BRGM

B. R. G. M.

Agence Régionale des Antilles

E. M. A. G.

ATELIERS RELAIS DE DOTHEMARE LES ABYMES - GUADELOUPE

Etude géotechnique d'aménagement

Par J.L. FOUCHER

RAPPORT R 31014 ANT 4S 90

MAI- 1990

Ville des Abymes S.E.M.A.G. Etude géotechnique Ateliers relais de Dothémare d'aménagement

RESUME

Rapport R30 ANT 4S 90 MAI 1990

La SEMAG maître d'oeuvre d'opération pour la ville des Aby­mes a confié à l'agence régionale des Antilles du B.R.G.M. la réalisation de l'étude géotechnique pour les ateliers re­lais et le village artisanal de Dothémare (2 sites).

Deux natures de formation géologique sont rencontrées, les argiles rouges-bariolées (d'origine volcanique) et les argi­les altérées, organiques et compressibles situées dans les dépressions dues aux ravines.

Dans les terrains en place (argiles rouges-bariolées) la ca­pacité portante est de 2 bar (zone ZL1) et de 2,6 bar (zone ZL2) .

Dans les zones dépressionnaires des ravines, un remblai de 5 m sera nécessaire qui engendrera des tassements de l'ordre de 20 cm.

L'implantation des ouvrages est recommandé en dehors des zo­nes dépressionnaires pour éviter les contraintes dues au tassement différentiel.

- Par JL FOUCHER

TABLE DES MATIERES

1

2

3 - NATURE DES RECONNAISSANCES ET RESULTATS

INTRODUCTION

CONTEXTE

3.1- Pénétromètre dynamique léger 3.2 - Pénétromètre statique lourd 3.3 - Puits à la pelle 3.4 - Essais en laboratoire

4 - INTERPRETATION

4.1 - Capacité portante 4.2 - Tassement 4.3- Synthèse et recommandations

5 - CONCLUSION

FIGURES DANS LE TEXTE

Figure 1 : plan de situation, échelle 1/25 000 è

Figure 2 : plan d'implantation des reconnaissances (Zone ZL1, échelle 1/500 è)

Figure 3 : plan d'implantation des reconnaissances (Zone ZL2, échelle 1/500 è)

ANNEXES

Annexe 1 : graphe des sondages au pénétromètre dynamique lé­ger, PD1 à PD4 . 4S ANT. 5956 et 5957

Annexe 2 : graphe des sondages au pénétromètre dynamique lourd, PSI à PS4 4S ANT. 5958 à 5961

Annexe 3 : résultats des essais en laboratoire 4S ANT. 5962 à 5964

I - INTRODUCTION Un ensemble de locaux à usage artisanal est envisagé à

Dothémare - Abymes.

Ces locaux se répartiront sur deux secteurs (cf figure 1) :

- le village artisanal, installé au Sud-Est de la clinique des Rosiers (ZL2) ;

- les ateliers relais et la zone artisanale à Dothémare (ZL1).

Les contraintes du terrain des ateliers relais (ZL1) sont importantes car le projet s'étend sur l'emprise de deux ravines ayant creusé un lit profond et altéré les terrains.

Pour préciser le comportement de cette zone et ses pos­sibilités d'aménagement, la SEMAG a confié à l'agence régio­nale des Antilles du BRGM la réalisation de la présente étu­de géotechnique.

II - CONTEXTE

Les formations géologiques rencontrées en surface sont des argiles d'altération, rouges, d'origine volcano-sédimentaire.

Dans ces formations (zone ZL1), les ravines ont taillé deux lits profonds (dénivelle 4 m) et engendré une accélé­ration de l'altération par la présence permanente d'eau.

D'autre part, ce réseau hydrographique a permis le dé­pôt et la création de couche argilo-tourbeuse en surface.

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Ill - NATURE DES RECONNAISSANCES EFFECTUEES ET RESULTATS

3.1 - Pénétromètre dynamique léger

Dans les zones peu accessibles et généralement compres­sibles, quatre sondages au pénétromètre dynamique ont été effectués.

Ces quatre sondages ont été implantés dans la zone ZL1 (Ateliers relais Dothémare) et pour 3 d'entre eux dans le lit de la ravine, sondages PD2, PD3 et PD4 (cf plan d'im­plantation) .

Les valeurs de résistance de pointe Rp ou qd sont com­prises (cf annexe lf graphe des sondages air pénétromètre dy­namique ) :

- PD1 (réalisé dans les argiles rouges en partie haute du terrain).

La résistance de pointe qd va en croissant rapidement de 24 bar en surface à plus de 100 bar à -2m/TN.

- PD2, PD3 et PD4.

Sur les 3 essais, la frange très altérée de surface (qd < 10 bar) a une puissance de l'ordre d'un mètre.

La résistance de pointe est variable suivant les essais et probablement suivant le degré d'altération dû à la ravi­ne. Nous retiendrons comme valeur représentative :

Pour PD2, -1,0 m à -5,0 m/TN qd moy =: 20 bar -5,0 m et au-delà qd moy = 30 bar

Pour PD3. -1,0 m à -3,0 m/TN qd moy = 20/25 bar -3,0 m à -5,0 m/TN qd moy =: 45 bar

Pour PD4, -1/0 m à -4,0 m/TN qd moy = 45 bar -4,0 m à -5,0 m/TN qd moy = 15 bar

Les graphes pénétrométriques (PD1 à PD4) sont en annexe 1.

3.2 - Pénétromètre statique lourd

Les sondages au pénétromètre statique lourd de type GOUDA 100 KN ont été menés sur les deux sites (cf figures 2 et 3) :

- 3 sondages pénétrométriques ; zone ZL1 (PSI,2 et 3) ; - 1 sondage pénétrométrique ; zone ZL2 (PS4).

L'ensemble des graphes pénétrométriques est en annexe 2.

3.2.1 - Zone ZL1.

Les 3 sondages ont été répartis sur le terrain en te­nant compte des deux natures géologiques de celui-ci (cf fi­gure 2) :

- formation volcano-sédimentaire argilisée rouge bario­lée (PS2).

La résistance de pointe qc augmente avec la profondeur, de 10 bar en surface à 36 bar vers -1,8 m/TN. Au delà, la résistance de pointe varie entre 30 et 40 bar. Le frottement latéral total Qst est important, compris entre 16 et 80 bar (chemise 150 cm2 + pointe 10 cm2).

L'essai a été stoppé vers -3 m/TN, la machine n'étant pas assez puissante pour descendre plus profondément ;

- formation de dépôt et d'altération, molle, compressi­ble et organique dans le lit de la ravine (PSI et PS3).

Les deux pénétromètres statiques ont été foncés dans le lit de la ravine. Les résistances de pointe q , sont faibles, comprises entre 2 et 20 bar sur des profondeurs importantes (plus de 6 m). Les résistances de pointe sont influencées par la présence probable d'un horizon saturé lié à la ravi­ne.

3.2.2 - Zone ZL2

Sur ce terrain, un sondage pénétrométrique (PS4) a été effectué (cf figure 3, plan d'implantation des reconnaissan­ces)

La résistance de pointe qc et le frottement latéral to­tal Q_t augmentent avec la profondeur, respectivement de 12 à 94 bar et de 22 à 120 bar. Le sondage a été stoppé à 4,6 m, la puissance maximale de la machine ayant été atteinte.

3.3 - