reconnaissances et essais es, et de l'imagerie SASW...

reconnaissances et essais es, et de l'imagerie SASW, réalisés rue Saint Maurice

à Moyeuvre-Grande (57). Rapport de synthèse.

S. Bernardie (BRGM) G.Grandjean (BRGM)

septembre 2001

Résultats des reconnaissances et essais géotechniques, et de l'imagerie SAS W, réalisés

rue Saint-Maurice a Moyeuvre-Grande (57)

Rapport de synthèse

Étude réalisée dans le cadre des opérations de recherche du GISOS

S. Bernardie avec la collaboration de

G. Grandjean

septembre 2001 BRGMJRP-51180-FR

Reconnaissances et essais géotechniques, et de l'imagerie SASW a Moyeuvre-Grande (57)

Mots clés : GISOS, Moyeuvre-Grande, Imagerie SASW, Paramètres géomécaniques, Vitesse de propagation de cisaillement

En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

Bernardie S., avec la collaboration de Grandjean G. (2001) - Résultats des reconnaissances et essais géotechniques, et de l'imagerie SASW réalisés rue Saint- Maurice à Moyeuvre-Grande (57). Rapport de synthèse. BRGMRP-51180-FR, 75 p., 6 fig., 4 tabl., 4 ann.

O BRGM, 2001. Ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l'autorisation expresse du BRGM.

Reconnaissances et essais géotechniques, et de l'imagerie SASW à Moyeuvre-Grande (57)

Synthèse

C e rapport présente un travail de synthèse qui a été réalisé en vue de la caractérisation du comportement géomécanique des sols par Analyse Spectrale des

Ondes de Surface (SASW). Cette étude a été réalisée à partir d'essais géotechniques et d'un profil SASW dans la commune de Moyeuvre-Grande (57). Elle a pour but de corréler les paramètres géomécaniques aux profils de vitesse de cisaillement issus de l'imagerie SASW.

Ce rapport décrit les résultats et l'interprétation des mesures issues de la campagne de reconnaissance et d'essais géotechniques ; cette synthèse géomécanique passe par des corrélations des résultats entre différents essais, et par une comparaison des mesures réalisées dans trois sondages. Les principales conclusions qui ressortent de cette analyse se portent, d'une part sur l'existence d'une couche rigide située entre 10,50 et 11,50 m de profondeur, d'autre part sur le fait que la présence d'une galerie sous-jacente n'a pas suffisamment, voire pas du tout affecté le terrain situé au-dessus.

Puis il fait part des résultats de l'inversion des courbes de dispersion des ondes de surface observées sur 3 tirs, chacun de ces tirs étant le plus proche des trois forages réalisés, de facon à estimer les vitesses de cisaillement (Vs) DOW ensuite les corréler aux . , -

mesures de paramètres géomécaniques obtenues dans les forages. Les résultats de cette inversion montrent notamment que la profondeur d'investigation des ondes de Rayleigh n'excède pas 5 à 7 m, bien couche de vitesse Vs importante à partir de 5 & de profondeur soit identifiée. Elle indique également pour tous les tirs l'existence d'une couche superficielle à basse vitesse. Selon les trois profils, la profondeur du mur de cette couche varie entre 3 et 6 mètres.

Ainsi une tentative de corrélation des mesures obtenues par la campagne de reconnaissance et d'essais géotechniques aux mesures de SASW est réalisée, dans le but de rendre l'interprétation donnée sur les mesures de SASW plus quantitative ; en raison de la faible profondeur de pénétration des ondes de Rayleigh, cette corrélation ne s'est faite qu'avec les diagraphies instantanées et différées. Nous observons que la forte augmentation des valeurs de vitesses Vs, à partir d'environ 5 m de profondeur, est transcrite sur les courbes de diagraphie, avec les courbes de gamma ray, de gamma gamma et de conductivité qui diminuent, et le paramètre d'avancement de la diagraphie instantanée qui augmente.

Reconnaissances et essais géotechniques. et de l'imagerie SASW à Moyeuvre-Grande (57)

Sommaire

1 . Introduction ................................................................................................................. 7

2 . Rappel .......................................................................................................................... 9

......................................................................................... 3 . Exploitation des résultats 11

4 . Synthèse géotechnique des résultats ...................................................................... 13

4.1. Caractéristiques mécaniques en laboratoire ....................................................... 13

4.2. Caractéristiques géophysiques en laboratoire .......................................................... 14

4.3. Caractéristiques mécaniques in situ .................................................................. 14

4.4. Caractéristiques géophysiques in situ : les diagraphies ........................................... 15

4.4.1. Diagraphies instantanées ............................................................................. 15

4.4.2. Lithologie des terrains ................................................................................. 15

4.4.3. Densité des terrains ................................................................................. 16 . .

4.4.4. Conductivité des terrains ............................................................................. 16

4.5. Conclusion ............................................................................................................... 17

5 . Synthèse sur l'inversion des vitesses de cisaillement à partir de la dispersion des ondes de Rayleigh .............................................................................................. 19

5.1. Introduction .............................................................................................................. 19

5.2. Méthode ................................................................................................................... 19

5.3. Résultats ............................................................................................................... 20

5.4. Commentaires des courbes ................................................................................. 20

5.4.1. Tir 1 ............................................................................................................. 21

5.4.2. Tir 49 ........................................................................................................... 21

5.4.3. Tir 83 ........................................................................................................... 21


5.4.4. Conclusions ........................................................................................... 21

5.5. Résultats ................................................................................................................... 22

5.6. Explications sur la profondeur d'investigation des mesures de SASW.Recommandations ................................................................................ 28

6 . Reconnaissance avec les mesures de SASW : interprétation ................................ 29

6.1. Comparaison entre l'inversion et les diagraphies différées ..................................... 29

6.2. Comparaison entre l'inversion et les diagraphies instantanées ................................ 30

6.3. Comparaison entre l'inversion et les mesures pressiométriques ............................. 30

6.4. Bilan des corrélations .......................................................................................... 30

7 . Conclusion ................................................................................................................. 31

8 . Bibliographie ............................................................................................................. 33

Liste des illustrations

FIGURES

Fig . 1 . Tir 1 . (a) courbe de dispersion observée (O) et calculée (-) ; (b) modèle de . . vitesse de cisaillement obtenu ................................................................ 22

Fig . 2 . (a) fonction objectif ; (b) tableau des modèles de vitesse probables ; (c) probabilité d'occurrence des modèles proches du modèle 400 .............. 23

Fig . 3 . Tir 49 . (a) courbe de dispersion observée (O) et calculée (-) ; (b) modèle . . de vitesse de cisaillement obtenu ........................................................... 24

Fig . 4 . (a) fonction objectif ; (b) tableau des modèles de vitesse probables ; (c) .............. probabilité d'occurrence des modèles proches du modèle 300 25

Fig . 5 . Tu 83 . (a) courbe de dispersion observée (O) et calculée (-) ; (b) modele . . de vitesse de cisaillement obtenu ........................................................... 26

Fig . 6 . (a) fonction objectif ; (b) tableau des modèles de vitesse probables ; (c) .............. probabilité d'occurrence des modèles proches du modèle 200 27


TABLEAUX

Tabl . 1 . Récapitulatif des résultats des essais de laboratoire ...................................... 13

Tabl . 2 . Valeurs des résolutions pour les vitesses lors de la dernière itération .......... 22



Liste des annexes

Ann . A . Synthèse des résultats ................................................................................ 35

Ann . B . Résultats des analyses et des essais réalisés par le laboratoire d'essais géomécaniques d'ANTEA ............................................................................. 43

Ann . C . Résultats des forages de reconnaissance réalisés du 26 avril 2000 au 4 mai 2000 ...................................................................................................... 61

Ann . D . Résultats de diagraphies ........................................................................... 69

BRGM/RPdl IBO-FR


1. Introduction

C e rapport fait suite au rapport d'avancement de Bemardie (2000) qui décrivait les objectifs de ce projet, à savoir déduire de l'Analyse Spectrale des Ondes de Surface

des informations sur les caractéristiques géomécaniques des terrains.

