La géotechnique de Projet - cnfpt.fr · PDF fileconstructeur, jusqu'àla remise...
Transcript of La géotechnique de Projet - cnfpt.fr · PDF fileconstructeur, jusqu'àla remise...
La géotechnique de Projet
2
ALEASGEOLOGIQUES
faille, cavités, nappe phréatique
stabilité générale, fondation sur pente, bord de talus,
sols particuliers Argiles de Levallois (Rhétien)
Schistes Cartons (Toarcien)
CONCEPTION
proximité de fondations existantes, ouverture de fouilles, stabilité extérieure, concentration des contraintes, talus…
Présentation d’ouvrages géotechniques
Évolution contradictoire des attentes, descompétences, des moyens
- MOA : moins compétent, veut un projet ficelé,dans un délai très court
- MOE : avec moins de temps et de moyens,demande à l’entrepreneur un engagement sur la
conception, le coût et un auto-contrôle- Entrepreneur : moins rentable et moins technique,prend les marchés au forfait malgré les incertitudes,
recherche l’aléa pour en sortir
Spécificité de l'ingénierie géotechnique
Ingénierie de lastructure :définition etrésistance desmatériaux utilisés
• Ingénierie géotechnique :détermination de l’étatinitial du sous sol et de soncomportement futur
• Structure accessible• Contrôle de laqualité desmatériaux utilisés
• Sous-sol invisible• Volume reconnu< 1/106 du volumemobilisé
Les spécificités de la géotechnique
Discipline qui étudie le comportement desterrains en relation ou non avec desouvrages• Pour cela, elle s’appuie entre autres sur lesdifférentes sciences de la terre suivantes :- géologie, géophysique, hydrogéologie- mécanique des roches, mécanique des sols- géodynamique, rhéologie des matériaux,géochimie
Les spécificités de la géotechnique (suite)
Étude du non visible• Complexité du sujet : les terrains se prêtent mal àune modélisation• Évolution dans le temps :- perturbations dues à l’homme (carrières, ouvragesexistants, pollution, fouilles remblayées,…)- stabilité de pente, de falaise- séisme- fluctuation des nappes (naturelle, artificielle),gonflement ou retrait- dissolutions, pertes de terrain
Les spécificités de la géotechnique (suite)
Les spécificités de la géotechnique (suite)• Investigations ponctuelles : danger des extrapolationsface aux anomalies locales difficilement détectables(puits perdu, talweg fossile, …)• Devant ces risques potentiels :- s’assurer de la concordance entre prévision et réalitésur la nature, la géométrie et le comportement desterrains- maîtriser les incertitudes géotechniques par lacontinuité des missions géotechniques, et en particulierla mission G4 de suivi géotechnique d’exécution
Le modèle géotechnique Position de la démarche
e, σ’pE, νc’, ϕ’
Élaboration du modèle géotechnique
bar
bar
bar
bar• Le modèle géotechnique synthétise la représentation que se fait le géotechnicien avant l’ouvrage :
– des horizons rencontrés, de leur géologie, – de leurs agencements géométriques et – de leurs propriétés mécaniques
• Enjeux : élaborer un modèle géotechnique pertinent pour
– optimiser des ouvrages, réaliser des économies– Mieux appréhender la sécurité aux différentes
phases
Essais in situ
Corrélations
Méthodes et outils de calcul
Lois de comportement
Essais de laboratoire
Sites projet
Prélèvement
Forage
Position de la démarche
● En effet
Mod
ule
de d
éfor
mat
ion
triaxiaux classiques, oedomètres
déformations ε10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1
colonne résonnante
triaxiaux de précision
bender
mesures locales
tunnels
fondations
murs de soutènement
essais classiques, pénétromètre
onde de surfacedown et cross hole pressiomètre autoforeur, essai de plaque
en fond de trou
Lab
orat
oire
In s
itu
100
remblais sur sols
compressibles
3
LCPC
La norme NF P 94-500 :
Cette norme définit les différents types d’études de sols, dites "missions géotechniques » ayant pour objectif de déterminer les propriétés du sol et leurs incidences sur les ouvrages, constructions, aménagements de terrains existants ou à réaliser.
Elle précise la désignation, le contenu et les limites de six missions types, ainsi que leur enchaînement pour un projet de construction(lors de la conception, pendant la réalisation) et également en cas de sinistre
La norme présente ce qui est nécessaire aux différentes étapes de réalisation d'une mission depuis la consultation ou la commande d’une mission par le constructeur, jusqu'àla remise du rapport final par le géotechnicien, en passant, le cas échéant, par les sondages, essais et mesures nécessaires.
Elle déroule les étapes de chacune des six missions géotechniques en précisant pour chacune les éléments à réaliser par le géotechnicien et les éléments à fournir par le client pour permettre de réaliser la mission dans les meilleures conditions.
Cette norme ne traite pas de la partie technique de chaque mission.
La norme NF P 94-500 : quelques définitions
Géotechnique : étude du comportement des terrains en relation ou non avec des ouvrages. Pour cela, elle s'appuie entre autres, sur les différentes sciences de la terre suivantes : géologie . géophysique . Hydrogéologie - mécanique des sols . mécanique des roches . géodynamique . rhéologie des matériaux – géochimie
Faisabilité géotechnique : caractère de ce qui est réalisable compte tenu des contraintes géotechniques du site mais avec une marge notable d'incertitude qu'il convient de réduire lors des études ultérieures
Prédimensionnement : il a pour but d'établir, à partir de méthodes de calculs reconnues par les différents intervenants dans l'acte de construire, la faisabilité géotechnique d'un ouvrage, en esquissant les ordres de grandeur, ceci dans la mesure où la définition du projet le permet
La norme NF P 94-500 : quelques définitions
Zone d'influence géotechnique (ZIG) : volume de terrain au sein duquel il y a interaction entre :- l'ouvrage ou l'aménagement de terrain (du fait de saréalisation et de son exploitation), et- l'environnement (sols et ouvrages environnants).Sa forme et son extension sont spécifiques à chaque site et chaque ouvrage
Ouvrages géotechniques : les ouvrages géotechniques sont notamment :● Les fondations : (semelles, radiers, puits, pieux)● les soutènements● Les ouvrages en terre : (déblais, remblais, couches de forme)● Les ouvrages souterrains● Les améliorations et renforcements de terrains● Les ouvrages de drainage, d.épuisement, de pompage
La norme NF P 94-500 : missions géotechniques types
ETAPE 1 : Etudes géotechniques préalablesEtude géotechnique préliminaire de site
(G11)
- enquête documentaire sur le cadre géotechnique du site
- existence d'avoisinants potentiellement concernés- définition, réalisation ou suivi, exploitation d'un
programmed'investigations adapté au site si nécessaire- définition d'un modèle géologique préliminaire avecpremière identification des risques géologiques et
définitionde certains principes généraux d'adaptation d'un projet
ausite
ETAPE 1 : Etudes géotechniques préalablesEtude géotechnique d'avant projet (G12)
- définition, réalisation ou suivi, exploitation d'unprogramme d'investigations adapté à l'ouvrageprojeté- définition des hypothèses géotechniques austade de l'avant projet- certains principes généraux de constructionenvisageables- réduction des risques majeurs par adaptationde l'avant projet- éléments géotechniques à étudier plus endétail pour la mise au point du projet
USG
ETAPE 2 : Etude géotechnique de projet (G2)
Phase Projet- définition, réalisation ou suivi, exploitation d'un
programmed'investigations- notes techniques sur les méthodes d'exécution retenues- notes de calculs de dimensionnement niveau projet- approche des quantités, délais et coûts- réduction des risques importants par des mesures
appropriéesou prédéfiniesPhase Assistance aux contrats de travauxgéotechniques- documents de consultation des entreprises- analyse technique des offres des entreprises
ETAPE 3 : Exécution des ouvrages géotechniques
Etude et suivi géotechniques d'exécution (G3 )
Phase Etude- définition, réalisation ou suivi, exploitation d'un
programmed'investigations géotechniques- validation des hypothèses géotechniques- définition et dimensionnement niveau exécution des
ouvragesgéotechniques- méthodes et conditions d'exécution- réduction des risques résiduels par des mesures
d'adaptationpossibles et des solutions d'optimisation- définition des suivis, contrôles à prévoir et des valeurs
seuils
ETAPE 3 : Exécution des ouvrages géotechniques
Etude et Suivi Géotechniques d'Exécution (G3)
Phase Suivi- suivi du programme d'auscultation- vérification des données géotechniques par relevés lors
desexcavations et par investigations complémentaires si
nécessaire- suivi de l'adaptation si nécessaire de l'ouvrage
géotechnique encours d'exécution par mise en 'uvre de la mesureconstructive prédéfinie en phase Etude (adaptation ouoptimisation)- participation à l'établissement du dossier de fin de
travaux etdes recommandations de maintenance
ETAPE 3 : Exécution des ouvrages géotechniques
Supervision géotechnique d'exécution (G4)
Phase Supervision de l'étude d'exécution- Avis sur l'étude géotechnique d'exécution- Avis sur les adaptations ou optimisations potentielles des ouvragesgéotechniques proposées par l'entrepreneur- Avis sur le programme d'auscultation et les valeurs seuils associéesPhase Supervision du suivi d'exécution- Interventions ponctuelles sur le chantier- Avis sur le contexte géotechnique observé par l'entrepreneur- Avis sur le comportement observé de l'ouvrage et des avoisinants
concernés- Avis sur l'adaptation ou l'optimisation de l'ouvrage géotechnique
proposéepar l'entrepreneur
Diagnostic Géotechnique (G5)
- mission de conseil limitée à un aspect particulier d'un projet
ou d'un ouvrage existant- étude d'un ou plusieurs éléments géotechniques
spécifiques- définition, après enquête documentaire, réalisation ou
suivi,exploitation d'un programme spécifique d'investigations- validation des données géotechniques nécessaires audiagnostic- étude géotechnique de projet et/ou d'exécution, suivi etsupervision à faire si le diagnostic conduit à réaliser des
travaux
Chaque mission d'ingénierie géotechniques'appuie sur les résultats d'un programmed'investigations géotechniques dont la définitionfait partie de la mission d'ingénierie.Chaque étape d'investigations géotechniques, réalisée
ounon par l'ingénierie géotechnique comporte :- l'exécution du programme de sondages, essais et mesures en place
ouen laboratoire défini dans le cadre de la mission d'ingénieriegéotechnique correspondante ;- l'établissement d'un compte-rendu factuel.L'enchaînement des étapes d'investigations
géotechniquessuit donc celui des missions d'ingénierie géotechnique,
enallant du général au particulier (réduction des
incertitudes).
Rôle des intervenants
S’assurer que toutes les fonctions sont bienremplies, en particulier :• L’enchaînement des missions géotechniques• La gestion des interfaces• L’intervention d’une maîtrise d’oeuvre pour lesouvrages spécifiques liés à la géotechnique etmettant en oeuvre des techniques particulières(rabattements, amélioration de sols,…)• Le suivi géotechnique avec maîtrise desconséquences sur le projet (adaptations en tempsréel si nécessaire)
23
Pathologie des ouvrages et exemples
24
25
Murs de soutènement
• Dimensionnement insuffisant de la base de l’ouvrage 25%
• Absence ou défaillance du système de drainage 33%
• Défaillance mécanique de la paroi verticale du mur 19%
• Fautes lors du remblaiement 10%
• Autres (gels de pierres de maçonneries, défaillances des appuis supérieurs
ou inférieurs…)
Pathologie des ouvrages
26
Ecrans
• Défaillances des appuis (butons et ancrages)
• Mauvaise évaluation des écoulements et des pressions d’eau
• Insuffisance de fiche
• Défauts d’exécution
• Corrosion
Pathologie des ouvrages
27
Fondations superficielles
• Mauvais compactage des remblais supports de fondations 25%
• Venues d’eau dans terrains argileux 20%
• Associations de plusieurs types de fondations 20%
• Exécution de travaux à proximité10%
• Trop grande rigidité du bâtiment par rapport aux fondations 10%
• Causes externes (glissements de terrain, effondrement de carrières..) 5%
Pathologie des ouvrages
28
Fondations profondes
• Absence ou inadéquation des reconnaissances de sol (40%)
• Mauvaise interprétation des résultats d’essais ou fautes de calcul (35%)
• Défauts d’exécution 15%
• Destruction des fondations par un milieu agressif 10%
Pathologie des ouvrages
29
Fracture oblique :
Différence de poussée
Pathologie des ouvrages
30
Pathologie des ouvrages
31
Palplanches soumises à une poussée des terres trop importante
Pathologie des ouvrages
32
Rupture de pieux sous l’effet de poussées latérales
Pathologie des ouvrages
33
Pathologie des ouvrages
34
Pathologie des ouvrages
35
Pathologie des ouvrages
36
Pathologie des ouvrages
37
Tassement sous l’effet d’un affouillement
Pathologie des ouvrages
38
Affouillement de la pile, confortement par gabions
Pathologie des ouvrages
39
Effondrement de la pile par affouillement
Pathologie des ouvrages
Sensibilité à l’érosion
Conwy valley UK
Essais d’érosion interne
• 1er scénario : surverse du remblai ou digue : – sol sans cohésion– vitesse importante – érosion régressive => brèche
Érodimètre
• 2ème scénario: – grande perméabilité horizontale – sol sans cohésion– gradient important – Suffusion => renard (piping) => brèche
● Inondations● Pluies torrentielles
Retrait-gonflement
● Nombreuses configurations
fuite
vide
profil initialprofil endommagé
sol gonflant
bonsol
P
fissurationslongitudinales
poussée
pénétrationd'eau
01
2
3succion
+- - - -+