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République Algérienne Démocratique et Populaire

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DES MINES ET METALLURGIE ENSMM-Annaba-

Département génie minier

Mémoire de fin d’etude

MASTER : Contrôle des Terrains Avancé

Présenté(e) par : - Guebailia Ahlam

Encadré(e) par : - Dr A.Aissi

Membres du jury : - Dr A.Mimoun

- Dr H.Cheniti

septembre 2016

ENSMM-ANNABA

THEME : MODELISATION

NUMERIQUE ET TRAITEMENT D’UN

GLISSEMENT DE TERRAIN

(Cas CW19 PK50+500 Guelma)

Dédicace :

Je dédie mon travail à :

Mes parents et je leur dis que « aucune dédicace ne

saurait exprimer l’amour, l’estime, le dévouement et le

respect que j’ai toujours eu pour vous.

Rien au monde ne vaut les efforts fournis jour et nuit

pour mon éducation et mon bien être.

Ce travail est le fruit de tes sacrifices que vous avez

consentis pour mon éducation et ma formation ».

- Mon encadreur AISSI ADEL

- Ma sœur ASSIA et mes deux frères

AMINE et ADEM.

- Mon petit neveu SAMY

- Ma tante LAILA

- Tous les membres de ma famille,

- Mes amis

- Mes collègues d’étude.

Remerciement :

Je remercie en premier ALLAH qui m’a donné le courage et la volonté d’arriver à ce stade, ainsi que mes chers PARENTS, qui ont sacrifié

leur vie pour ma réussite, Et toute ma famille.

Je tiens aussi à remercie mon encadreur Dr AISSI Adel pour son aide,

ses conseils, sa disponibilité durant toute la réalisation de ce modeste

travail.

J’adresse mes sincères remerciements et le plus grand respect au directeur la Direction des Travaux Publics, willaya de Guelma et tout

l’effectif, pour le bon accueil, et les informations qu’ils ont m’offert durant tous les trois mois du stage, en particulier les membres du

service de l’entretien et de l’exploitation des infrastructures de base : mon encadreur : Mr ZERFA AHMED, ainsi que, Mr ZITOUNI, Mr YOUCEF, Mme BARIZA, Mr AZEDDINE, Mme NADJIBA, Mlle

RAZIKA, Mr RIAD, Mr NADIR et Mme LYNDA.

Mes sincères remerciements à Mr ZEMOURI pour toutes les facilités qu’il a mises à ma disposition. Malgré son occupation.

Mes remerciements s’adressent également aux membres du jury qui

ont accepté d’évaluer ce travail et de m’avoir honoré par leur présence.

J’adresse aussi mes vifs remerciements:

Au chef département Dr MIMOUN, A son aimable secrétaire SAMIA

A Mme HABES et tous mes enseignants,

A tout qu’ils ont m’encouragé à poursuivre mes études tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail.

TABLE DES MATIERES Dédicace

Remerciement

Liste des indices ………………………………………………………………………………………………..i

Liste des figures………………………………………………………………………………………………..ii

Liste des tableaux…………………………………………………………………………………………...…iii

Résumé……………………………………………………………………………………………………………………..iv

I. INTRODUCTION GENERALE……………………………………………………………………………..1

II. ETUDE DE CAS : GLISSEMENT DU TERRAIN SUR LE CW19 PK50+500 , Guelma ………………..2

1. introduction: ............................................................................................................................................... 2

2. Description de la zone d’étude : ................................................................................................................. 2

2.1. Synthèse de la collecte des données : ...................................................................................................... 3

3. modélisation du talus et Analyse de la stabilité avant confortement: ......................................................... 3

3.1. Étude de stabilité: ................................................................................................................................... 3

3.1.1. Les étapes de la modélisation: .......................................................................................................... 3

3.1.2. Le calcul : ......................................................................................................................................... 7

3.1.3. Résultats et discussions: ................................................................................................................... 7

4. modélisation du talus et Analyse de la stabilité après confortement : ...................................................... 11

4.1. Étude de la stabilité : ............................................................................................................................. 11

4.1.1. Les étapes de modélisation : .......................................................................................................... 11

4.1.2. Le calcul : ....................................................................................................................................... 14

4.1.3. Résultats et discussions: ................................................................................................................. 14

5. Amélioration du confortement : ............................................................................................................... 16

5.1. La description du principe de la confortation : ...................................................................................... 16

5.2. Etude de la stabilité : ............................................................................................................................. 19

5.2.1. Étapes de la modélisation : ............................................................................................................. 19

5.2.2. Calcul : ........................................................................................................................................... 20

5.2.3. Résultats et discussions : ................................................................................................................ 21

6. Etude volumique et économique : ............................................................................................................ 22

6.1. Collecte de données : ............................................................................................................................. 22

6.2. Comparaison des volumes et de revient de l’ancienne et la nouvelle proposition de confortement : ... 24

III. CONCLUSION GENERALE…………………………………………………………………………….25

BIBLIOGRAPHIE ……………………………………………………………………………………………26

ANNEXE

i

Liste des indices :

MFE : Méthode des éléments finis

MEL Méthodes d’équilibre limite

: Poids volumique "non saturé"

Poids volumique "saturé"

Kx : Perméabilité horizontale

Ky : Perméabilité verticale

Eref : Module d’Young (constant)

Coefficient de Poisson

C : Cohésion (constant)

Angle de frottement

Angle de dilatance

Fs : Facteur de sécurité

K0 : le coefficient de pression des terres au repos

Msf : Facteur de sécurité du logiciel Plaxis

H : Horizontal

V : Vertical

L Longueur de la chaussée

A La surface du remblai à évacuer pour le 2ème

plan de confortement

B La surface du remblai à évacuer pour le 1er plan de confortement

C La surface du déblai à évacuer pour le 2ème


D La surface du déblai à évacuer pour le 1er


ii

LISTE DES FIGURES :

Figure 1: la géometrie du talus du CW19 PK50+500 ......................................................................... 2

Figure 2: La géométrie du talus avant confortement ........................................................................... 4

Figure 3: les différentes couches du sol ............................................................................................... 5

Figure 4: conditions aux limites ........................................................................................................... 5

Figure 5: Maillage du talus avant confortement ................................................................................... 6

Figure 6:Mode des conditions hydrauliques contraintes ...................................................................... 6

Figure 7:le champ des contraints effectives initiales ........................................................................... 6

Figure 8: les points de calcule du facteur de sécurité ........................................................................... 7

Figure 9: Le maillage déformé (agrandissement) ................................................................................ 8

Figure 10: Déplacement totaux (agrandissement) ................................................................................ 8

Figure 11:Les déplacements incrémental displacements (agrandissement) ........................................ 9

Figure 12:Cercle critique associé au cas sec calculé par la méthode de Fellenius. .............................. 9

Figure 13: Le facteur de sécurité ........................................................................................................ 10

Figure 14: le model géométrique de la première proposition de confortement ................................. 12

Figure 15: Les différentes couches du talus (confortement) .............................................................. 12

Figure 16: Maillage déformé du talus après confortement (la 1ere proposition) ............................... 13

Figure 17: Les conditions initiales du talus après confortement (1ere proposition) .......................... 14

Figure 18: Maillage déformé du talus après confortement ................................................................ 14

Figure 19: Les déplacements totaux du talus après confortement (agrandissement) ......................... 15

Figure 20: La courbe du facteur de sécurité du talus après confortement .......................................... 15

Figure 21: vue de profil du plan de confortement amélioré ............................................................... 18

Figure 22: model géométrique du talus (la 2ème proposition de confortement) ............................... 19

Figure 23: Le maillage du talus (la 2ème proposition de confortement) .......................................... 20

Figure 24: condition initial (de la 2ème proposition de confortement) ............................................. 20

Figure 25: maillage déformé ( de la 2ème proposition de confortement) .......................................... 21

Figure 26:facteur de sécurité ( de la 2ème proposition de confortement) .......................................... 21

Figure 27: Calcul des aires sur AutoCAD ......................................................................................... 23

iii

LISTE DES TABLEAUX :

Tableau 1: Coordonnées du modèle géométrique avant confortement ............................................... 3

Tableau 2: Les paramètres géotechniques du terrain . ........................................................................ 4

Tableau 3: Les coordonnées du model géométrique de l’ancienne proposition de confortement ..... 11

Tableau 4: Les paramètres du matériau d’enrochement .................................................................... 13

Tableau 5: Les coordonnées du model après confortement ............................................................... 19

Tableau 6: les surfaces de térrassement ............................................................................................. 22

Tableau 7: Comparaison des volumes et de revient de l’ancienne et la nouvelle proposition de

confortement ....................................................................................................................................... 24

iv

Abstract:

In this work, we are interested in analyzing the stability of a slope characterized by a layer of

limestone-clay with weak mechanical characteristics on the CW19, PK 50 + 500, Guelma.

The aim of this study is to compare the results of the slope stability analysis found by the finites

elements method and those already calculated by the limit equilibrium methods (in engineering

theses)

The modeling of the slop with the calculation software based on finite elements called "Plaxis 8.2",

and the software based on the limit equilibrium theory "Geoslope" confirmed the instability of the

slope before reinforcement with minimal differences between both results. After reinforcement, the

safety factor noticed a significant difference between the two approaches. There where the

limitation of limit equilibrium methods and the advantage of the finite element method.

The results found by the finite element method helped to better understand the behavior of the slope

instability and improved reinforcement method.

Résumé :

Dans ce mémoire on s’intéresse par l’analyse de la stabilité d’un talus caractérisé par une couche

de marne argileuse de faibles caractéristiques mécaniques situé sur le chemin de willaya n° 19 au

point kilométrique 50+500, Guelma.

L’objectif de ce travail vise à comparer les résultats de l’analyse de la stabilité du versant trouvés

par la méthode des éléments finis et ceux déjà calculés par les méthodes d’équilibre limite (dans

l’ingéniorat).

La modélisation du versant à l’aide du logiciel de calcul par élément finis appelé « Plaxis 8.2 », et

par l’autre basé sur la théorie d’équilibre limite «Geoslope » a confirmé l’instabilité du talus avant

confortement avec des différences minimes entre les deux résultats. Après confortement, le facteur

de sécurité a noté une différence significative entre les deux approches. D’où la limitation des

méthodes d’équilibre limite et l’avantage de la méthode des éléments finis.