Pour cela une campagne de reconnaissance et d'essais géotechniques a été effectuée en avril 2000 à l'aplomb d'un profil SASW réalisé auparavant. Elle a consisté à réaliser des mesures en trois zones (une à l'aplomb d'une galerie, les deux autres de part et d'autre de la première zone). Le programme de l'étude comprend des essais pressiométnques, des diagraphies instantanées et différées, et des essais de laboratoire sur des échantillons prélevés dans chaque forage (le détail de ce programme d'essais se trouve dans le rapport Bemardie (2000), et tous les résultats et courbes demesures se trouvent dans le rapport d'ANTEA no A20738/A, juin 2000, maître d'œuvre de cette campagne), dont la plupart des illustrations sont dans les annexes.

Par ailleurs, une inversion des courbes de dispersion des ondes de surface observées sur 3 tirs a été réalisée, chacun de ces tirs étant le plus proche des trois forages effectués, de façon à estimer les vitesses de cisaillement (Vs) pour ensuite les corréler aux mesures obtenues dans les forages.


2. Rappel

L'idée première de cette étude est d'améliorer la détection des zones décompactées et mécaniquement affaiblies par méthodes géophysiques non destructives, i.e. de traduire des résultats de mesures géophysiques en terme de paramètres géomécaniques tels le module d'Young E, le coefficient de Poisson V, la porosité n, la densité d, la teneur en eau w, la vitesse longitudinale Vp, la vitesse transversale Vs.

Dans le cadre du projet de recherche BRGM en géophysique «détection des cavités souterraines », nous souhaitons promouvoir la méthode SASW à cette fin : nous voulons rendre l'interprétation des images SASW plus quantitative en travaillant sur la signification des anomalies géophysiques en termes de comportement géomécanique.

Ainsi, il a été décidé d'effectuer une campagne de reconnaissance et d'essais géotechniques en avril 2000 à l'aplomb d'un profil SASW réalisé auparavant à Moyeuvre-Grande dans le quartier Cité Curel, rue Saint-Maunce.

À cet effet, le BRGM et I'INPL ont mandaté ANTEA, qui a délivré un rapport de synthèse (Synthèse des résultats des reconnaissances et essais géotechniques réalisés rue Saint-Maurice à Moyeuvre Grande (57), ANTEA, juin 2000, no A20738tA).


3. Exploitation des résultats

Il s'agit maintenant d'analyser et d'interpréter ces résultats, en menant plusieurs démarches :

- corréler et caler les résultats des différents essais entre eux, comme les diagraphies et les mesures de teneur en eau ou de densité ;

- interpoler les résultats entre les trois points de mesures le long du profil de SASW ; d'une manière générale, faire un bilan géotechnique des résultats par rapport au contexte (présence d'une galerie) ;

- corréler les mesures obtenues par la campagne de reconnaissance et essais géotechniques aux mesures de SASW ; nous espérons que ce rapprochement de données permettra d'éclaircir l'interprétation donnée sur les mesures de SASW qui ne permettait pas jusqu'à présent de rendre compte à elle seule du comportement mécanique des terrains considérés.


4. Synthèse géotechnique des résultats

L'annexe A tirée du rapport d'-A, présente une première synthèse des résultats. Ceux-ci sont commentés dans les paragraphes qui suivent.

4.1. CARACTÉRISTIQUES MÉCANIQUES EN laboratoire (cf. annexe B)

Les échantillons qui ont fait l'objet des essais relatés ci-après sont constitués de calcaires du toit du minerai de la couche S3.

Le tableau ci-dessous récapitule les résultats des essais de laboratoire. Il met en valeur la comparaison des mesures obtenues dans chaque sondage à des cotes similaires.

* Valeurs correspondant à trois cycles successifs de chargement.

Tabl. 1 - Récapitulatif des résultats des essais de laboratoire.

Les valeurs des modules de déformation sont dans les trois sondages plus élevés au niveau du prélèvement entre 10,20 m et 10,80 m qu'au niveau de prélèvement plus profond entre 12,80 et 14,50 m. De même, les valeurs des résistances à la compression simple sont beaucoup plus importantes à 10 m qu'à 13 m.

Par ailleurs, les résultats sont assez différents à cote égale entre les trois sondages au niveau des modules de déformation E, du coefficient de Poisson v et de la résistance en compression monoaxiale Rc :

- à la première cote de prélèvement, il existe un rapport 3 entre les sondages SC1 et SC2 (E augmente), et un rapport 2 entre les sondages SC2 et SC3 (E augmente) (d'où un rapport 6 entre SC1 et SC3) ; v voit sa valeur doubler entre SC1 et SC2, et être multipliée par 1,6 entre SC2 et SC3 ; Rc est constant entre SC1 et SC2, et augmente en SC3 ;

- à la seconde cote de prélèvement, il existe un rapport 2,5 entre les sondages SC1 et SC2 (E augmente), et un rapport 112,3 entre les sondages SC2 et SC3 (E diminue) : il


apparaît ainsi que les sondages SC1 et SC3 ont des valeurs similaires, tandis que les valeurs de défonnabilité en SC2 sont plus faibles ; v voit sa valeur doubler entre SC1 et SC2, et être multipliée par 2,s entre SC2 et SC3 ; Rc a la même valeur en SC1 et SC3, et double en SC2.

Il en résulte que nous n'observons pas systématiquement des corrélations entre ces trois paramètres.

Il est également à noter l'évolution du module de déformation sur un même échantillon (El, E2 et E3) :

- à la cote de prélèvement qui se situe aux environs de 10,30 m, en suivant les 3 cycles de chargemenvdéchargement, E augmente pour SC1, n'évolue pas pour SC2, et diminue légèrement pour SC3 : les comportements sont donc différents selon les trois sondages ;

- à la cote la lus orofonde de orélèvement. en suivant les 3 cvcles de . chargementldéchargement, E augmente plus ou moins pour les trois sondages : les comportements sont donc assez similaires pour les trois sondages, même si les valeurs du sondage SC2 sont d'un ordre de grande& différent des deux autres.

4.2. CARACTÉRISTIQUES GÉOPHYSIQUES EN LABORATOIRE (cf. annexe B)

Ces mesures ont été réalisées sur des échantillons prélevés dans les niveaux de calcaire entre 9 m et 14,5 m (jusqu'à 6 mesures par forage) panni lesquels les mêmes échantillons utilisés pour les mesures de E, v et Rc.

Les résultats des mesures de vitesses de propagation des ondes de compression et de cisaillement vont dans le même sens que les mesures du module de déformabilité : d'une part pour chaque sondage, les valeurs diminuent avec la profondeur ; d'autre part, les valeurs sont généralement plu$ grandes pour le sondage SC2.

Ceci met en évidence la présence d'une couche rigide située entre 10,50 et 11,50 m de profondeur selon les sondages.

4.3. CARACTÉRISTIQUES MÉCANIQUES IN SITU (cf. annexe C)

Ces essais ont porté sur les terrains meubles surmontant les calcaires.

Les résultats sont assez différents à cote égale entre les trois sondages au niveau des modules pressiométciques Em.

Dans les 5 premiers mètres, les valeurs de Em les plus fortes sont rencontrées dans le sondage SPI, avec des valeurs plus faibles pour SP2 et encore davantage pour SP3.


Plus profondément, ce sont les sondages SPI et SP2 qui ont des valeurs plus grandes que dans SP3, et c'est au niveau du sondage SP2 (i.e. à l'aplomb de la galerie) que nous apercevons les valeurs les plus hautes dans les plus grandes profondeurs (210 Mpa à 9 m de profondeur). À cette même cote, ce paramètre est mesuré en SPI entre 54 et 92 Mpa, et entre 44 et 83 Mpa pour SP3.

4.4. CARACTÉRISTIQUES GÉOPHYSIQUES IN SITU : LES DIAGRAPHIES (cf. annexe D)

4.4.1. Diagraphies instantanées

Le log du sondage destructif SC1 paraît assez différent des deux autres.

La vitesse d'avancement augmente jusque vers 1,20 m puis diminue régulièrement jusqu'à 3 m de profondeur, pour une pression sur l'outil constante. Puis elle augmente soudainement et fortement tandis que la pression sur l'outil diminue également fortement, jusque vers 4 m de profondeur, où la vitesse d'avancement diminue à nouveau fortement pour atteindre des valeurs inférieures à celles obtenues avant la profondeur de 3 mètres. Eiie reste alors constante.

Les paramètres mesurés par les diagraphies sur SC2 et SC3 sont par contre très constants le long du profil, et leur vitesse d'avancement est plus faible que pour le sondage SC1.

Le terrain au niveau du sondage SC1 est donc plus hétérogène et plus déconsolidé puisque la vitesse d'avancement y est plus grande. Les terrains au niveau des sondages SC2 et SC3 sont quant à eux plus homogènes et plus résistants.

4.4.2. Lithologie des terrains

L'interprétation fournie par European Geophysical Services (ESG) montre une homogénéité entre les 3 sondages, puisque la délimitation de 4 zones lithologiques différentes est globalement positionnée aux même cotes dans les 3 forages.

La comparaison entre les résultats des mesures gamma naturel et l'interprétation lithologique et mécanique des mesures pressiométriques est difiïcile à réaliser : l'allure générale est bien cohérente entre les courbes puisque les valeurs de gamma ray diminuent avec la profondeur tandis que la valeur du module pressiométrique augmente globalement. Par contre, à l'échelle du mètre il est difficile de corréler les résultats, car des décalages existent entre la lithologie interprétée à partir des essais pressiométriques et celle obtenue à partir des mesures de gamma ray.

Toutefois nous pouvons observer entre 5 et 6 m de profondeur la diminution brusque des valeurs de gamma ray tandis que les mesures du module pressioméîrique augmentent fortement à cette même profondeur.


4.4.3. Densité des terrains

Une première remarque est à faire sur l'interprétation fournie par ESG ; elle est basée sur le fait que les zones définies de l'interprétation des mesures de gamma gamma se calquent sur les zones issues de l'interprétation des mesures de gamma naturel, ce qui peut paraître parfois contestable. En effet, au niveau de certaines zones, il existe une différence entre la courbe de mesures gamma ray et gamma gamma. C'est le cas de la zone C, qui se situe entre 6 m et 10 m, pour le sondage SC3, et que l'on pourrait délimiter entre 6 m et 10,5 mètres.

Par ailleurs, la variation subite et importante de la courbe dans les sondages SC1 et SC3 aux profondeurs respectives 9 m et 10,5 m est difficile à expliquer, car tant sur les photos prises des carottes que dans les résultats de mesures de masse volumique humide et sèche en laboratoire, nous n'observons pas une telle variation.

La comparaison entre les mesures des modules pressiométriques et la diagraphie gamma-gamma montre certaines corrélations.

La diminution rapide vers 6 m de profondeur de la mesure de gamma gamma pour les sondages SC1 et SC2 est aperçue sur l'évolution du module pressiométrique qui augmente rapidement à cette même cote. Ii est également à noter la rapide évolution vers 8 m de profondeur (surtout pour le sondage SC2) que l'on peut aisément corréler à la forte augmentation de Em (qui passe de 55 à 210 MPa entre 7 m et 9 mètres).

Les corrélations entre courbes gamma gamma et module pressiométrique sont plus difficiles à mettre en évidence au niveau du sondage SC3 ; nous pouvons observer que la diminution de la courbe gamma gamma entre 5 m et 7 m est plus forte qu'entre 7 m et 9 m, ce que nous retrouvons dans l'évolution du module pressiométrique qui augmente beaucoup plus entre 5 et 7 m (rapport 3,5) qu'entre 7 m et 9 m (d'un facteur 2).

4.4.4. Conductivité des terrains

Une difficulté dans l'interprétation des mesures de conductivité des terrains réside dans le fait que la conductivité dépend de deux facteurs : la présence de l'eau et la lithologie (l'argile est plus conductrice que le calcaire).

La tendance générale est bien en concordance avec les mesures de teneur en eau effectuées sur les échantillons en laboratoire, puisqu'elle chute de façon notable entre 5 m et 10 m selon les mesures de teneur en eau, et que la sonde de conductivité des terrains fournit bien une chute importante de la conductivité autour de 6 m ; par contre la diagraphie ne permet pas de distinguer de variations notables de conductivité pour les plus grandes profondeurs (à partir de 9 m), alors que les essais en laboratoire nous fournissent pour ces profondeurs des valeurs différentes selon la cote précise.


4.5. CONCLUSION

En conclusion, nous pouvons observer que :

1. le milieu n'est pas constant latéralement, étant donné la variabilité des propriétés mécaniques du terrain entre les trois sondages ;

2. la présence de la galerie ne se traduit pas par une décompression ni par un affaissement du terrain puisque celui-ci semble plus rigide et résistant dans le sondage situé au-dessus de la galerie que dans les deux autres, situés dans des zones non sous-minées. En effet, les modules pressiométriques donnent les plus fortes valeurs en SP2 à 9 m de profondeur (210 Mpa), alors qu'à cette même profondeur, les mesures en SPI et SP3 donnent respectivement les valeurs entre 54 et 92 Mpa, et entre 44 et 83 Mpa.

De plus, les mesures de module de déformabilité en laboratoire montrent également qu'à grande profondeur (vers 13 m), les valeurs les plus fortes sont fournies par le sondage SC2, avec un facteur de 2,5 entre SC2 et les deux autres sondages. Enfin les valeurs des vitesses Vp et Vs sont plus importantes à l'aplomb de la galerie.

Il apparaît donc d'une part que initialement (avant la création de la galerie), le terrain était plus rigide au droit de la galerie, d'autre part que le creusement de la galerie n'a pas suffisamment voire pas du tout affecté le terrain situé au-dessus

3. les résultats mettent en évidence l'existence d'une couche rigide située entre 10,50 et 11,50 m de profondeur.

BRGWRP-51 IBO-FR


5. Synthèse sur l'inversion des vitesses de cisaillement à partir de la dispersion des ondes

de Rayleigh

5.1. INTRODUCTION

Dans le cadre des tests de géophysique réalisés à Moyeuvre en 1999, trois profils sismiques ont été acquis par la société Algade. Sur l'un d'entre eux, trois sondages destructifs ont été réalisés au niveau de points de tir situés en début, au centre et à la fin du profil 1. L'objet de ce présent travail consiste à inverser les courbes de dispersion des ondes de surface observées sur ces tirs de façon à estimer les vitesses de cisaillement (Vs) pour les corréler aux mesures obtenues sur les forages.

Dans un premier temps, une méthode inverse linéarisée est mise en œuvre afin d'inverser les Vs à partir des courbes de dispersion (Hermann, 1987 ; Bitri et al., 1998). Dans cette approche, la dispersion des ondes de Rayleigh est utilisée pour estimer les valeurs de Vs dans une hypothèse de milieu tabulaire (ID), formé de plusieurs couches superposées à un milieu semi-infini. L'évolution de la Vs en fonction de la profondeur est proposée comme solution (fig.la) après un certain nombre d'itérations, une fois la convergence atteinte. La fiabilité de l'inversion est estimée en comparant les courbes de dispersion observées et calculées (fig. lb). La résolution caractérise le poids donné à chaque valeur de vitesse, sachant qu'une valeur de résolution proche de 1 pour une couche indique que celle-ci contraint d'autant mieux le modèle.

Dans un deuxième temps, une optimisation de type Metropolis permet de rechercher les autres solutions probables (Sen and Stoffa, 1995). Dans cette approche, 1 000 modèles sont testés. ils sont issus d'un modèle de départ perturbé de façon aléatoire au niveau de l'épaisseur ou de la vitesse de l'une des couches. Pour chaque modèle, la courbe de dispersion est calculée numériquement et comparée à la courbe observée par moindres carrés. Cela permet de calculer une fonction objectif qui est utilisée pour garder les solutions probables au détriment de celles qui dégradent la convergence (fig. 2a). Celles-ci sont finalement stockées dans un tableau (fig. 2b). Des statistiques peuvent par la suite être réalisées pour connaître la probabilité de trouver une valeur de vitesse à une profondeur donnée (fig. 2c).


Pour chacun des trois tirs, les résultats de l'inversion linéarisée sont présentés par :

- les courbes de dispersion observées et calculées ;

- le modele final obtenu (après 10 itérations en moyenne) ;

- un tableau présentant les résolutions pour les vitesses de chaque couche ;

Pour l'optimisation Métropolis :

- la fonction objectif iiiustrant la convergence pendant le processus itératif ;

- un tableau présentant pour chaque modèle retenu les valeurs de Vs en fonction de la profondeur ;

- un histogramme des Vs en fonction de la profondeur pour tous les modèles proches du modèle considéré.

La première remarque concerne les courbes de dispersion observées. Théoriquement, si les fréquences se propageant dans le milieu ~ e r n i - ~ n i (basses fréquences) étaient contenues dans le signal, la valeur de vitesse de phase caractérisant ce milieu devrait être atteinte asymptotiquement pour les grandes périodes. Les figures la, 3a, 5a montrent que ce n'est pas le cas. La courbe de dispersion est donc incomplète et ne donne pas l'information relative aux couches les plus basses. En conséquence, le modèle inversé ne peut pas être considéré comme fiable pour les dernières couches, celles-ci étant considérées pendant l'inversion comme un milieu semi-infini équivalent.

La deuxième remarque est issue de l'analyse des valeurs de résolution sur les vitesses. Certaines, très faibles, indiquent que les couches n'entrent que peu dans les contraintes de l'inversion. Ces couches sont souvent de faible épaisseur et peuvent dans la plupart des cas être assemblées pour simplifier le modèle. Les faibles résolutions rencontrées dans la deniiere couche indiquent que le milieu semi-infini est peu contraint par les données. Ceci vient renforcer la première remarque et nous indique que la profondeur de pénétration pour laquelle les modèles restent fiables ne dépasse pas 5 à 7 mètres.

5.4. COMMENTAIRES DES COURBES

Les profils de vitesse obtenus sur les figures 5b, 3b et Ib constituent une solution parmi les autres solutions obtenues à l'aide de l'optimisation de type Métropolis. Ainsi pour interpréter les trois tus, il faut prendre les précautions suivantes :

Le profil montre une tendance de la répartition de la vitesse selon la profondeur, mais il ne faut pas chercher à obtenir une grande précision, tant dans les positions et épaisseurs des couches définies que dans la valeur de vitesse Vs attribuée à chacune de ces couches. Afin de prendre en compte cette incertitude, nous nous aidons alors des courbes 6c, 4c et 2c qui fournissent la probabilité d'occurrence des modeles proches du meilleur modèle (selon la fonction objectif) ; ce graphe nous permet de mesurer l'écart type des épaisseurs et des vitesses Vs de chaque couche.


5.4.1. Tir 1

Pour le tir 1, les modeles inversés montrent un accroissement des vitesses, léger de O à 2 m (de 150 à 200 d s ) , puis plus important jusqu'à une couche de vitesse élevée (260 d s ) jusqu'à 3 m de profondeur ; ensuite nous voyons une couche à plus faible vitesse (220 d s ) . Puis le profil montre une forte augmentation de la vitesse de la demière couche.

L'optimisation de type Métropolis montre les écarts types en ce qui concerne les épaisseurs et les valeurs de vitesse : les premières couches contraignent bien l'inversion, et nous observons un écart type faible. Pour la demière couche, eue se situe entre 4 m et 5,50 m et sa valeur de Vs varie entre 400 et 550 d s .

5.4.2. Tir 49

Le schéma est à peu près identique à celui du tir 1 : Vs augmente (de 160 à 260 m/s) entre O et 3 m, puis chute fortement jusqu'à 160 d s (à 4,5 m) et à nouveau augmente fortement.

L'optimisation Métropolis montre pour la demière couche une importante incertitude sur la valeur de vitesse (qui peut varier de 350 à 580 d s ) et sur la position de sa limite.

5.4.3. Tir 83

Le tir 83 montre une légère différence par rapport aux deux autres profils puisqu'une décroissance des vitesses est observée depuis la surface jusqu'à une couche à basse vitesse (200 m/s) située entre 2 et 4 m de profondeur. Ensuite le profil montre une augmentation de plus en plus forte.

Concernant la demière couche, l'optimisation Métropolis montre que la valeur de vitesse peut varier de 500 à 650 d s .

5.4.4. Conclusions

L'optimisation Métropolis indique pour les couches les plus profondes une variabilité dans les vitesses probables qui c o n f i e le manque de contrainte dans les données pour caractériser ces couches. Eile permet toutefois de constater que la vitesse Vs augmente fortement à partir de 5 m de profondeur, sans toutefois préciser l'amplitude ni la position exacte de cette couche de plus grande vitesse Vs.

Concernant les couches plus superficielles, les résultats issus de l'optimisation Métropolis montrent très nettement pour tous les tirs l'existence d'une couche à basse vitesse. Elle reste bien identifiable pour les tirs 1 (fig. 2b) et 83 (fig. 6b), alors que la


structure apparaît plus complexe pour le tir 49 (fig. 4b). Selon les trois profils, la cote du mur de cette couche varie entre 3 et 6 mètres.

= RAYLEIGH

i u - 0.01 0 . 0 3 0 . 0 5 0 . 0 7

PERIOD

S - V e l I r n / s e c ) * 1 0 2

Fig. 1 - Tir 1. (a) courbe de dispersion observée (O) et calculée (-) ; (b) modèle de vitesse de cisaillement obtenu.

Tabl. 2 - Valeurs

Couche 4 : 0.040445

Couche 8 : 0.787527

des résolutions pour les vitesses lors de la dernière itération.


Fig. 2 - (a) fonction objectif ; (b) tableau des modèles de vitesse probables ; (c) probabilité d'occurrence des modèles proches du modèle 400.

BRGM/RP-51180-FR

Reconnaissances et essais géotechniques, et de i'imagerie SASW à Moyeuvre-Grande (57)

3 RAYLEIGH


Couche 4 : 0.288648

Couche 8 : 0.186477

Tabl. 3 - Valeurs des résolutions pour les vitesses lors de la dernière itération.


l Depth (n)

Vol' . hl

-1



RAYLEIGH

PERIOD


C o u c h e 4 : 0 . 2 8 8 6 4 8

C o u c h e 8 : 0 . 1 8 6 4 7 7

Tabl. 4 - Valeurs des résolutions pour les vitesses lors de la dernière itération.


10 - Dcpth <n>



5.6. EXPLICATIONS SUR LA PROFONDEUR D'INVESTIGATION DES MESURES DE SASW. RECOMMANDATIONS

Plusieurs explications peuvent être avancées pour tenter d'expliquer la faible profondeur de pénétration :

- la puissance de la source est trop faible ;

- le terrain a filtré les basses fréquences. Or, ce sont elles qui contiennent l'information provenant des terrains les plus profonds ; ainsi les terrains superficiels, constitués de sols peu consolidés tels des remblais, à faible vitesse de propagation, ont limité la propagation.

Les recommandations issues des mesures de SASW réalisées dans ce projet sont les suivantes :

- il faut augmenter la puissance de la source, quel que soit le contexte géologique dans lequel s'opère la mesure ;

- il peut être souhaitable de modifier la gamme de fréquence des capteurs vers de plus basses fréquences.


6. Reconnaissance avec les mesures de SASW : interprétation

Selon les conclusions du paragraphe précédent, les comparaisons de résultat ne pourront se faire que sur les 5 à 7 premiers mètres.

6.1. COMPARAISON ENTRE L'INVERSION ET LES DIAGRAPHIES DIFFÉRÉES

Les tirs inversés 1, 49 et 83 correspondent respectivement aux sondages SC3, SC2 et SC1.

Nous ne voyons aucune corrélation entre les résultats obtenus de gamma ray et gamma gamma dans le sondage SC1 et les valeurs de vitesses Vs obtenues par inversion. En effet, la diagraphie gamma naturel montre une forte diminution jusqu'à 2,5 m, puis une légère augmentation jusqu'à une stagnation. La diagraphie gamma gamma ne montre aucune évolution particulière jusqu'à 6 m, elle met en évidence de petites variations sur cette zone.

Au niveau du tir no 49, l'évolution de la courbe gamma ray va dans le même sens que celle du profil de vitesses Vs puisqu'elle diminue fortement jusqu'à 2,4 m puis réaugmente plus lentement; à l'influence de la variation de la lithologie s'ajoute l'influence de la présence d'eau qui diminue à partir de 4,30 m, ce qui peut expliquer l'augmentation de Vs.

La diagraphie gamma ray du sondage SC3 montre une forte diminution jusqu'à 2,5 m, puis une légère augmentation jusqu'à une stagnation (même comportement qu'en SC1). La diagraphie gamma gamma n'offre de résultats qu'à partir de 3 ,5 m, elle ne varie pas de manière significative jusqu'à 5 m, puis diminue régulièrement, tandis que la conductivité diminue à partir de 5 mètres.

Nous pouvons en conclure que la corrélation entre les valeurs de Vs et des valeurs de gamma ray semble forte avec une inversion d'évolution à 2,5 m pour les deux paramètres ; par ailleurs, à 5 m où nous observons l'augmentation de Vs, nous pouvons l'associer à la diminution de la présence d'eau.

Dans les trois cas, nous observons que les valeurs de vitesses Vs ont tendance à fortement augmenter à partir de 5 m de profondeur environ. Cette variation est visualisable sur les courbes de diagraphie.


6.2. COMPARAISON ENTRE L'INVERSION ET LES DIAGRAPHIES INSTANTANÉES

Au niveau du sondage SC1, la zone de transition observée sur le paramètre de vitesse d'avancement située entre 3 m et 4,20 m, où il augmente, correspond à celle observée sur le modèle de vitesse entre 2 m et 4 m, où Vs diminue. Ces deux paramètres mettent en évidence une même zone moins rigide.

Par ailleurs, au-delà de 4 m, Vs augmente selon le modèle de vitesse, tandis que la vitesse d'avancement est beaucoup plus faible. Nous en concluons qu'il y a une bonne corrélation entre la diagraphie instantanée et le modèle de vitesse au niveau du tir no 83.

Les paramètres de la diagraphie instantanée mesurés dans le sondage SC2 ne montrent aucune évolution notable à partir d11,5 m. La corrélation avec le modèle de vitesse fourni par le tir no 49, qui montre de grandes variations, paraît ainsi difficile à réaliser.

De même, pour ce qui concerne le sondage SC3, aucune corrélation ne peut être mise en évidence, la diagraphie instantanée montrant un log très homogène sur toute la longueur, tandis que le profil de vitesse obtenu à partir du tir no 1 offre des variations selon la profondeur non négligeables.

6.3. COMPARAISON ENTRE L'INVERSION ET LES MESURES PRESSIOMÉTRIQUES

Dans notre zone d'étude, i.e. entre O et 7 m, peu de mesures pressiométriques ont été réalisées (1 valeur tous les 1,5 men moyenne), d'autre part très peu de variations selon la profondeur en ce qui concerne les paramètres Pf, Pl ou Em. Par conséquent, une corrélation avec les différents modèles de vitesse Vs obtenus par l'inversion ne peut être établie.

6.4. BILAN DES CORRÉLATIONS

En raison de la faible profondeur de pénétration des ondes de Rayleigh, la corrélation des profils de vitesse de cisaillement Vs issus de l'inversion s'est limit6e aux diagraphies instantanées et différées.

Nous observons une bonne corrélation entre les résultats de l'inversion et les diagraphies différées réalisées dans les sondages SC2 et SC3 ; il en est de même entre les résultats de l'inversion et les diagraphies instantanées au niveau du sondage SC1.

Par ailleurs, la forte augmentation des valeurs de vitesses Vs, qui est visualisable à partir d'environ 5 m de profondeur, est transcrite sur les courbes de diagraphie, avec les courbes de gamma ray, de gamma gamma et de conductivité qui diminuent, et le paramètre d'avancement de la diagraphie instantanée qui augmente.


7. Conclusion

D e l'interprétation des résultats et des diverses corrélations, il découle plusieurs conclusions :

- la présence de la galerie ne se traduit pas par une décompression N par un affaissement du terrain puisque celui-ci semble plus rigide et résistant dans le sondage situé au-dessus de la galerie que dans les deux autres, situés dans des zones non sous-minées.

Il apparaît donc d'une part que initialement (avant la création de la galerie), le terrain était plus rigide au droit de la galerie, d'autre part que le creusement de la galerie n'a pas suffisamment voire pas du tout affecté le terrain situé au-dessus ;

- les mesures mettent en évidence l'existence d'une couche rigide située entre 10,50 et 11,50 m de profondeur. Celie-ci a probablement «protégé » les terrains superficiels de la dégradation causée par la présence de la cavité ;

- les résultats de l'inversion des courbes de dispersion montrent que la profondeur d'investigation des ondes de Rayleigh n'excède pas 5 à 7 mètres.

L'optimisation Métropolis indique pour les couches les plus profondes une variabilité dans les vitesses probables qui confirme le manque de contrainte dans les données pour caractériser ces couches. Elle permet toutefois de constater que la vitesse Vs augmente fortement à partir de 5 m de profondeur, sans toutefois préciser l'amplitude N la position exacte de cette couche de plus grande vitesse Vs.

concernant les couches plus superficielles, les résultats issus de l'optimisation Métropolis montrent très nettement pour tous les tirs l'existence d'une couche à basse vitesse. Elle reste bien identifiable pour les tirs 1 et 83, alors que la structure apparaît plus complexe pour le tir 49. Selon les trois profils, la profondeur du mur de cette couche varie entre 3 et 6 mètres ;

- en raison de la faible profondeur de pénétration des ondes de Rayleigh, seule la corrélation des profils de vitesse de cisaillement Vs issus de l'inversion, avec les diagraphies instantanées et différées, a pu être réalisée. Nous observons que la forte augmentation des valeurs de vitesses Vs, à partir d'environ 5 m de profondeur, est transcrite sur les courbes de diagraphie, avec les courbes de gamma ray, de gamma gamma et de conductivité qui diminuent, et le paramètre d'avancement de la diagraphie instantanée qui augmente.

Reconnaissances et essais géotechniques, et de i'imagerie SASW à Moyeuvre-Grande (57)

8. Bibliographie

ANTEA Lorraine (2000) - Synthèse des résultats des reconnaissances et essais géotechniques réalisés rue Saint-Maurice à Moyeuvre-Grande (57). Rapport ANTEA Lorraine no A20738lA.

Bemardie S. (2000) - Interprétation des images SASW en termes de comportement géomécanique. Application dans le bassin femfère lorrain : cas de Moyeuvre- Grande. Rapport d'avancement. Rapport BRGM/RP-50219-FR, 35 p.

Bitri A., Le Bégat S. and Baltassat J.M. (1998) - Shear wave velocity determination of soils from in-situ Rayleigh waves measurements. ~roc-4& Meeting EEGS, Barcelona, Spain, p. 503-506.

Grandjean G., Leparoux D., Bitri A., Baitassat J.M. (2000) - Imagene SASW du sous- sol urbain en présence de cavités souterraines superficielles (Moyeuvre, Lorraine). Rapport BRGM/RP-50209-FR, 29 p.

Hermann R.B. (1987) - Computer programs in seismology. Saint-Louis University, USA.

Sen M., Stoffa P.L. (1995) - Global optimization methods in geophysicai inversion. Advances in Exploration Geophysics, 4,294 p.


ANNEXE A

Synthèse des résultats


1 .l. Géologie

À partir de l'analyse des sondages géologiques et des vues photographiques des carottes, on peut dresser la coupe géologique qui montre la succession, de haut en bas :

sous un peu moins d'un mètre d'épaisseur de remblais routiers, des limons argileux brun-ocre sur une épaisseur de 5,3 - 5,4 m devenant de plus en plus argileux en profondeur.

de 5,3 - 5,4 m à 7,4 - 8,l m de profondeur, de l'argile brun à jaunâtre comprenant des débris et blocs calcaires ;

à partir de 7,4 - 8,l m de profondeur, des calcaires déstructurés (blocailles) ou fortement fissurés sur environ un mètre d'épaisseur, de moins en moins fissurés en fonction de la profondeur.

L'indice RQD' (Rock Quality Designation) calculé sur les échantillons calcaires prélevés à partir de 9,O m est égal à :

30-40 à 9-10 m de profondeur + forte densité des discontinuités ;

70 - 80 à 12 - 14 m de profondeur + moyenne à forte densité des discontinuités.

Notons que les fissures observées sur les échantillons carottés sont principalement présentes dans le plan horizontal, quelques discontinuités existant dans le plan vertical.

1.2. Comportement mécanique

1.2.1. Forages pressiornétriques

TERRAFOR, sous le contrôle d'ANTEA, a réalisé les travaux de sondages avec mesures des différents paramètres mécaniques, du 26 avril au 04 mai 2000.

Lors de la réalisation des sondages géologiques, des essais pressiométnques ont été réalisés et parall'element sur les sondages destructifslcarottés, les paramètres d'avancement de la foration ont été enregistrés (cf. annexe B).

Les essais pressiométriques font ressortir quatre famiiles de caractéristiques mécaniques différentes :

X des longueurs de carotte de longueur 2 10 cm 1 RQD=lOOx longueur de la passe de sondage


Les limons argilo-sableux de surface Cjusqu'à 2 m de profondeur) :

- Pl compris entre 0,13 et 0,43 MPa ; - Em compris entre 1,l et 6,6 MPa ; - Em/Pl compris entre 8,5 et 15,3.

Ces matériaux possèdent de mauvaises caractéristiques mécaniques et sont normalement consolidés. Les vitesses d'avancement dans ces limons superîïciels peuvent être supérieures à 300 m/h à environ 1 m de profondeur montrant ainsi que ces matériaux sont localement déconsolidés à ce niveau.

Les limons argileux de 2 m jusqu'à 5,3 - 5,4 m de profondeur :

- Pl compris entre 0,37 et 0,52 MPa ;

- Em compris entre 3,3 et 11 MPa ;

- E d 1 compris entre 6,3 et 20.

Ces matériaux possèdent des caractéristiques mécaniques moyennes à médiocres. En S2, à 3 m de profondeur, ces limons argileux sont sous-consolidés. Hormis ce cas, ces matériaux sont normalement consolidés à surconsolidés. Les vitesses d'avancement y sont relativement constantes, sauf en SC1 entre 3 et 4 m de profondeur (vitesse comprise entre 300 et 400 mis).

Les argiles avec des blocailles calcaires jusqu'à 7,4 - 8,l m de profondeur :

- Pl compris entre 2 et 2,7 MPa ;

- Em compris entre 35 et 65 MPa ;

- Em/P1 compris entre 25 et 30.

Ces matériaux possèdent de bonnes caractéristiques mécaniques, et sont sur-consolidés. Après un pic de la vitesse d'avancement en SC1 et SC3 à 6 m de profondeur, celle-ci décroît jusqu'au toit des calcaires, les matériaux étant de plus en plus consolidés. En SC2, la vitesse d'avancement relativement faible, reste constante puis diminue à environ 7,8 m de profondeur (blocs calcaires).

Les calcaires jusqu'à 10-1 1 m de profondeur (dernières mesures pressiométriques) :

- Pl compris entre 2,4 et 4,4 MPa ;

- Em compris entre 44 et 210 MPa ;

- EmPl r 20.

Ces matériaux possèdent de bonnes caractéristiques mécaniques et sont sur-consolidés. Dans les calcaires très fracturés, on trouve les valeurs les plus faibles (Em, Pi, EmiPi # 18,3).


1.2.2. Caractéristiques mécaniques en laboratoire des matériaux calcaires

Sur les échantillons calcaires, des mesures de contraintes/déformations sur 3 cycles de chargement/déchargement et les courbes de rupture réalisées par le laboratoire d'essais géomécaniques d'ANTEA ont permis de déterminer les caractéristiques mécaniques suivantes :

les modules de déformation E (MPa) ;

le coefficient de Poisson v ;

la résistance à la compression Rc (MPa).

Les courbes de contraintesldéformations et l'ensemble des résultats sont présentés en annexe C.

Pour les mesures de module de déformation, les résultats sont variables sur les 3 sondages. Tous cycles confondus, E est compris entre 4 100 MPa et 61 900 MPa, les valeurs étant constantes ou augmentant en suivant les 3cycles de chargement/ déchargement.

Les valeurs de modules de déformation sont plus élevées dans les calcaires prélevés entre 10,20 et 10,80 m qu'entre 12,8 et 14,5 m (à ces niveaux, les matériaux sont donc plus déformables).

Les coefficients de Poisson mesurés sont aussi très variables de SC1 à SC3, les valeurs étant comprises entre 0,07 et 0,48.

Les résistances à la compression varient de 20,6 MPa à 43,7 MPa.

Les niveaux d'eau relevés dans les piézomètres PZ1, PZ2 et PZ3 (installés sur les sondages destructifs I carottés SC 1, SC2, SC3) le 10 mai 2000 étaient de :

8,54 m/TN en PZ1 (cote tête 181,26 m NGF) ;

9,91 m/TN en PZ3 (cote tête 180,69 m NGF).

Le niveau d'eau mesuré dans les calcaires varie entre 170,64 et 172,72 m NGF.

3. CARACTÉRISTIQUES EN LABORATOIRE

Sur les matériaux argileux prélevés entre 4,80 et 5,60 m (cotes où la vitesse d'avancement à la foration est quasi identique sur les 3 sondages destructifs : entre 30 et 90 mih) :

la masse volumique p est comprise entre 1,92 et 1,97 g/m3 ;


la masse volumique sèche pd est comprise entre 1,52 et 135 g/m3 ;

la teneur en eau naturelle W est comprise entre 27 et 38,5 % ;

la limite de liquidité WL est comprise entre 3 8 3 % et 45,5 % ;

l'indice de plasticité Ip est compris entre 14 et 37.

L'indice de consistance Ic définit la consistance du sol.

Ic =WL .WAp, compris entre 0,19 (SP 1) et O,%-0,88 (SP3, SP2).

En Spl, les matériaux prélevés (forte teneur en eau) sont de consistance pâteuse alors qu'en SP2 et SP3, les argiles prélevées sont mi-dures.

4. CARACTÉRISTIQUES GÉOPHYSIQUES

4.1. Vitesses de propagation des ondes de compression et de cisaillement

D'une manière générale, les vitesses de propagation des ondes mesurées tous les mètres sur les matériaux calcaires décroissent légèrement quand la profondeur augmente.

Les vitesses de propagation des ondes :

de compression (Vp), sont comprises entre 2 000 et 3 690 m/s ;

* de cisaillement (Vs), soiit comprises entre 1 180 et 2 290 m/s.

De telles valeurs de vitesses de propagation des ondes de compression correspondent à des matériaux moyennement compacts.

L'ensemble des résultats est présenté en annexe C.

4.2. Diagraphies

EGS a réalisé des diagraphies, sous contrôle d'ANTEA, dans les sondages SC1, SC2 et SC3 Ic 03 mai 2000. Les mesures réalisées dans chaque sondage sont du type :

gamma naturel * détermination de la radioactivité naturelle des matériaux ;

gamma gamma proche et lointain + détermination de la densité des matériaux ;

conductivité * détermination de la teneur en eau des terrains.

La mesure de la radioactivité naturelle montre que les terrains sont très argileux en surface (forte radioactivité naturelle), celle-ci diminuant avec la profondeur.

Dans les niveaux correspondant aux marno-calcaires, la radioactivité est faible et constante.


La mesure gamma gamma permet de définir la densité des terrains en profondeur. Ainsi, il apparaît que les terrains sont relativement décomprimés dans les trois premiers mètres, les densités restant faibles dans les niveaux argileux sous-jacents. La densité augmente dans les matériaux argilo-calcaires et devient élevée et homogène dans les calcaires.

Enfin, la mesure de la conductivité nous montre que les terrains sont très conducteurs jusqu'à 4,30 - 5,00 m de profondeur, cette conductivité diminuant dans les formations marno-calcaires.

Dans les niveaux correspondant aux calcaires, les matériaux sont homogènes et peu conducteurs.


ANNEXE B

Résultats des analyses et des essais réalisés par le laboratoire d'essais géomécaniques

dJANTEA


RRGM -. .-... MOYEUVREANDE (57)

RECONNAISSANCE GEOTECHNIQUE Tableau de résultats d'essais en laboratoire

Sondage SC1

LEGENDE : P : pd : W: WL: IP : VP: VS : El : E2 : E3 : RC :

masse volumique humide (C) masse volumiaue sèche ( C) teneur en eau a réception (c) limite de liquidité indice de plasticité vitesse de propagation des ondes de compression vitesse de ~rooaaation des ondes de cisaillement module de'dèiormation cycle 1 module de déformation cvcle 2 module de déformation cicle 3 résistance a la compression uniaxiale

Commentakn. En abscisse sur les courbes de comoression monoaxiale. il faut lire déformation axiale .. - .- ~

Par ai.leurs les essais do resistance en compressron monoaxiale ont suwz les essars de deiormaoziite La dorerminalion oe le deformat!on axiale a la rupture doit tenir comple de la déformal.on axiale aneinre a la fin de l'essai de deformabilrté et de celle mesuree au cours de I'essar de compressron monoaxiale


BRGM MOYEUVREANDE (57)


Sondage SC2

LEGENDE : P : masse volumique humide (C) pd : masse volumique skche (C) W : teneur en eau à réception (C) WL: limite de liquidité IP : indice de plasticité VP : vitesse de propagation des ondes de compression VS : vitesse de propagation des ondes de cisaillement E l : module de déformation cycle 1 E2 : module de déformation cycle 2 E3 : module de déformation cycle 3 RC : résistance a la compression uniaxiale Commentaire. En abscisse sur les courbes de compression monoaxiale, il fauflire déformation axiale. Par ailleurs, les essais de résistance en compression monoaxiale ont suivi les essais de dbformabilité. La détermination de la dbformation axiale à la rupture doit tenir compte da la ddfomation axiale atteinte a la fin de l'essai de ddfomabilite et de celle mesurée au cours de i'essai de compression monoaxiale.


BRGM MOYEUVREANDE (57)


Sondage SC3

LEGENDE : P: masse volumique humide (C) pd : masse volumique sèche (C) W: teneur en eau a réception (C) WL: limite de liquidité IP : indice de plasticité VP : vitesse de propagation des ondes de compression VS : vitesse de propagation des ondes de cisaillement E l : module de défornation cycle 1 EZ : module de défomlation cycle 2 E3 : module de défornation cvcie 3 RC : résistance a la compression uniaxiale Commentaire. En abscisse sur les courbes de compression monoaxlaie. il faut lire déformation axiale. Par ailieurs. les essais de résistance en compression monoaxiale ont suivi les essais de défomabilifé. La détermination de la déformation axiale a la rupture doit tenir compte de la deformation axiale aiteinte à la fin de l'essai de déforrnablllt6 et de ceMe mesurée au cours de l'essai de compression monoaxiaie.

Reconnaissances et essais géotechniques, et de rimagerie SASW à Moyeuvre-Grande (57)

----

. ...- ---- . .. . ..

MOYEUVREGRANDE Profondeur : 10.68 110.80m

Déformation (%)

RC = 37.1 MPa

(*) D'après les recommandations de la norme ANSllASTM D2938.79

Reconnaissances et essais géotechniques, et de I'irnagerie SASW à Moyeuvre-Grande (57)

MOYEUVREGWNDE 14.W 1 14.50 m

= 4100 MPa. Nu= 0.07 entre [ 0.032 % et 0.084 %1 et [ 1.8 MPa et 4.0 MPal = 5817 MPa. Nu= 0.09 entre [0.064 % et 0.143 %1 et [ 2.3 MPa et 6.9 MPal = 6634 MPa, Nu= 0.13 entre [ 0.124 %'.et 0.219 $1 et [ 4.7 MPa et 10.8 MPa]


----.

ECHANTILLON : SC2

MOYEUYRE GRANDE 10.20 1 10.30 m


A-

. -p. - .......... . . - . . - .--. ~ - . .-

I ESSAI DE COMPRESSION MONOAXIALE (3 I

-.-- -.

ANTER - - ............. -.-. - .. - b,UI-*I.T-Ym-d.-vm"

ECHANTILLON : SC2

AFFAIRE NACPW0142

LABORATOIRE D'ESSAIS GEOMECANIQUES Direction stockages / Service Essais et Mesures

Site : MOYEUVRE GRliNDE Profondeur : 10.20 / 10.30 rn Sandage: sc2 Date de prélevernent : Nature : Calcaire gris beiae Dimensions (mm) : H=101.3.D=50

Projet : M~YEUVREGRANDE

Client : BRGM Etude : MOYEUVRE GRANDE

40 - Schéma de la rupture de

35 -- ml - 30 --

2 $ 25

--

E E 20

-- m - .S 15 - m ...

10 --

5 --

Opérateur : C. POINCLOU Date de i'essai : 13.1uin.W Controleur : J.F. HEITZ

l

O 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

Déformation (5)

RC= 36.8 MPa

(+) D'après les recommandations de la norme ANSl/ASTM 02938.79

Rapport n' 1 1 Page ANTEIZ B.P. 6119 45061 ORLEANS CEDEX 2 FRANCE. Tel :(33 )38 64 30 40. Fax(33) 38 64 30 16


. -. -- ---

ECHANTILLON : SC2

MOYEWRE GWINDE 13.30 / 13.50 rn


MOYEUYREGRANDE Profondeur : 13.301 13.50 rn Sondage: SC2 Nature : calcaire brun

OBSERVATIONS;

RC= 40.8 MPa


- -- -- _ - . . . - .... ~ ..-- ---

~ ..

iite : MOIEUVRE GRANDE iondage : sc3 la tu ie : caicairegrir beige

ANTiZh ;z-L.h..,--w-

ECHANTILLON : SC3

AFFAIRE NACPOOO142

LABORATOIRE D'ESSAIS GEOMECANIQUES Direction Stockages / Service Essais et Mesures

Profondeur : 10.33 / 10.43 m Date de prélèvement : Dimensions (mm) : H=101.7.D=50

Projet : MOYEUVRE GRANDE Client: BRGM Etude : MOYEURE GRANDE

ESSAI D E DEFORMABILITE MONOAXIALE (*)

.O.OZ .0.01 O 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

DEFORMATION TWNSVERSALE (%) DEFORMATION LONGITUDINALE (%)

IBSERVATIONS:

Operateur : C. POINCLOU Date de I'essai : 9 Jun 2000 Contraleur : J.F. HElTZ

:^= 64615 UPa. NJ= 0.26 enirc [ 0.097 ob ct 0.013 1.) ei [ 5.2 MPa el 8.8 MPa] .^= 58130 UPa. NJ= O 26 entre [ O 012 3 et O 030 %]et [ 8 5 MPa er 188 MPa: ."= 61936 UPa. Nu- 0.25 enire [ O 02< % et 0.048 %] er [ 15 7 N'a ci 30.2 MPal

.) D'après les recommandations de la norme ANSIIASTM D2938-79 =) E=modvle de déformation. Nii=caefficient de POISSON

Lapport no 1 IPaae ANTEA B.P. 6119 45061 ORLEANS CEDEX 2 FRANCE - Tel :(33 )38 €4 30 40. Fax(33) 3 64 30 16


-. . . . -- --- . .~~ .-.-.

ECHANTILLON : SC3

MOYEUVRE GRANDE 12.80 112.90 rn

BSERVATIONS:

-= 4420 MPa, Nu= 0.48 entre [0.067 % et 0.107 %]et [2.1 MPa et 3.9 MPa] -= 6177 MPa. Nu= 0.41 entre [0.104% et 0.157 %]et [3.6 MPa et 6.9 MPa] -= 7292 MPa, Nu= 0.42 entre [ 0.156 et 0.246 %]et [ 6.5 MPa et 13.3 MPal


-- . - .... ..- ....... --

..--p.

I ESSAI DE COMPRESSION MONOAXIALE (*)

........ ..- . p..-- ..

ANTER . hrr*i-d.YTrn."rnk.d.m*p44

I ECHANTILLON : SC3

AFFAIRE NACPOOOI42

LABORATOIRE D'ESSAIS GEOMECANIQUES Direction Stockages I Selvice Essais et Mesures

Site : MOYEUVREGRANDE Profondeur : 12.80 112.90m

Sondage: sc3 Date de prélèvement : Nature : calsaireocrerouilie Dimensions (mm) : H=~OO.O=SO

Projet : MOYEUVRE GRANDE Client : BRGM Etude : MOYEUVREGRANDE

" T Schéma de la rupnire de Iléprouvene

$ 15 E /' c a, g'-i .- - , L 10 -

+

6 5.-

O 7 O / 0.05 0.1 Déformation 0.15 0.2 (%) 0.25 Fm 0.3 0.35 I

Opérateur : C. POINCLOU Date de i'essai : 13iuin.00 Controleur : J.F. HElTZ

I RC; 21.2 MPa

0 D'après les recommandations d e la norme ANSI/ASTM ~72938-79 I Rapport no 1 IPace

ANTE4 B.F. 6119 45061 ORLWNS CEDEX 2 FRANCE - Tel :<33 )38 64 30 4 0 . F a x 0 3 38 64 30 16


ANNEXE C

Résultats des forages de reconnaissance réalisés du 26 avril 2000 au 04 mai 2000

Valeurs pressiométriques Paramètres d'avancement de la foration

Reconnaissances et essais géotechniques, et de rimagerie SASW à Moyeuvre-Grande (57)

TERRAFOR i:.:i. : 27/04/00 i .

-: , : - : : 1/50

STTE : MOYEUVRE-GRANDE 1 I


I T SONDAGE PRESSIOMETRIQUE MENARD '73 1 E x o l o l t a t l o n C o n f o r m e a l a Norme NF P 91-110

DOSSIER : 149/2000 SONDAGE S 1 i SITE : 57 - MOYEUVRE GRANCE - Rue Sain t Maur ice

Profondeur de l a Nappe (m /T .N . i = 8.5 Y 1


l A TERRAFoR S I T E : MDYEUVRE-GRANDE


A TE"i~ h R SITE : 57 - MOYEUVRE

1 Date : 03/05/00

SONDAGE PRESSIOMETRIQUE MENARD Exoloitation conforme a l a Norme NF P 94-110

DOSSIER : 149/2000 SONDAGE S 2 GRANDE - Rue Saint Maurice

Profondeur de la Nappe (m1T.N.I = 8.5 C'


i " :;,:-: . . 27/04/00 : . . . 1/50 i ; A TERRAFOR SITE : MoYEuvRE-GRANDE ! l

II I /


ANNEXE D

Résultats de diagraphies


Pour le compte de : Antéa Lorraine.

À la demande de : Antéa Lorraine.

Niveau zéro le sol.

1 .l. Mesures gamma naturel

Quatre zones peuvent être définies de haut en bas dans ces logs. Les profondeurs respectives des trois sondages sont ensuite reprises dans un tableau récapitulatif.

- Zone A : les valeurs gamma ray sont très fortes (260 api) définissant des terrains très argileux et baissent régulièrement (60 à 80 api).

- Zone B : les valeurs remontent brusquement (100 à 120 api) puis stagnent. Une baisse importante et régulière est ensuite enregistrée (50 à 70 api).

- Zone C : le gamma ray reste globalement constant (60 à 80 api) puis chute fortement (40 à 50 api).

- Zone D : les courbes augmentent ensuite bmsquement (60 à 80 api) puis stagnent.

1.2. Mesures gamma-gamma proche et lointaine

Zone A Zone B Zone C Zone D Niveau d'eau

Les mesures de densité se calquent sur les zones déterminées en gamma ray. Les profondeurs des différentes zones ainsi que les cotes des niveaux d'eau sont reprises dans un tableau récapitulatif ci-dessus.

- Zone A : en limite de log. Zone très fortement décomprimée voire même cavée (sauf pour Scl).

SC1 0,OO + 2,50

2,5000 + 6,20 6,2000 + 9,90

9,9000 +? 9,OO

- Zone B : débute par la zone décomprimée puis poursuit par des densités globalement homogènes mais très faibles.

- Zone C : les mesures de densité augmentent régulièrement pour aboutir à des valeurs correctes. Au centre de cette zone, une augmentation bnitde des densités a été enregistrée.

SC2 0,0000 -+ 2,40 2,4000 + 5,60 5,6000 + 10,lO

10,1000 + ? 6,OO

- Zone D : les mesures de la zone D sont globalement fortes et homogènes.

SC3 0,OO + 2,70 2,70 + 6,OO 6,OO -+ 10,OO

10,OO + ? 10,50


1.3. Mesures de la conductivité des terrains

Trois ensembles peuvent être définis dans ces sondages qui ne se corroborent pas avec les données précédentes, mais décrivent des terrains plus ou moins propices à contenir de l'eau. Les différentes profondeurs sont reprises dans un tableau récapitulatif.

- Zone 1 : terrains globalement réguliers avec une zone hétérogène au milieu. Terrains très conducteurs.

- Zone 2 : terrains de moins en moins conducteurs.

- Zone 3 : terrains homogènes et réguliers très peu conducteurs.

SC3 0,OO -t 4,90 4,90 -+ 6,20

6,20 + ?

Zone 1 Zone 2 Zone 3

SC1 0,OO 3 5,OO 5,OO -+ 7,30

7,30 + ?

SC2 0,OO + 4,30 4,30 + 5,60

5,60 + ?


FORAGE NP SC1 LE 03 MAI 2000

SITE/PROJET MOYEUYRE/ CITE CUREL

COMMEWAIRES GR, GG a INDUCTION. REF: &sol European GeophysicalSewices


FORAGE W SC2 LE 03 MAI 2000

SITE/PROJET MOYEUVRE/CITECUREL

COMMENTAIRES GR,GG~~INDUCTION.REF:~~SO~ Europenn Geophysical Sewices


FOR4GEND SC3 LE 03 MAI 2000

SITEIPROJET MOYEUVRE/ClTE CUREL

COMMENAIRES GR, GG dlNDUCTION. RER: Iesol European Geophysical Services

BRGM SERVICE AMÉNAGEMENT ET RISQUES NATURELS

Unité Auscultation reconnaissance, su~eillance BP 6009 - 45060 Orléans cedex 2 - France -Tel. : 33 (02) 38 64 34 34

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