et mortiers, on recommande de réaliser les essais lorsque ces constituants présentent une résistance supérieure à 75 % de celle de la résistance à 28 jours. Ce délai devra être précisé par le fournisseur du produit de scellement. À titre indicatif, nous précisons que des ciments type CEM I 52,5R ou CEM II 42,5R permettent d’obtenir approximativement ces valeurs dès 7 jours (fonction cependant du dosage en eau).

l’objet d’une

ité doit être fixé autour de la zone d’essai, et son accès sera limité

essai doit toujours rester inférieure à

ensionné pour ne subir aucun désordre

définitifs,

istiques géométriques et physiques

dont les zones d’influence se chevauchent, il convient

upplémentaires afin de les mener jusqu’à la rupture : ce retour d’expérience permettra de mieux apprécier leur comportement, encore imparfaitement maîtrisé à ce jour.

Le dispositif de réaction et de chargement doit être agréé.

Les mesures de déplacements doivent être rattachées à une repère fixe loin du dispositif d’essai, c’est-à-dire en dehors de la zone d’influence de l’ancrage ou des déplacements parasites engendrés par le massif de réaction. Ce repère doit faire matérialisation et d’une protection afin d’éviter tout déplacement intempestif.

Un périmètre de sécuraux seuls opérateurs.

La force de traction maximale Tmax appliquée lors de l’90 % de la limite élastique de l’ancrage : Tmax ≤ 0,9.Tp

Lorsque qu’une partie de l’ouvrage définitif est utilisée comme massif de réaction, il convient de s’assurer impérativement qu’il est dimsous la force de traction maximale Tmax de l’essai.

Les techniques de réalisation des ancrages pour les essais préalables ou de convenance doivent être strictement identiques à celles qui seront utilisées pour les ancrages sauf pour le diamètre de l’armature et l’inclinaison dans une certaine tolérance.

Le procès-verbal d’essai doit comporter les éléments suivants : résultats des mesures de l’essai et leur interprétation, plan de situation de l’ouvrage, plan d’implantation des clous d’essai (avec position du repère topographique), données géotechniques disponibles, hypothèses de dimensionnement des clous, caractérdes composants de l’ancrage, date et méthodologie d’exécution de l’ancrage, quantité d’explosif utilisé, nature du produit de scellement, etc.

Pour les pieux explosés rapprochés,de noter à titre indicatif que la capacité de l’ensemble est inférieure à la somme des capacités de chacun des ancrages.

La norme NF P 95-301 relative aux essais d’arrachement des ancrages ponctuels en sols meubles précise que les essais de contrôle sont réalisés sur des ancrages définitifs faisant partie de l’ouvrage ; dans le cas des pieux explosés il serait cependant intéressant que certains de ces essais soient réalisés sur des ancrages s

Page 128: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

128

9 ENTRETIEN – DURABILITÉ 9.1 Désordres Les principaux facteurs internes susceptibles d’engendrer des désordres sur les ancrages sont (par ordre décroissant de fréquence d’apparition) :

problème au montage, non adéquation de

système (type, longueur scellée, …),

erreur de conception de l’ouvrage,

erreur d’implantation, défaillance de l’entretien, vieillissement, usure.

Photo n°38 : Érosion des ancrages d’un râtelier Les facteurs externes sont également susceptibles d’engendrer des désordres sur ouvrages puis sur les ancrages, dans une moindre mesure ; les principaux facteurs externes sont (par ordre décroissant de fréquence d’apparition) :

instabilité / érosion du sol, chute de blocs, suraccumulation de neige, intempéries atmosphériques, déclenchement d’avalanche, incendie.

Les principales pathologies observées sur les ancrages ayant subi des désordres sont :

descellement, rupture, déformation / flexion.

Les principales pathologies observées sur les constituants des ancrages ayant subi des désordres sont :

descellement ou fissuration du mortier, détérioration des aciers, détérioration du béton.

Photo n°39 : Ancrage tordu et extrait sur un filet

Page 129: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

129

9.2 Corrosion et passivation 9.2.1 Généralités Durant la vie d’un ouvrage, les pièces métalliques vont subir diverses agressions qui vont conduire à une dégradation de leur protection initiale et ainsi de leur résistance :

agressions mécaniques : chocs, dégradation par vieillissement, etc. agressions chimiques : humidité, contact avec des métaux non compatibles, etc.

Pour la prise en compte de cette corrosion des armatures, nous proposons de retenir :

Tableau 30 : Épaisseur minimale sacrifiée à la corrosion sur le diamètre extérieur des armatures en fonction de l’agressivité du sol d’ancrage (extrait de la norme XP P 94-240)

Épaisseur minimale sacrifiée à la corrosion (mm)

Durée de l’ouvrage

Indice de corrosivité

Σa 2 ans 30 ans 70 ans 100 ans

0-4 0 2 3.25 4

5 et 6 0 3 5 6

7 et 8 0 4 6.5 8

9 à 12 2 8 Gaine plastique

> 12 Protection par gaine plastique injectée obligatoire

Tableau 31 : Détermination de l’indice global de corrosivité du sol Σa (norme NF A 05-251)

Critères Caractéristiques Note du critère

Nature du sol

Texture • lourde, plastique, collante, imperméable (caractère réducteur) • type argilo-sableuse • légère, perméable-sols grenus

Marécages, Tourbe Déchets industriels • mâchefer, cendres, charbon, … • déchets de construction, plâtres, briques, …

Sol pollué par un liquide • eaux usées, industrielles, … • stockage de sels de déneigement

2 1 0 8

8 4

6 8

Résistivité

ρ > 1000 Ω.cm 1000 < ρ < 2000 2000 < ρ < 4000

5000 < ρ

5 3 2 0

Teneur en eau ≥ 20 % (sol humide) < 20 % (sol sec)

2 0

pH

< 4 4 à 5 5 à 6 > 6

4 3 2 0

Hétérogénéité verticale

• Sol à textures mélangées • Sol de même texture : ρmax / ρmin ≥ 2

ρmax / ρmin < 2

3 2 0

TOTAL : Σa

Page 130: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

130

La corrosivité absolue d’un sol est caractérisée par une note globale Σa, obtenue par la somme des notes attribuées à chacun des cinq critères. Pour le premier critère, on ne retient que la valeur la plus élevée attribuée. En l’absence de réglementations particulières, ces valeurs sont également utilisées dans le cas des roches.