Les résultats découverts par la méthode des éléments finis permettent de mieux comprendre le

comportement de l’instabilité du talus et d’améliorer la méthode de confortement.

:ملخص

ىاىت ضعفت عىخصائص ذاث اطاىس اسخمساز حدز خص بطبمت بدزاست ف هر األطسوحت، وح هخى

.، لات500 055+05ف امطت اىىخست 91اطسك اىالئ زل

بطسمت طسمت اعاصس احدودة، وحه احسىبت سبما باسخعاي اهدف هر ادزاست هى مازت خائج حح اسخمساز احدز

احد اخىاش)االطسوحت اسابمت( .

ظست االخس اري عخد، و"Plaxis 8.2" سى ةحدوداصس اععى طسمت ا عخدبساج حساب احدز بىاسطت رجت

عا الحظ بعد اخعصص، . ب اخائجاخخالفاث صغسة عد اسخمساز احدز لب اخعصص ع ثأود "Geoslope" احد اخىاش

.دةواعاصس احدو افضت احد اخىاشا ب حدودت طسمت األا فسق وبس ب اهج

.وححس أسىب اخعصص اغس سخمسأفض سىن احدز بفهسحج طسمت اعاصس احددةباخائج اخ عثس عها

1

INTRODUCTION GENERALE :

L'analyse de la stabilité des pentes est généralement réalisée avec la méthode

d'équilibre limite basée sur des hypothèses concernant la forme de la surface de glissement.

Ces méthodes restent populaires en raison de leur simplicité et le nombre réduit de paramètres

dont ils ont besoin, qui sont la géométrie de la pente, de la topographie, la géologie, les

charges statiques et dynamiques, les paramètres géotechniques et conditions

hydrogéologiques. Cependant, ils ne prennent pas en compte le comportement du sol et le

facteur de sécurité supposé être constant le long de la surface de rupture, (Baba, 2012). Cette

limitation peut être surmontée en utilisant des contraintes calculées par éléments finis à

l’intérieur du cadre conventionnel d’équilibre limite. En partant des contraintes d’éléments

finis, on peut calculer le long de la surface de glissement la résistance totale au cisaillement de

même que la contrainte totale de cisaillement mobilisée et les utiliser pour déterminer le

coefficient de sécurité (Dhatt, et al., 1981). Plusieurs chercheurs ont confirmé les avantages

de ces méthodes on cite (Duncan, 1996), (Griffiths, et al., 1999), et ils ont été résumés par

(Baba, 2012) on deux points principales: Le degré très élevé de réalisme de la modélisation

des pentes (de géométrie complexe, des séquences de chargement, présence de matériel pour

le renforcement, l'action de l'eau, les lois de comportement complexes des sols ...) et la bonne

visualisation des déformations dans les sols.

Plusieurs travaux sur la comparaison des méthodes classiques avec la méthode des

éléments finis ont témoigné l’avantage de cette dernière et la limitation de celles d’équilibres

limites, on mentionne (Duncan, 1996), (Rabie, 2014), (Taleb, novembre 2014). Par le présent

travail, on fait nous même une application sur notre zone d’étude (CW19 PK 50+500,

Guelma) dans trois cas : avant confortement, après la première proposition de confortement

(proposition retenue dans l’ingéniorat) et enfin après l’amélioration du système de

confortement, dans le but de comparer les deux approches d’une part, et d’autre part, de

mieux comprendre le comportement de cette instabilité. Nous utiliserons le code Plaxis 2D

8.2 pour la modélisation en éléments finis. Tandis que pour celle d’équilibre limite nous

avons déjà utilisé le logiciel Geoslope 2012 (dans la partie ingéniorat). Le modèle mécanique

employé est le modèle de Mohr Coulomb.

CHAPITRE I : ETUDE DE CAS

CAPITRE I : ETUDE DE CAS

2

1. INTRODUCTION:

En géotechnique, l’objectif de la modélisation « au sens large » est souvent la recherche d’une

réponse, d’une solution à un problème particulier et complexe. Les méthodes numériques ont pour

but de décrire, d’expliquer ou de prédire le comportement d’une structure naturelle ou artificielle

sur la base de lois physiques qui relient les variations des contraintes aux déformations et aux

déplacements, [1]. Dans cette partie nous avons basé notre étude sur la modélisation par éléments

finis réalisée à l’aide du logiciel Plaxis, le model utilisé est celui de Mohr-Coulomb.

2. DESCRIPTION DE LA ZONE D’ETUDE :

L’étude d’instabilité vise un flanc d’un versant situé sur le chemin de willaya n°19 au point

kilométrique 50+500, willaya de Guelma. Ce talus est en profil mixte: un déblai de 10 à 15m et un

remblai de 16 à 22m, sa pente est de 34°, En bas du versant se trouve l’Oued Melah [2] le corps du

talus est un mélange de formation marneuses et argileuses [3]. La figure 1 représente la géométrie

du talus.

Figure 1: la géometrie du talus du CW19 PK50+500


3

2.1. Synthèse de la collecte des données :

- Plusieurs visites effectuées sur site ont permis d’observer :

Une fissure de traction longitudinale distante de 2.5m environ du côté aval de la chaussé.

Rupture circulaire en plan affectant la plateforme routière et détruisant la demi-chaussée

coté talus remblai sur une longueur de 275m repartie sur 3 zones cette limite est à l’amont

du glissement.

Des signes indicateurs du mouvement se sont développés à l’aval au niveau du talus

jusqu’au cours d’eau qui est de sa part continue à l’accentuation du mouvement par

l’affouillement du pied de talus et le sapement des berges de l’oued.

Les dégradations observées sur les 3 zones sont des affaissements métriques de la demi-

chaussée avec des fissures décimétriques délimitant à l’amont la limite de glissement [2].

- Les résultats de la reconnaissance du site, in situ et ceux de laboratoire (annexe 1 et 2) ont

montré que:

Le corps de talus est formé de trois formations principales :

- Marne argilo limoneuse : de 0 à 7.8m ;

- Marne limoneuse graveleuse : de 7.8 à 13.2m ;

- Marne limoneuse moyennement : 13.2 à 30m. Une Rupture circulaire avec une profondeur de 8m.

La nappe aquifère est à 0.5m dans la saison pluvieuse, et de 8 à 12 m en saison sèche [3].

3. MODELISATION DU TALUS ET ANALYSE DE LA STABILITE AVANT

CONFORTEMENT:

3.1. Étude de stabilité:

3.1.1. Les étapes de la modélisation:

Les coordonnées du modèle :

Pour obtenir la géométrie du talus avant confortement, on saisit successivement les

coordonnées des points mentionnés dans le tableau suivant:

Tableau 1: Coordonnées du modèle géométrique avant confortement

point 0 1 2 3 4 5 6 8

(x ;y) (-64 ; -27) (96 ;-27) (96 ; 0) (43 ;0) (10 ;22) (-64 ;22) (-64 ;14) (-64 ;8)


4

Figure 2: La géométrie du talus avant confortement

Les propriétés des matériaux :

D’après les résultats de laboratoire (annexe 1 et 2) , on associe les propriétés de chaque type du

sol à la couche qui le représente sur le model géométrique. Le tableau suivant résume ces

paramètres géotechniques.

Tableau 2: Les paramètres géotechniques du terrain [3].

Profondeur (m) - 0-7.8 7.8- 13.2 13.2-30 unité

Couche Nom Marne argilo

limoneuse

Marne limoneuse

graveleuse

Marne limoneuse

moyennement

Modèle du matériau model Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb -

Type de comportement

du matériau

Type Drainé Drainé Drainé -

Poids volumique "non

saturé"

14.5 19 22 kN/m3

Poids volumique

"saturé"

19 21 24 kN/m3

Perméabilité

horizontale

Kx 9 e-4 3 e-3 1

e-4 m/j

Perméabilité verticale Ky 9 e-4 3 e-3 1 e-4 m/j

Module d’Young

(constant)

E 10 000 30 000 40 000 kPa

Coefficient de Poisson 0.35 0.33 0.32

Cohésion (constant) C 13 14 32 kPa

Angle de frottement 11 20 40 °

Angle de dilatance 0 0 0 °


5

Figure 3: les différentes couches du sol

Conditions aux limites :

Le model est fixé automatiquement on utilisant l’option « standard fixities ». la figure suivante

présente les condition au limites :

Figure 4: conditions aux limites

Génération du maillage :

Lorsqu’un modèle géométrique est entièrement défini et que les propriétés des matériaux sont

assignées à toutes les couches, la géométrie doit être divisée en éléments finis afin de réaliser le

calcul par éléments finis. Pour plus de précision des résultats on utilise un maillage fin.


6

Figure 5: Maillage du talus avant confortement

Conditions initiales :

Une fois le modèle géométrique créé et le maillage d'éléments finis généré, l'état de contraintes

initiales et la configuration initiale doivent être spécifiés. Les conditions initiales sont constituées de

deux modes différents, l'un pour générer les pressions interstitielles initiales ou bien « mode des

conditions hydrauliques » (figure 6) et l'autre pour spécifier la configuration géométrique initiale et

générer le champ des contraintes effectives initiales ou bien « mode de configuration géométrique »

(figure 7), [4].

Pour notre cas, le niveau de la nappe phréatique est à 5m de profondeur.

Figure 6:Mode des conditions hydrauliques contraintes

Figure 7:le champ des contraints effectives initiales


7

3.1.2. Le calcul :

Après la définition d’un modèle aux éléments finis, les calculs proprement dits peuvent être

effectués. Il est toutefois nécessaire de définir au préalable le type des calculs à réaliser ainsi que les

cas de chargement ou les étapes de construction qui seront à appliquer [5].

Selon le cas étudié, le calcul est fait en deux phases. Dans la première on applique la gravité,

on prend en compte les conditions hydraulique et comme type de calcul on choisit celui plastique,

cependant dans la deuxième phase on fait le calcul du facteur de sécurité, où les points choisis pour

le calcul sont à la crête du talus, au centre, au pied (voir figure 8)

Figure 8: les points de calcule du facteur de sécurité

3.1.3. Résultats et discussions:

Le maillage déformé :

Le maillage déformé est une représentation du maillage aux éléments finis dans son état

déformé, superposée à une représentation de la géométrie non déformée [6]. La figure 9 indique la

déformation pour notre cas.


8

Figure 9: Le maillage déformé (agrandissement)

Le maillage déformé nous donne une idée sur les zones susceptibles à se déformer, pour le cas

de la CW19, la partie aval de la chaussée est la plus déformable, où les formations supérieures ont

des très faibles caractéristiques mécanique.

Les déplacements totaux:

Ils représentent les déplacements cumulés absolus |u|, calculés à partir des composantes

horizontales (x) et verticales (y) des déplacements à chaque nœud à la fin du pas de calcul en cours,

affichés sur un dessin de la géométrie[7]. La figure 10 représente les déplacements totaux de notre

model avec un agrandissement de la zone de sollicitation.

Figure 10: Déplacement totaux (agrandissement)


9

On voit que les déplacements affectent que la partie supérieure du talus à environ 3m du coté

aval de la chaussée où les caractéristiques mécaniques sont très faibles. Aussi, nous remarquons que

la partie aval du talus (la zone en bleu foncé) ne subit pas des déformations. Ce qui coïncide avec

les résultats trouvées sur terrains.

NB :la valeur des déplacements totaux exprimé par le logiciel n’a pas une signification physique

[8].

La position du cercle critique :

Les déplacements incrémentés permettent de connaitre la position du cercle critique (figure11),

la figure 12 montre la position du cercle critique de Fellenius (résultat trouvé par le logiciel

«Geoslope»).

Figure 11:Les déplacements incrémental displacements (agrandissement)

Figure 12:Cercle critique associé au cas sec calculé par la méthode de Fellenius [9].


10

- Malgré la variation de la base de calcul des deux logiciels « Geoslope» [9] et «Plaxis», le

résultat obtenu à propos le positionnement du cercle critique est presque le même. Ce

dernier est situé dans la partie supérieure du talus, à environ 7 m de profondeur de la

chaussée.

- Les résultats trouvés par les deux méthodes de calcul : « MEF » et «MEL » coïncide avec

les hypothèses et l’observation visuelle du terrain :

o la fissure de traction qui s’éloigne de 2.5 à 3 m du coté aval de la chaussée.

o La zone la plus endommagée est aussi située sur la partie aval de la chaussée et sur la

crête du talus.

o L’instabilité est de type glissement circulaire.

o La profondeur du cercle de glissement est de 8m environ.

Facteur de sécurité :

Le facteur de sécurité recommandé pour les talus routier est généralement 1.2, la figure 13

montre la valeur du facteur de sécurité avant confortement.

Figure 13: Le facteur de sécurité

- On observe que l’instabilité est bien confirmée par la méthode des éléments finis, ainsi par

celles d’équilibre limite, le facteur de sécurité est de valeur : 0.981, 0.994, 0.954 pour la

MFE , Bishop, et Fellenius successivement, ce sont des valeurs inferieures à 1.


11

Les résultats obtenus avec des méthodes FEM et des tranches sont similaires. Cependant, le

résultat obtenu en utilisant les éléments finis est le plus proche à ce obtenu par la méthode

de Bishop que la méthode de Fellenius. Ce résultat confirme les résultats trouvé par Baba en

2012 [10].

4. MODELISATION DU TALUS ET ANALYSE DE LA STABILITE APRES

CONFORTEMENT :

Les étapes de la modélisation sont les même qu’on a vu précédemment dans le cas du talus avant

confortement.

4.1. Étude de la stabilité :

4.1.1. Les étapes de modélisation :

Les coordonnées du modèle :

Pour la simulation du model après confortement nous utilisant les coordonnées mentionnées

dans le tableau suivant :

Tableau 3: Les coordonnées du model géométrique de l’ancienne proposition de confortement

Point 0 1 2 3 4 5 6 7

coordonnées (-64;-27) (96;-27) (96;0) (58.45 ;0) (58.45 ;2.5) (54.45 ;2.5) (49.5 ;6) (42.2 ;6)

Point 8 9 10 11 12 13 14 15

coordonnées (33.2 ;12) (25.2;12) (24.5;13) (23.5;13) (22.8;14) (21.8;14) (21.1;15) (20.1 ;15)

Point 16 17 18 20 21 22 23 24

coordonnées (19.4 ;16) (18.4 ;16) (17.7 ;17) (16.7 ;17) (15 ;18) (14.3;19) (13.3;19) (12.1;20)

Point 25 26 27 28 29 30 31 32

coordonnées (11.1;20) (10.4 ;21) (9.4 ;21) (8.7 ;22) (-64 ;22) (-64 ;-8) (-64;14) (-64 ;8)


12

Figure 14: le model géométrique de la première proposition de confortement

Les propriétés des matériaux :

Les propriétés des couches sont les mêmes, on voit ici qu’on a ajouté un quatrième matériau

appelé «enrochement» au pied du talus (les détails de la technique de confortement sont déjà

expliqués dans la partie ingéniorat).

Figure 15: Les différentes couches du talus (confortement)

13

Tableau 4: Les paramètres du matériau d’enrochement [3]

Profondeur (m) - Au pied du talus unité

Nom du matériau - enrochement

Modèle du matériau model M-C -

Type de comportement du matériau Type Drainé -

Poids volumique "non saturé" 27 kN/m3

Poids volumique "saturé" 27.5 kN/m3

Perméabilité horizontale Kx 7 m/j

Perméabilité verticale Ky 7 m/j

Module d’Young (constant) E 100 000 kPa

Coefficient de Poisson 0.26

Cohésion (constant) C 2 kPa

Angle de frottement 38 °

Angle de dilatance 0 °

Conditions aux limites et maillage:

Le maillage et la fixation du model est présenté dans la figure suivante:

Figure 16: Maillage déformé du talus après confortement (la 1ere proposition)


14

Les conditions initiales :

Les conditions initiales sont présentées dans la figure suivante :

a) Mode des conditions hydrauliques contraintes b) le champ des contraints effectives initiales

Figure 17: Les conditions initiales du talus après confortement (1ere proposition)

4.1.2. Le calcul :

Les phases de calcul sont les mêmes que dans le cas du talus avant confortement

4.1.3. Résultats et discussions:

Figure 18: Maillage déformé du talus après confortement


15

Figure 19: Les déplacements totaux du talus après confortement (agrandissement)

Figure 20: La courbe du facteur de sécurité du talus après confortement

NB : les points A ,B et C sont toujours à la crête, au milieu et au pied du talus successivement .

Interprétation des résultats :

- Après le confortement du talus qui est la combinaison de trois techniques de confortation

« le reprofilage », « le gabionnage » et « le système de drainage par tranchées drainantes »,

on voit une augmentation du facteur de sécurité atteignant la valeur 1.167 mais ce

coefficient reste inférieur à 1.2 (Fs<1.2) ; donc il n’est pas suffisant, et le terrain n’est pas

plutôt stable ; car pratiquement, pour ce genre d’ouvrage, il faut avoir un coefficient de

sécurité supérieure à 1.2 pour dire que le terrain est stable [9];


16

Par contre, dans l’étude précédente, la valeur du coefficient de sécurité trouvée par le

logiciel « Geoslope » est de 1.327 pour Bishop et 1.27 pour Fellenius (Fs>1.2) (résultat

trouvé par la méthode de Bishop) ; donc le terrain est largement stable.

Ici, la contradiction des deux résultats montre la différence entre les deux logiciels et donc

entre les deux méthodes (méthodes classiques et les méthodes des éléments finis), on peut

justifier ça en disant que le logiciel Geoslope est basé sur des méthodes d’équilibre limite

où le défaut fondamental de ces méthodes, qui ne satisfont que les équations de la statique,

est, qu’elles ne prennent pas en compte la compatibilité entre la déformation et le

déplacement , (MEDJITNA NASRI, 2008).

- En se basant sur les résultats trouvés par le logiciel « Plaxis», Nous remarquons que la zone

instable du talus est marquée par la partie rouge dans le « shading », en revanche, de plus

qu’on s’approfondit, le terrain devient stable, car à partir de la profondeur « 8m » on entame

des formations avec des meilleures caractéristiques mécaniques, ces couches sont

représentées en bleu dans la même figure ce qui signifie qu’il n’y a pas de déplacement dans

cette zone.

5. AMELIORATION DU CONFORTEMENT :

Comme on a dit auparavant, même après confortation, le terrain n’est pas suffisamment stable,

donc on cherche à améliorer le système de confortement.

5.1. La description du principe de la confortation :

Le talus est divisé en trois formations principales. En s’appuyant sur les « out put » du

« Plaxis », les deux couches profondes représentent un terrain sain, de bon qualité, qui ne nécessite

pas une confortation. De ce fait, la proposition du remède doit viser les formations supérieures (la

couche de « la marne argilo limoneuse »). Car la proposition déjà vue n’assure pas vraiment la

stabilité de ce talus.

Donc on reste toujours sur le « reprofilage avec des risbermes » mais en changeant de la

géométrie de telle façon qu’on assure l’augmentation du facteur de sécurité.

Nous proposant à faire :

Pour les formations inférieures:

- Un gabionnage au pied du talus :

Il faut toujours protéger le pied du talus de l’érosion due au ruissellement de l’Oued Mellah,

alors on garde la proposition de la création d’un gabionnage de 2.5m de hauteur, 4m de

largeur (épaisseur) et 300m de longueur. Donc Tout le long de la berge de l’oued.


17

- Deux risbermes, chacune de 6m de hauteur, avec des banquettes de 3m de largeur au lieu de

7 et 8 mètres, et une pente de 3H/2V pour chacune.

Pour les formations supérieures (les 10 mètres supérieurs) :

- Au lieu de faire 10 petites risbermes avec une pente de 3H/2V et une banquette de 1m sur

une hauteur de 1m. on propose à faire 3 risbermes :

o La première : de 4m de hauteur, une banquette de 2m de largeur, et une pente de

3H/2V.

o La deuxième : de 3m de hauteur, une banquette de 4m de largeur et une pente de

3H/2V.

o La troisième : de 3 m de hauteur, la banquette représente toute la chaussée ; et la

pente est de 3H/2V.

Donc, de façon générale notre but par ce changement du plan de reprofilage est d’augmenter la

pente au niveau des formations inférieures où les caractéristiques mécaniques sont élevées et

adoucissons la pente dans les formations supérieures où ces caractéristiques mécaniques sont

faibles.

Le système de drainage :

En notant que la proposition d’un système de drainage avec des tranchées drainantes est le

même mais en changeant de position de ces dernières suivant le changement du plan de

reprofilage.

Couverture végétale :

Pour une meilleur stabilité et pour protéger le talus des eaux de pluie ainsi contre l’érosion,

on plante des arbres sur la partie supérieure du coté aval du talus, où les caractéristiques

mécaniques sont médiocres.


18

Fig

ure 2

1: v

ue d

e pro

fil du

pla

n d

e con

fortem

ent a

mélio

ré


19

5.2. Etude de la stabilité :

Pour l’assurance de la fiabilité de nouvelle méthode de confortement, il faut confirmer la

stabilité du versant au premier lieu. Car si le terrain n’est pas stable, donc le confortement est

mauvais. A l’aide du logiciel « Plaxis 8.2 », on analyse la stabilité de ce versant après la

modification du plan de confortement.

5.2.1. Étapes de la modélisation :

Les coordonnées du model :

Les coordonnées du model sont mentionnées dans le tableau suivant :

Tableau 5: Les coordonnées du model après confortement

Point 0 1 2 3 4 5 6 7 coordonnées (-49; -27) (110;-27) (110 ;0) (58 ;0) (58;2.5) (52.5 ;6) (49.5 ;6) (40.5 ;12)

Point 8 9 10 11 12 13

coordonnées (37.5 ;12) (31.5 ;16) (29 ;16) (24 ;19) (20;19) (10 ;22)

Figure 22: model géométrique du talus (la 2ème proposition de confortement)


20

Le maillage :

Figure 23: Le maillage du talus (la 2ème proposition de confortement)

Les conditions initiales :

On suppose toujours que le niveau de la nappe est à 5m de profondeur.

a) Mode des conditions hydrauliques contraintes b) le champ des contraints effectives initiales

Figure 24: condition initial (de la 2ème proposition de confortement)

5.2.2. Calcul :

Les phases de calcul sont les mêmes qu’on a vu dans les deux premiers cas.


21

5.2.3. Résultats et discussions :

Figure 25: maillage déformé ( de la 2ème proposition de confortement)

Figure 26:facteur de sécurité ( de la 2ème proposition de confortement)

Interprétation des résultats:

La deuxième proposition de confortement a noté une progression du facteur de sécurité d’un

taux de 15% par rapport à la première, en donnant une valeur de 1.353 (Fs>1.2) pour cette

nouvelle proposition, donc le talus est stable et le changement de la géométrie a montré son

efficacité.


22

6. ETUDE VOLUMIQUE ET ECONOMIQUE :

Pour qu’une méthode de confortement soit bonne, elle doit satisfaire: une stabilité maximal du

site, un revient minimal, une disponibilité des moyens et la facilité d’application.

Dans la partie antérieure, nous avons prouvé l’efficacité du nouveau plan du confortement point de

vue stabilité. Maintenant, nous somme destinés à montrer son efficacité économiquement.

6.1. Collecte de données :

En se basant sur les résultats de calcul des aires trouvés par le logiciel AutoCAD, et les

données du terrain déjà collectés on peut calculer les volumes des terrassements comprenant le

déblai et le remblai pour chaque plan. Ainsi que leur revient :

la longueur totale de la chaussée à traiter est L=300m, (DTP Guelma)

Les surfaces :

Les surfaces de terrassement calculées par l’AutoCAD sont représentées dans la figure

22 et décrites dans le tableau 6:

Tableau 6: les surfaces de térrassement

Surface commentaire

A= 102m2 La surface du remblai à évacuer pour le 2

ème plan de confortement

B= 171m2 La surface du remblai à évacuer pour le 1er plan de confortement

C= 168m2 La surface du déblai à évacuer pour le 2

ème plan de confortement

D= 181m2 La surface du déblai à évacuer pour le 1

er plan de confortement

Les couts des opérations de terrassement (DTP Guelma):

o Le prix d’un mètre au cube de remblai : 400,00 DA ;

o Le prix d’un mètre au cube de déblai : 270,00 DA.


23

Fig

ure 2

7: C

alcu

l des a

ires sur A

uto

CA

D


24

6.2. Comparaison des volumes et de revient de l’ancienne et la nouvelle

proposition de confortement :

D’après ces données on peut faire une synthèse des deux propositions de confortement, en

faisant une comparaison entre les revient de chacune, le tableau 7 suivant réunit les différents

volumes et revient.

Tableau 7: Comparaison des volumes et de revient de l’ancienne et la nouvelle proposition de confortement

Surface (m2) Volume (m

3) Prix unitaire (DA) Total (DA)

L’ancien plan de

confortement

(proposition 1)

Le remblai à évacuer B= 171 = B*L

= 51 300

400 ,00 20 520 000 ,00

Le déblai à évacuer D= 181 54 300 270,00 14 661 000,00

Total 1 35 181 000,00

Le nouveau plan

de confortement

(proposition 2)

Le remblai à évacuer A= 108 32 400 400,00 12 960 000,00

Le déblai à évacuer C= 168 50 400 270,00 13 608 000,00

Total 2 26 568 000,00

Taux de réduction des revient = Total 1- Total 2 / Total 2 24,48%

Interprétation :

D’après le tableau on peut voir clairement la différence des quantités de terrassement des

deux méthodes (proposition 1 et proposition 2), et que l’ancienne proposition nécessite

beaucoup de terrassement par rapport à la nouvelle proposition, donc elle nécessite plus

de travaux et plus de revient, on peut expliquer ça par les chiffres des couts et mieux

aussi par le taux de réduction des revient qui a une valeur de 24.48%, ce qui confirme

l’efficacité et le progrès de la deuxième proposition.

25

CONCLUSION GENERALE:

L’analyse de la stabilité des pentes a pour but de comprendre le mécanisme de rupture en

profondeur afin de choisir la bonne méthode de confortation. Pour cela une étude précise fait le

sujet de chaque étude de stabilité.

La présente étude a permis de comparer sur un vrai modèle géométrique des résultats de calcul

du facteur de sécurité par diverses méthodes: les méthodes d'équilibre limite en utilisant le logiciel

de calcul « Geoslope » et la méthode des éléments finis à l’aide du logiciel « Plaxis 8.2 ».

Les calculs par les différentes méthodes ont montré l’instabilité du talus avant confortement avec

des valeurs proches de facteur de sécurité : 0.954 pour Fellenius, 0.994 pour Bishop et 0.981 pour le

calcul par éléments finis (MEL) ces valeurs sont inférieures à 1).

Après confortement, les méthodes classiques de calcul (MEL) ont présenté une stabilité du talus

avec des valeurs de facteur de sécurité supérieures à 1.2, (1.327 pour Bishop, 1.27 pour Fellenius)

par contre, le calcul par la MEF a donné une valeur de 1.167, suite à ce résultat on peut dire que le

talus n’est pas vraiment stable. Cette différence est expliquée par la limitation des méthodes de

calcul à l’équilibre limite quelles ne prennent pas en considération la déformabilité du sol. D’où

l’avantage de MEF.

Grace au calcul par éléments finis nous avons pu distinguer les zones de sollicitation et les forts

déplacements où on doit viser le confortement, ce que les méthodes classiques ne peuvent pas les

spécifier.

Avec une amélioration de confortement nous avons réduire les revient avec un taux de 25% et

ainsi augmenter celui de sécurité de 15% ce qui n’été pas possibles avec les méthodes analytiques

classique (MEL)

Recommandation :

Pour une bonne analyse de la stabilité, il est préférable d’utiliser des méthodes numériques,(dans

notre cas la MEF) pour une meilleure précision sur la quantification de la sécurité et aussi pour

optimiser la méthode de confortement.

26

BIBLIOGRAPHIE

[1] MEDJITNA NASRI, LAMIA. MEMOIRE DE MAGISTERE:Les glissements de terrains en 2D et 3D,

Etude Comparative entre Flac et Plaxis. Skikda : UNIVERSITE 20 AOUT 1955 DE SKIKDA , 2008. p.

121.

[2] DTP Guelma. Direction des Traveaux Publics de Guelma. Algerie : s.n.

[3] laboratoire de genie civil pour les analyses des sols. constatntine : s.n., 2013.

[4] Brinkgreve. Finite Element Code for Soil and Rock Analysis. Netherlands : PLAXIS-2D Version 8,

Reference manual, 2004.

[5] Lahmadi, Azzeddine. Etude de l'ineraction entre ouvrage: tunnel_batiment_ ecxavation.

memoire de magister. Batna : Université El Hadj Lakhder, 2006.

[6] Gourdache , Ghani. Stabilité d’un remblai sur sol compressible renforcé par drains de. mémoire

de magister. Batna : Université el-hadj lakhdher, 2009.

[7] Salhi , Lakhder. Contribution à l’étude des comportements mécanique et à la. s.l. : Université

des Antilles et de la Guyane, 2014.

[8] tutorial, plaxis. plaxis version 8 tutorial manual.

[9] Ahlam, Guebailia. ingéniorat: Analyse de la stabilité et confortement d’un glissement du terrain

(Cas CW19 PK50+500 Guelma) . Annaba : Ecole Nationnale Superieure des Mines et métallurgie,

2016.

[10] Baba, Khadija. Slope Stability Evaluations by Limit Equilibrium and Finite Element Methods

Applied to a Railway in the Moroccan Rif. Rabat, Maroc : Open Journal of Civil Engineering, 2012.

p. 6.

ANNEXE

Annexe 1 : Les travaux de reconnaissance du site CW19 PK50+500

La lithologie du terrain (forage carotté)

Les résultats du pénétromètre dynamique :

Le teste piézometrique :

Annexe 2 : Essais au laboratoire

Résultats des analyses granulométriques, teneur en eau, densité sèche et humide.

Résultats des essais de la limite d’Atterberg

Synthèse des essais mécaniques réalisés au laboratoire

Résultats de l’essai de compressibilité à l’oedomètre

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