Tableau 32 : Évolution indicative des valeurs de limites élastiques d’armatures courantes (armatures type Ha et clous auto-foreurs), en fonction de l’épaisseur sacrifiée à la corrosion

Épaisseur sacrifiée à la corrosion (mm) Type d’armature

Diamètre extérieur

(mm)

Diamètre intérieur

(mm) 0 2 4 8

Barres Haute Adhérence HA (limite élastique Fe 500 MPA) HA16 16 - 100.5 56.5 25.1 - HA20 20 - 157.1 100.5 56.5 6.3 HA25 25 - 245.4 173.2 113.5 31.8 HA28 28 - 307.9 226.2 157.1 56.5 HA32 32 - 402.1 307.9 226.2 100.5

Clous auto-foreurs TITAN 30/11 30 11 260 171 96.7 - TITAN 40/16 40 16 525 393.4 276.8 88.7 MAI R32N 32 18.5 230 MAI R38N 38 19 400

9.2.2 Recommandations particulières

Les parties métalliques doivent être protégées par la galvanisation : décapage mécanique et galvanisation à chaud (normes NF A 35-503, A 91-121 et A 91-102), avec une couche de zinc minimale de 80 à 120 microns (selon les risques d’agressions atmosphériques) : le potentiel d’oxydation du zinc est plus bas que celui du fer, il conduit à la formation d’un hydroxycarbonate stable dans la gamme de pH 6,8 à 13,5. L’assemblage de pièces galvanisées ou métallisées ne pourra se faire qu’avec des boulons ou écrous galvanisés ou cadmiés. Les tiges ou boulons d’ancrages noyés dans le béton devront être galvanisés sur toute leur partie extérieure et sur 5 à 10 cm dans le béton. Si les opérations de montage entraînent accidentellement des impacts, il sera impératif d’appliquer une peinture de protection.

Il faut veiller à limiter la proportion des chlorures.

Il faut impérativement contrôler le bon respect des épaisseurs d’enrobage.

rer sa protection contre la corrosion, et contre l’apparition d’une

ffet, la coexistence de matériaux hétérogènes favorise l’apparition

parties métalliques hors sol des ouvrages, en particulier lorsque le milieu est très agressif.

Généralement, les coulis apportent une meilleure protection contre la corrosion que les mortiers grâce à une proportion supérieure de ciment.

On peut considérer qu’un enrobage soigné et homogène de 20 mm (sur le rayon) d’une armature permet d’assufissuration préjudiciable

Il faut s’assurer d’une homogénéité des matériaux constituants l’ouvrage : structure, pièces de liaison, ancrage ; en ede couples galvaniques.

Il est impératif de recouvrir d’une peinture anti-corrosion les

Page 131: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

131

Pour les ancrages passifs répartis, la zone de l’ancrage située au voisinage des discontinuités est la plus sensible vis à vis d’un risque de dégradation par corrosion : en effet, cette zone est la plus exposée aux phénomènes de cisaillement, engendrant une fissuration des produits de scellement, et concentrant généralement de plus les circulations d’eau. Il est donc impératif d’être très vigilant sur la qualité et la continuité de l’enrobage.

On mentionne à titre indicatif la possibilité de prévoir un suivi d’ancrage témoin, dans le temps, qui permet d’apprécier l’évolution à moyen ou long terme de la corrosion. Un seuil d’alerte pourra être fixé. Cette précaution supplémentaire est cependant contraignante.

Dans le cas particulier des ancrages utilisant des résines, on considère que celles-ci assurent la protection contre la corrosion de l’armature grâce à son étanchéité.

9.3 Surveillance des ouvrages (conditions normales et endommagement)

La surveillance des ouvrages doit comprendre un suivi périodique qui porte au minimum sur :

La géométrie de l’ouvrage, les déformations subies. L’état de corrosion. Les éléments dégradés, ayant atteint la rupture et n’assurant plus leur rôle initial. Le suivi et la remise en état des éléments fusibles et freins.

On peut prévoir :

une visite annuelle simplifiée, une visite complète détaillée tous les cinq ans.

-----------------------------------------

Page 132: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

132

10 ANNEXES 10.1 Terminologie

Tableau 33 : Terminologie

TERMINOLOGIE DÉFINITION Document de référence

Armature continue scellée dans un forage sur toute sa longueur au moyen d’un coulis ou armature introduite mécaniquement dans le

matériau rocheux

Projet P 94-444-b Ancrage

Dispositif de reprise par le sol, en profondeur, des forces exercées par un ouvrage NF P 95-301

Ancrage actif Ancrage qui est soumis à une précontrainte et qui mobilise en permanence le sol NF P 95-301

Ancrage passif Ancrage qui ne mobilise pas le sol tant qu’il n’est pas soumis à un effort extérieur NF P 95-301

Ancrage ponctuel Ancrage dont le mode de report de la majeure partie des forces au

terrain fait intervenir la butée du terrain mobilisé par le dispositif placé à l’extrémité ancrée dans le sol

NF P 95-301

Ancrage réparti Ancrage dont le mode de report de la majeure partie des forces au terrain fait intervenir le frottement latéral sur toute sa longueur NF P 95-301

Ancrage à bulbe Ancrage possédant un bulbe à son extrémité ancrée dans le sol NF P 95-301

Ancrage à plaque Ancrage possédant une ou plusieurs plaque(s) à son extrémité ancrée dans le sol NF P 95-301

Axe de l’ancrage Axe de symétrie de l’ancrage qui correspond à l’axe de la tige qui reprend les efforts NF P 95-301

Béton Mélange de granulats (sable, gravillons ou cailloux), de ciment, d’eau et éventuellement d’adjuvants, qui durcit au bout de quelques heures Cimbéton

Bulbe Massif obtenu par remplissage du camouflet par un produit de scellement NF P 95-301

Camouflet Volume vide créé en profondeur par compactage du sol (par explosif ou tout autre moyen) NF P 95-301

Ciment Liant hydraulique, c’est-à-dire matériau minéral finement moulu qui,

gâché avec de l’eau, forme une pâte qui fait prise et durcit par suite de réactions et de processus d’hydratation et qui, après durcissement,

conserve sa résistance et sa stabilité même sous l’eau

NF EN 197-1

Classe de résistance du ciment Classe de résistance à la compression NF EN 197-1

Clinker Matériau hydraulique constitué d’un agglomérat de silicates et d’aluminates, issu de la cuisson à haute température du "cru"

(1 450 °C) ; finement broyé, il est le constituant principal du ciment Cimbéton

Inclusion rectiligne incorporée ou réalisée dans un sol en place, comportant au moins un élément de renforcement continu, résistant au moins à la traction et de longueur supérieure à 1,5 m. Les clous

peuvent être des pieux, des micropieux ou toute inclusion répondant à la définition ci-dessus. L’usage veut que dans le cas d’inclusion de

petit diamètre le terme générique "clou" soit aussi utilisé comme terme particulier

NF P 94-210

Clou

Inclusion rectiligne incorporée ou réalisée dans un terrain en place, adhérant au sol sur toute sa longueur, comportant au moins un

élément de renforcement continu, résistant au moins à la traction, et de longueur supérieure à 1,5 m

XP P 94-240

Clouage Technique de renforcement d’un sol en place utilisant des clous NF P 94-210

Coulis Mélange de liant (chaux ou ciment), d’eau et éventuellement d’adjuvants Cimbéton

Cru Farine de grande finesse obtenue par broyage de calcaire et d’argile, dans une proportion de 80 % - 20 % Cimbéton

Page 133: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

133

Tableau n°33 : Terminologie (suite)

TERMINOLOGIE DÉFINITION Document de référence

Déplacement de la tête de l’ancrage

Déplacement de la tête de l’ancrage mesurée dans l’axe de l’ancrage depuis la mesure origine de l’essai NF P 95-301

Dispositif d’ancrage Dispositif de transmission d’efforts au sol NF P 95-303

Élément de renforcement

Inclusion ou partie constitutive de celle-ci, préfabriquée et dont la résistance mécanique peut être mobilisée par l’intermédiaire d’une

interaction continue ou quasi continue entre le sol et l’inclusion NF P 94-210

E.L.S. État limite de service BAEL

E.L.U. État limite ultime BAEL

Essai de contrôle Essai réalisé en cours de travaux sur un ancrage faisant partie

intégrante de l’ouvrage, dans le but de contrôler statistiquement la conformité des ancrages par rapport à la force de traction de service

NF P 95-301

Essai de convenanceEssai réalisé avant les travaux sur un ancrage d’essai ne faisant pas

partie de l’ouvrage, dans le but de vérifier les caractéristiques des ancrages prévus pour l’ouvrage

NF P 95-301

Force de traction de service

Force de traction sur l’ancrage, définie contractuellement, que doit reprendre l’ancrage pour assurer l’équilibre définitif de l’ouvrage NF P 95-301

Force de traction sur l’ancrage

Force de traction sur l’ancrage appliquée sur la tête de l’ancrage dans l’axe de l’ancrage NF P 95-301

Force limite d’arrachement

Plus grande valeur des maxima de la force de traction sur l’ancrage atteinte lors des cycles de chargement -déchargement lors de l’essai

de convenance NF P 95-301

Géophysique Activités liées à la détermination de la répartition à la surface du sol ou dans des cavités creusées dans le sol d’un champ physique d’origine

naturelle ou provoquée

Géophysique appliquée / Code de bonne pratique

Géotechnique Science qui étudie les sols sous les aspects qui intéressent l’ingénieur de génie civil : mécanique des sols, mécanique des roches, géologie

de l’ingénieur technique des travaux, technique de construction XP P 94-010

Inclusion Tout élément, produit ou ensemble de produits incorporé, installé ou

réalisé dans un massif de sol et dont les propriétés mécaniques (et/ou hydrauliques) sont mobilisables pour améliorer le comportement de ce

massif

NF P 94-210

Longueur de l’ancrage

Longueur de l’armature enfouie dans le sol, comptée à partir du plan moyen du sol NF P 95-301

Module sécant en traction du matériau

constitutif de l’ancrage dans son état non altéré

Quotient de la force exercée sur l’élément de renforcement, égale aux deux tiers de la force de traction maximale et ramenée à l’unité de

section transversale initiale par la déformation correspondante. NF P 94-210

Mortier Mélange de liant (chaux ou ciment), de sable, d’eau et éventuellement d’adjuvants Cimbéton

Pieu explosé Ancrage à bulbe dont le camouflet est obtenu par explosion NF P 95-301

Plastifiant Adjuvant du béton destiné à améliorer la plasticité du béton frais afin de faciliter sa mise en œuvre Cimbéton

Profondeur de l’ancrage

Projection sur la perpendiculaire au plan moyen du sol de la longueur de l’ancrage NF P 95-301

Réducteur d’eau Adjuvant du béton destiné à diminuer la quantité d’eau contenue dans un béton sans en diminuer la plasticité lors de la mise en œuvre Cimbéton

Renforcement de sol Toute technique d’amélioration du comportement mécanique du sol par des inclusions comportant un ou plusieurs éléments de renforcement NF P 94-210

Renforcement peu extensible

Renforcement dont le module équivalent est supérieur à 20 MPa NF P 94-210

Page 134: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

134

Tableau n°33 : Terminologie (suite)

TERMINOLOGIE DÉFINITION Document de référence

Résine Produit de scellement à base de polyester ou d’époxy -

Sol meuble Tout sol à l’exclusion des roches compactes ou faiblement fissurées NF P 95-301

Tête d’ancrage Extrémité hors sol de l’ancrage NF P 95-301 etProjet P 94-444-b

Zone d’influence Intersection du plan moyen du sol avec le volume de terrain mobilisé lorsque l’ancrage est sollicité NF P 95-301

Cimbéton : Centre d’information sur le ciment et ses applications

7, Place de la Défense – 92974 Paris-La-Défense Cedex Tel. : 01.55.23.01.00 Fax. : 01.55.23.01.10 E-mail : [email protected] Internet : www.cimbeton.asso.fr

Page 135: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

135

10.2 Notations Tableau n°34 : Notations

TERMINOLOGIE NOTATION UNITÉ Document de référence Aire de la section transversale de l’élément de

renforcement Ae m² NF P 94-210 et NF P 94-242-1

Aire de la section transversale de l’armature A m² XP P 94-240 et projet P 94-444-b

Aire conventionnelle de la surface latérale du clou en contact avec le sol LsBS ..π= S m² NF P 94-242-1

Angle de frottement effectif Ø’ degré XP P 94-010

Coefficient de sécurité à appliquer à Ts vis à vis de Qm tel que Qm ≥ c x Ts avec c ≥ 1,2 c - NF P 95-301

Cohésion effective C’ kPa XP P 94-010

Contrainte de frottement latéral limite conventionnel qs kPa NF P 94-242-1

Contrainte de frottement latéral limite conventionnel estimée à partir des données

géotechniques qse kPa NF P 94-242-1

Contrainte de frottement latéral limite conventionnel déduite de l’effort de traction de pic qsr kPa NF P 94-242-1

Diamètre théorique du forage B m XP P 94-240 et NF P 94-242-1

Déplacement de la tête d’ancrage d mm NF P 95-301

Déplacement axial de la tête de l’ancrage y mm NF P 94-242-1 et projet P 94-444-b

Déplacement axial de la tête de l’ancrage sous l’effort de traction Te imposée lors de l’essai de contrôle ye m Projet P 94-444-b

Déplacement axial de la tête de l’ancrage pour l’effort de traction limite conventionnel Tu

yu mm Projet P 94-444-b

Déplacement axial de la tête de l’ancrage pour l’effort de traction limite conventionnel TL

yL mm NF P 94-242-1

Entre-axe moyen horizontal entre deux inclusions consécutives Sh m NF P 94-210

Entre-axe moyen vertical entre deux inclusions consécutives Sv m NF P 94-210

Effort de traction limite conventionnel d’élasticité de l’ancrage Tp kN NF P 94-444-b

Effort de traction limite conventionnel d’élasticité de l’ancrage TG = Tp

TG kN Clouterre 91

Effort de traction limite conventionnel déduit de l’essai à la rupture de l’ancrage Tu kN Projet P 94-444-b

Force de traction de service de l’ancrage (fixée contractuellement) Ts kN NF P 95-301 et

projet P 94-444-b Force axiale de traction appliquée en tête de l’ancrage

pendant l’essai T kN NFP 94-242-1

Force de traction limite de fluage Tc ou Tc’ kN Essai à effort contrôlé - Clouterre

Force axiale maximale de traction appliquée à un ancrage lors d’un essai de contrôle Te kN Projet P 94-444-b

Force de traction appliquée en tête du clou pendant l’essai T kN NF P 94-242-1 et

projet P 94-444-b Force de traction limite conventionnelle déduite des

résultats de l’essai de clou TL kN NF P 94-242-1 et Clouterre

Force de traction limite du clou estimée TLE kN NF P 94-242-1 et Clouterre

Force de traction limite estimée de l’ancrage (avant l’essai) à partir des données géotechniques Tle kN Projet P 94-444-b

Page 136: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

136

Tableau n°34 : Notations (suite)

TERMINOLOGIE NOTATION UNITÉ Document de référence

Force de traction limite de pic TLP kN NF P 94-242-1

Force de traction limite au palier (résiduelle) TLR kN NFP 94-242-1

Force de traction maximale à laquelle il est prévu de soumettre le clou d’essai à la rupture

(Tmax = 2.TLE = 2.Tle) Tmax kN NFP 94-242-1et NF P 94-444-b

Force de traction maximale atteinte lors du 1er cycle de l’essai de convenance T1 = Tle

T1 kN Projet P 94-444

Force de traction maximale atteinte lors du 2ème cycle de l’essai de convenance T2

T2 kN Projet P 94-444

Force limite d’arrachement estimée Qe kN NF P 95-301

Force limite d’arrachement mesurée Qm kN NF P 95-301

Force de traction maximum atteinte lors du 1er cycle de l’essai de convenance Tmax1 kN NF P 95-301

Force de traction maximum atteinte lors du 2ème cycle de l’essai de convenance Tmax2 kN NF P 95-301

Longueur de clou adhérente au sol Ls m NF P 94-242-1 et Clouterre

Longueur de clou extérieur au sol Le m NF P 94-242-1

Longueur libre de clou dans le sol Ll m NF P 94-242-1

Longueur totale de l’ancrage dans le terrain L m Projet P 94-444-b

Masse volumique d’un sol ρ kg/m3 XP P 94-010

Masse volumique d’un sol sec ρd kg/m3 XP P 94-010

Masse volumique d’un sol saturé ρsat kg/m3 XP P 94-010

Module élastique réversible Er GPa

Module équivalent de renforcement Eeq = E . Ae / (Sv . Sh)

Eeq NF P 94-210

Module pressiométrique du sol EM MPa NF P 94-110

Module sécant en traction du matériau constitutif de l’ancrage dans son état non altéré E kPa NF P 94-210, NF P 94-242-1 et

Projet P 94-444-b Nombre de coups de mouton pour un enfoncement permanent de la pointe de 20 cm lors d’un sondage normalisé au pénétromètre dynamique (PDB) type B

Nd20 - XP P 94-010

Périmètre du clou p m Clouterre

Poids volumique humide γh kN/m3 -

Poids volumique saturé γsat kN/m3 -

Poids volumique sec γs kN/m3 -

Pression limite nette Pl* MPa NF P 94-110

Pression limite pressiométrique nette Pl* MPa XP P 94-010 et XP P 94-240

Profondeur d’ancrage D m NF P 95-301

Résistance dynamique de pointe qd MPa XP P 94-010

Résistance en compression simple σc MPa NF P 94-240

Résistance en traction Rt MPa NF P 94-240 NF : Norme Française homologuée XP : Norme française expérimentale

Page 137: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

137

10.3 Unités utilisées Voici les principales grandeurs utilisées dans le présent guide, selon les unités imposées par le Système International (Norme NF X 02-006 d’août 1994) :

Tableau n°35 : Unités utilisées

Grandeur Symbole Unité S.I. Abréviation Multiples et sous-multiples usuels

Longueur L Mètre m mm, cm, km

Masse m ou M Kilogramme kg Mg (= 1 tonne)

Masse volumique ρ kilogramme par m3 kg/m3 g/cm3

Force et poids divers Newton N MIN, kN

Poids volumique γ newton/m3 N/m3 kN/m3

Contrainte et pression divers Pascal Pa kPa, MPa

En complément, voici les correspondances entre les différentes unités couramment utilisées (bien que seules les unités du S.I. soient aujourd’hui admises) pour les contraintes et pressions :

Tableau n°36 : Correspondances d’unités

Exprimées en Valeur du

Pa kPa bar MPa hbar kgf/cm² tf/m² Pascal 1 10-3 10-5 10-6 10-7 1,02 x 10-5 1,02 x 10-4

Kilopascal 103 1 10-2 10-3 10-4 1,02 x 10-2 0,102 bar ou

daN/cm² 105 102 1 0.1 10-2 1,02 10,2

Méga pascal 106 103 10 1 0.1 10,2 1,02 x 102

hectobar 107

104 102 10 1 102 1,02 x 103

kgf/cm² 9,8 x 104 98 0,98 9,8 x 10-2 9,8 x 10-3 1 10 tf/m² 9,8 x 103 9,8 9,8 x 10-2 9,8 x 10-3 9,8 x 10-4 0,1 1

Tableau n°37 : Facteurs de conversion entre principales unités utilisées

Unité Facteur multiplicatif Équivalence

l (litre) x 0,001 m3 (mètre cube)

ml (millilitre) x 0,001 l (litre)

kN (kiloNewton) x 1000 N (newton)

Kgf (kilogramme force) x 9,81 N (newton)

Kp (kilogramme poids) x 9,81 N (newton)

t (tonnes) x 0,001 kg (kilogramme)

Bar x 100 kPa

atm (atmosphère) x 1,01 bar

Psi x 0,06895 bar

Km/h (kilomètre/ heure) x 0,2777 m/s

Page 138: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

138

10.4 Coordonnées des entreprises spécialisées Le tableau ci-dessous présente une liste, établie en mars 2004 et non exhaustive, des entreprises possédant l’expérience ou la qualification nécessaire à la réalisation d’ancrages en montagne dans un ou plusieurs des domaines suivants : réalisation de travaux spéciaux, travaux acrobatiques, sur cordes, fabricants de matériels, confortements d’ouvrages, etc.

Tableau n°38 : Liste non exhaustive d’entreprises spécialisées (mars 2004)

ENTREPRISE Adresse CP VILLE Tel Fax Email / Site Internet

Acro BTP 29 clos Baz 74700 SALLANCHES 04 50 58 56 02 04 50 58 57 04 www.acro-btp.com

ACROBATIC ENTREPRISE

ZI Centralp Est 270, rue Emile

Romanet 38340 VOREPPE 04 76 50 64 19 04 76 50 64 20

[email protected]

www.acrobatic-entreprise.com

ANCR'EST 20, rue du Gros-Hêtre BP60085 57003 SAINT AVOLD 03 87 91 27 81 03 87 91 06 65 [email protected]

www.ancrest.com

AVAROC 3 Chemin du Pré Carré 38240 MEYLAN 04 76 01 91 64 04 76 01 92 33 -

Can Le Relut BP 1 26270 MIRMANDE 04-75-63-06-36 04-75-63-10-10 [email protected]

www.can.fr

CITEM Le Square -192

avenue des Clapeys

73300SAINT JEAN

DE MAURIENNE

04-79-64-44-20 04-79-64-41-39 [email protected]

COFEX Route de Brignais 69630 CHAPONOST 04-72-67-03-90 04-72-67-07-27 [email protected]

DG RTS R.N. 90 - Les Marches 73807 MONTMELIAN 04-79-28-09-72 04-79-28-00-87 -

Av. Général de Gaulle 38800 LE PONT DE

CLAIX 04-76-69-84-10 04-76-98-64-50

E. I. Montagne Z.I. du Point Sud 65260 SOULOM 05 62 92 75 08 05 62 92 20 47

[email protected] www.ei-montagne.fr

ETAIR PYRÉNÉES S.A.

14, Chemin du Vieux Moulin 31850 MONTRABE 05 61 84 30 30 05 61 84 00 66

6 rue des Essarts 38610 GIERES 04-76-03-00-65 04-76-37-28-88

GTS - Élite 29, rue des

Taches 69800 ST PRIEST 04-78-40-62-58 04-78-90-04-39

[email protected]@gts.frwww.gts.fr

Guides du Grand Massif

243, route des Bossons 74300 THYEZ 04-50-34-52-96 04-50-34-55-03

[email protected]

www.perso.wanadoo.fr/GGM

Heaven Climber Travaux spéciaux

4, rue des Coteaux 06359 NICE 04-93-27-66-00 04-93-27-66-01

[email protected]

www.heavenclimber.com

Page 139: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

139

Tableau n°38 : Liste non exhaustive d’entreprises (mars 2004) (suite)

ENTREPRISE Adresse CP VILLE Tel Fax Email / Site Internet

Hydro’ Géotechnique

138 rue des Champagnes 73290 LA MOTTE

SERVOLEX 04 79 25 19 52 04 79 25 99 65

[email protected]

www.hydrogeotechnique.com

5, rue de Pacalaire, BP35 38172 SEYSSINET

PARISET 04-76-21-34-06 04-76-21-83-58

Hydrokarst Borde Blanche 31290

VILLEFRANCHE DE

LAURAGAIX 05 34 66 71 11 05 34 66 71 19

[email protected]

NOUVETRA 20, rue Paul Cézanne 69330 MEYZIEU 04-72-02-78-14 04-78-04-02-47 -

OUEST ACRO Parc d'activités de

l'Océane ZA Gratuisière

53950 LOUVERNE 02-43-37-66-66 02-43-37-80-06 [email protected]

SIMECO Quartier Gadie 13109 SIMIANE COLLONGUE 04-42-94-67-77 04-42-94-67-76 bertrand.delalle@wanad

oo.fr

SISYPHE Espace Azur

Mercantour – ZI 1ere Av. – BP 621

06517 CARROS CEDEX 04-92-08-22-00 04-92-29-26-55 [email protected]

www.sisyphe.fr

SOTRAC Av. St Claude ZA de Moirans 39260 MOIRANS EN

MONTAGNE 03-84-42-69-16 03-84-42-69-17 www.sotrac.com

SRATTEM 5 rue Métallos ZI du Point Sud 65260 SOULOM 05 62 92 20 78 05 62 92 23 28 -

STPL Av. Tirignons Z.I. Valloire 38570 GONCELLIN 04-76-71-81-77 04-76-71-81-95 -

TETRA S.A. 6, chemin du Fourgs 25210 BONNETAGE 03-81-64-30-50 03-81-68-91-88 www.tetra.fr

VERTICAL LEVAGE

MONTAGE 91 Chemin Pont

Pelissier 74310 LES HOUCHES 04-50-91-49-49 04-50-91-49-50 [email protected]

www.vlmontage.com

Page 140: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

140

10.5 Principales normes applicables Tableau n°39 : Principales normes applicables

RÉFÉRENCE DATE TITRE

NF EN 197-1 Février 2001 Ciment – Partie 1 : Composition, spécifications et critères de conformité des ciments courants

NF EN 206-1 Février 2002 Béton – Partie 1 : Spécifications, performances, production et conformité

NF EN 934-2 Avril 1998 Adjuvants pour bétons, mortiers et coulis – Partie 2 : Définitions et exigences

NF EN 959 Décembre 1996 Équipement d’alpinisme et d’escalade - Amarrages pour le rocher – Exigences de sécurité et méthodes d’essai

NF EN ISO 1461 Juillet 1999 Revêtements par galvanisation à chaud sur produits finis ferreux –Spécifications et méthode d’essai

XP ENV 1997-1 Décembre 1997 Eurocode 7 - Calcul géotechnique – Partie 1 : règles générales

NF EN ISO 14688-1 Mai 2003

Reconnaissance et essais géotechniques – Dénomination, description et classification des sols –

Partie 1 : dénomination et description

ISO 2408 Février 2004 Câbles en acier pour usages courants – Exigences minimales

NF ISO 8793 Octobre 1987 Câbles, produits tréfilés, étirés, calibrés, profilés et laminés à froid – Câbles en acier – Terminaisons manchonnées

ISO 8794 Décembre 1986 Câbles en acier – Oeils épissés pour élingues

A 05-251 Mars 1990 Corrosion par les sols – Évaluation de la corrosivité – Ouvrages en acier enterrés (palplanches et pieux)

NF A 35-503 Novembre 1994 Produits sidérurgiques – Aciers pour galvanisation par immersion à chaud

NF A 47-203 Novembre 1983 Câbles en acier d’usages courants – Câbles zingués de petits diamètres en fils fins pour usages courants

NF P 06-013 Février 2001 Règles de construction parasismique – Règles PS applicables aux bâtiments, dites règles PS 92

P 18-011 Juin 1992 Bétons - Classification des environnements agressifs

XP P 18-303 Août 1999 Eau de gâchage pour béton

XP P 18-540 Octobre 1997 Granulats – Définitions, conformité, spécifications

DTU P 18-702 / A1

Février 1999 / Février 2000

Règles BAEL 91, révisées 99 – Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé, suivant

la méthode des états limites / Modificatif n°1

XP P 18-822 Septembre 1993 Produits spéciaux destinés aux constructions en béton

hydraulique – Produits de calage et scellement à base de résines synthétiques – Caractères normalisés garantis

XP P 94-010 Décembre 1996 Sols : Reconnaissance et essais - Glossaire géotechnique – Définitions, notations, symboles

XP P 94-011 Août 1999 Sols : reconnaissance et essais - Description, Identification, Dénomination des sols - Terminologie. Éléments de classification

XP P 94-041 Décembre 1995 Sols : reconnaissance et essais - Identification granulométrique – Méthode de tamisage par voie humide

NF P 94-050 Septembre 1995 Sols : reconnaissance et essais - Détermination de la teneur en eau pondérale des matériaux – Méthode par étuvage

NF P 94-051 Mars 1993 Sols : reconnaissance et essais - Détermination des limites

d’Atterberg – Limite de liquidité à la coupelle – Limite de plasticité au rouleau

NF P 94-068 Octobre 1998

Sols : reconnaissance et essais - Mesure de la capacité d’adsorption de bleu de méthylène d’un sol ou d’un matériau

rocheux – Détermination de la valeur de bleu de méthylène d’un sol ou d’un matériau rocheux par l’essai à la tache

Page 141: Guide Anc Rages Pass if Sen Montagne

141

Tableau n°39 : Principales normes applicables (suite)

RÉFÉRENCE DATE TITRE

NF P 94-071-1 Août 1994 Sols : reconnaissance et essais - Essai de cisaillement rectiligne à la boîte – Partie 1 : cisaillement direct

XP P 94-105 Mai 2000

Sols : reconnaissance et essais - Contrôle de la qualité du compactage – Méthode au pénétromètre dynamique à énergie variable – Principe et méthode d’étalonnage du pénétromètre –

Exploitation des résultats – Interprétation NF P 94-110

-1 -2

Juillet 1991 Janvier 2000

Décembre 1999

Sols – Reconnaissance et essais - Essai pressiométrique Ménard/ Partie 1 : essai sans cycle / Partie 2 : essai avec cycle

NF P 94-114 Décembre 1990 Géotechnique – Sols : Reconnaissance et essais - Essai de pénétration dynamique type A

NF P 94-115 Décembre 1990 Géotechnique – Sols : Reconnaissance et essais – Sondage au pénétromètre dynamique type B

XP P 94-202 Décembre 1995 Sols – Reconnaissance et essais - Prélèvements des sols et des roches – méthodologie et procédures

NF P 94-210 Mai 1992 Renforcement des sols - Généralités et terminologie

XP P 94-240 Août 1998 Renforcement des sols - Soutènement et talus en sol en place renforcé par des clous – Justification du dimensionnement

NF P 94-242-1 Mars 1993 Renforcement des sols - Essai statique d’arrachement de clou

soumis à un effort axial de traction – Essai à vitesse de déplacement constante

Projet P 94-444-b Juillet 2001 Essai statique d’arrachement d’ancrage sous un effort axial de traction – Document de travail

NF P 95-301 Août 1994 Équipement de protection contre les avalanches - Ancrages

passifs ponctuels en sol meuble – Méthode d’essais d’arrachement

NF P 95-303 Décembre 1992 Équipement de protection contre les avalanches - Claie, râtelier – Spécifications de conception

NF P 95-304 Décembre 1992 Équipement de protection contre les avalanches Filets paravalanches – Spécifications de conception

NF P 95-307 Décembre 1996 Équipement de protection contre les éboulements rocheux - Terminologie

NF P 95-308 Décembre 1996 Équipement de protection contre les éboulements rocheux - Écrans de filets

NF P 95-311 Décembre 1996 Équipement de protection contre les avalanches - Déclenchement artificiel – Câble transporteur d’explosif

NF X 02-006 Août 1994 Normes fondamentales - Le système international d’unités –

Description et règles d’emploi – Choix de multiples et de sous-multiples

XP X 50-500 Décembre 1978 Durée de vie et durabilité des biens - Vocabulaire

Les présentes normes sont disponibles auprès de l’AFNOR (Association Française de Normalisation) – 11, avenue Francis de Pressensé – 93571 SAINT DENIS LA PLAINE

Tel. : 01.41.62.80.00 ** Fax : 01.49.17.90.00 ** 3616 AFNOR ** http://www.afnor.fr

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10.6 Index des insertions 10.6.1 Liste des photos

Photo n° Intitulé Auteur Page 1 Forage d’un ancrage, suspendus EI 1 2 Forage d’un ancrage, à pied CEBTP 8 3 Pièce de liaison avec plaque d’appui CEBTP 8 4 Râteliers – Vue Générale Cemagref 12 5 Claies – Vue Générale CEBTP 12 6 Filets paravalanche – Vue Générale CEBTP 15 7 Dispositif CATEX – Pylône et descendeur Cemagref 17 8 Dispositif GAZEX – Tube exploseur Cemagref 18 9 Dispositif AVALHEX – Pylône et ballon Cemagref 19

10 Filets pareblocs – Vue Générale CEBTP 20 11 Filet parebloc plaqué – Vue Générale CEBTP 21 12 Écran de filet parebloc – Vue Générale CEBTP 22 13 Glissement de terrain superficiel – Exemple CEBTP 25 14 Barrière à neige – Vue Générale Cemagref 27 15 Panneaux vire-vents – Vue Générale Cemagref 28 16 Toit-buses – Vue Générale CEBTP 29 17 Banquette grillagée – Vue Générale Cemagref 30 18 Sismique réfraction – Vue Générale CEBTP 41 19 Matériel électromagnétique EM CEBTP 45 20 Atelier de sondage pénétrométrique CEBTP 49 21 Ancrage Span Set EI 61 22 Camouflet de pieu explosé CEBTP 62 23 Pieu explosé extrait Cemagref 63 24 Bâti d’essai Mazzoleni et Lamour Cemagref 80 25 Perforateur pneumatique et fleuret CEBTP 85 26 Fleuret et ancrage à la résine CEBTP 86 27 Fusée de fonçage CEBTP 88 28 Préparation de la résine de scellement CEBTP 99 29 Ancrage par barre d’une claie CEBTP 101 30 Ancrage de blocage – Crayons CEBTP 102 31 Ancrage par câble CEBTP 103 32 Ancrage par câble pour toit-buse CEBTP 103 33 Différents serre-câbles Ø 16 mm EI 104 34 Structuration de la pointe du pieu explosé EI 108 35 Frein sur liaison CEBTP 110 36 Liaison par système fusible CEBTP 110 37 Dispositif d’essai de contrôle CEBTP 114 38 Érosion des ancrages d’un râtelier Cemagref 128 39 Ancrage tordu et extrait sur un filet Cemagref 128 40 Versant équipé de râteliers paravalanches Cemagref 146

La plupart des photos illustrant le présent guide ont été réalisées par P.Y. VECCHIO ; elles sont complétées par quelques photos issues du Cemagref ou de l’EI.

: Tableau n°40

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10.6.2 Liste des figures

Figure n° Intitulé Page 1 Claie et râtelier – Vue de dessus 13 2 Caractéristiques géométriques – Coupe transversale 14 3 Filet paravalanche – D’après NF P 95-304 16 4 Dispositif GAZEX - Principe 18 5 Dispositif AVALHEX - Principe 19 6 Écran de filet parebloc – D’après NF P 95-308 23 7 Banquette grillagée clouée 31 8 Sismique réfraction – Exemple de résultat 42 9 Sismique réfraction – Trajets sismiques 43

10 Carte d’isoréactivité EM – Exemple de résultats 45 11 Pénétration dynamique type PDA – Exemple de diagramme 49 12 Sondage pressiométrique – Exemple de coupe 51 13 Enregistrement de paramètres de forage – Exemple 52 14 Ancrage ponctuel - D’après NF P 95-301 54 15 Ancrage réparti - D’après NF P 95-301 55 16 Ancrage à ailettes 58 17 Ancrage DICKRU 59 18 Ancrage SAGITTA 60 19 Principe du pieu explosé 62 20 Crayon d’ancrage 65 21 Principe de l’analyse de la stabilité à l’état naturel 71 22 Principe de la méthode des L.P.C. 72 23 Principe de la méthode de Panet 72 24 Principe de l’amélioration de l’injectabilité 89 25 Zone d’influence du pieu explosé 107 26 Essai de convenance dans le rocher - Cycles de chargement 115 27 Essai de contrôle dans le rocher - Cycle de chargement 116 28 Avec longueur libre 117 29 Avec report du contact 117 30 Diagramme de vitesse d’arrachement 118 31 Courbe avec pic et palier – Exemple 119 32

Ancrage réparti en sol meuble –

Essai de convenance

Courbe avec seulement palier – Exemple 119 33 Courbes de fluage 121

34

Ancrage réparti en sol meuble –

Essai de contrôle Évolution de la pente 121

35 Zone d’influence du pieu explosé 123

36 Essai de convenance - Programme de chargement 124

37

Ancrage ponctuel en

sol meuble – Essai de contrôle - Cycle de chargement 125

: Tableau n°41

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10.6.3 Liste des tableaux

Tableau n° Intitulé Page 1 Particules du sol en fonction de leurs dimensions 33 2 Caractéristiques physiques du sol en fonction de la nature de sol 33 3 Caractéristiques physiques indicatives des roches plutoniques saines 35 4 Caractéristiques physiques indicatives des roches basaltiques saines 35 5 Caractéristiques physiques indicatives des roches calcaires durs sains 36 6 Caractéristiques physiques indicatives des roches quartzites saines 36 7 Caractéristiques physiques indicatives des molasses saines 36 8 Caractéristiques physiques indicatives des marnes saines 37 9 Valeurs usuelles des principaux paramètres d’identification des sols 39

10 Valeurs usuelles indicatives de vitesses d’onde mécanique de compression longitudinale (onde P) en fonction de la nature des terrains 43

11 Coûts et rendements indicatifs 2002 d’une prospection sismique réfraction terrestre type sondage sismique simple 44

12 Valeurs courantes indicatives de résistivité selon la nature des terrains 46

13 Coûts et rendements indicatifs 2002 d’une prospection électromagnétique type EM31 47

14 Synthèse des différents essais de laboratoire, avec coûts unitaires approximatif 53 15 Synthèse des différentes techniques d’ancrages 56 16 les roches peu fissurées 8317 les ancrages répartis en sol meuble 8318

Valeurs empiriques des efforts admissibles de traction pour :

les ancrages type pieux explosés 84 19 Classes courantes des ciments 91 20 Prescriptions pour le contrôle préliminaire de l’eau de gâchage 92 21 Principaux effets des adjuvants dans le béton 94 22 Dimensions des granulats 95 23 Caractéristiques physiques et mécaniques des résines employées 99 24 Comparatif des serre-câbles diamètre 16 mm 105 25 Nombre de serre-câbles suivant les normes et les diamètres 105 26 Réduction de charge en cas d’effort latéral 106

27 Valeurs indicatives du rapport k entre la traction limite TL et la traction de fluage TC pour des clous forés injectés gravitairement 122

28 Distance minimale de la tête de l’ancrage à chaque surface d’appui du bâti en fonction de la profondeur de l’ancrage D 123

29 Synthèse des essais selon les ancrages 126

30 Épaisseur minimale sacrifiée à la corrosion sur le diamètre extérieur des armatures en fonction de l’agressivité du sol d’ancrage 129

31 Détermination de l’indice global de corrosivité du sol Σa 129

32 Évolution indicative des valeurs de limites élastiques d’armatures courantes (armatures type Ha et clous auto-foreurs), en fonction de l’épaisseur sacrifiée à la corrosion 130

33 Terminologie 132 34 Notations 135 35 Unités utilisées 137 36 Correspondances d’unités 137 37 Facteurs de conversion entre principales unités utilisées 137 38 Liste non exhaustive d’entreprises spécialisées (mars 2004) 138 39 Principales normes applicables 140 40 Liste des photos 142 41 Liste des figures 143 42 Liste des tableaux 144

: Tableau n°42

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10.7 Bibliographie Aydan Ö. (1989), The stabilisation of rock engineering structures by rock-bolts, Doctorate Theses, Nagoya University. Bouvet P., Mazzoleni G., Rapin F. (1995), Ancrages par pieux explosés : Améliorations techniques, Symposium ANENA, 6 pages. Frydman S., Shaham I. (1989), Pullout capacity of slab anchors in sand, Canadian Geotechnical Journal, Number 3. Hede D. (1972), Ancrages en sols rocheux, Ministère de l’agriculture –CTGREF- division Nivologie, 53 pages Heimgartner M. (1986), Fundation im Lawinenverbau, Internationales Symposium über die Bilding, Bewegung, und Wirkungen von Lawinen, davos (CH).

Martin D. (1963), Fondations profondes sollicitées à l’arrachement en milieu cohérent tridimensionnel, Thèse de doctorat de spécialité, Faculté des sciences de Grenoble.

Rowe R.K., Davis E.H. (1982), The behaviour of anchor plates in sand, canadian Geotechnical Journal, N°32.

Lamour I. (1991), Essais d’ancrages en sols meubles et sur forte pente – Étude prénormative, Mémoire de 3° année ENITRTS. Lamour I. (1991), Normalisation des essais d’ancrages en sols meubles et sur forte pente - Résultats d’essais et interprétation, Mémoire de DEA de Mécanique I.N.P.G..

Ministère de l’Aménagement du Territoire et de l’Environnement – Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (2001), Les risques naturels – Parades contre les instabilités rocheuses, Collection Environnement du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 144 pages. Ministère de l’Equipement, des transports et du Logement, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (1998), Guide technique -stabilisation des glissements de terrain, Techniques et méthodes des laboratoires des Ponts et Chaussées, 98 pages. Ministère de l’Equipement, du Logement, des Transports et de l’Espace, fédération nationale des Travaux Publics (1991), Recommandations CLOUTERRE 1991 pour la conception, le calcul, l’exécution et le contrôle des soutènements réalisés par clouage des sols, Presses de l’école nationale des Ponts et Chaussées, 268 pages. Panet M. (1987), Renforcement des fondations et des talus à l’aide d’ancrages actifs et passifs, Proc. Int. Cong., ISRM Montréal Vol. 3.

Panet M. (1978), Stabilisation et renforcement des massifs rocheux par aciers précontraints et aciers passifs – Comptes rendus du séminaire sur la consolidation des sols et des roches dans le génie-civil, pp 35 à 61. Philipponnat G., Hubert B. (2000), Fondations et ouvrages en terre, Editions Eyrolles, 548 pages. Rapin F., Lamour I.(1992), Essais d’ancrages en sol meuble et sur forte pente, Cemagref – division Nivologie, 56 pages.

Requillart J.P. (1997), Correction torrentielle : les barrages câbles – R.T.M. de l’Isère, 22 pages.

Spang K. (1988), Thèse de Doctorat de l’E.P.F. Lausanne.

STRM – CEBTP (1993), Guide pratique des fondations de remontées mécaniques – 168 pages

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Tacnet J.M., Pomyro N., Rapin F., Queffelean Y., Mathieu G. (1999), Eléments d’aide à la décision pour la gestion d’ouvrages de protection contre les risques naturels – Pathologie –diagnostic – réparation – Application aux ouvrages de correction torrentielle et de protection contre les avalanches – Fascicule n° 7 : analyse des pathologies des ouvrages paravalanches - Cemagref, 25 pages.

Frydman S., Shaham I., (1989), Pullout capacity of slabs anchors in sand, Canadian Geotechnical Journal, vol. 26, n°3, pp 385-400.

----------------------------

Tran-Vô-Nhiem (1971), Force portante limite de fondations superficielles et résistance maximale à l’arrachement des ancrages, Thèse présentée à la faculté des sciences de l’Université de Grenoble.

WSL FNP (1990 et 2000), Directives pour la construction d’ouvrages paravalanches dans la zone de décrochement – OFEFP / Direction des forêts, FNP / Institut fédéral [Suisse] pour l’étude de la neige et des avalanches, 97 pages.

Photo n°40 : Versant équipé de râteliers paravalanches

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Dans le cadre de la protection contre les risques naturels en montagne (crue torrentielle, avalanche de neige, chute de blocs, glissement de terrain, transport de neige par le vent, érosion, etc.) la réalisation de nombreux ouvrages améliore la sécurité.

La plupart d’entre eux nécessitent l’exécution d’ancrages pour assurer leur stabilité, tant en sols meubles qu’au rocher. Les techniques utilisées sont très variées, compte tenu notamment de la diversité des ouvrages, des efforts à reprendre, du contexte géotechnique, des conditions d’accès, etc.

Ce guide technique pratique établit une synthèse des règles de l’art et de la réglementation actuelle dans le domaine des ancrages passifs, pour chacune des différentes phases de réalisation d’un projet de protection, mais aussi pour d’éventuels travaux de réhabilitation. Mais ce n’est pas un document à caractère normatif.

Ainsi ce guide évoque successivement : les différents types d’ouvrages concernés,

les différentes techniques d’ancrage passif,

les conditions de leur mise en œuvre,

Ce guide présente l’ensemble des paramètres permettant à chaque maître d’œuvre de définir puis d’assurer une mission exhaustive mettant en jeu une technique particulière d’ancrage :

définition du type d’ancrage en fonction du contexte, définition des investigations préalables, pré-dimensionnement / conception des ancrages, consultation des entreprises, aide au choix technico-économique des propositions des entreprises, contrôles et réception des travaux, surveillance courante, pré-diagnostic des désordres.

Par ailleurs, il met en avant la spécificité du contexte des travaux en montagne : conditions d’accès difficiles pour les moyens matériels et humains, altitude, conditions météorologiques, délais d’exécution limités, etc.

les familles de sols et leurs caractéristiques géotechniques,

les principes de leur dimensionnement,

leurs constituants, les contrôles d’exécution et de réception, l’entretien et la durabilité des ancrages (et des ouvrages).

Tous ces éléments visent à faciliter la compréhension du prescripteur. Mais ils ne sauraient en aucun cas remplacer l’expérience et la technicité qui permettent aux spécialistes de dimensionner ces ancrages passifs.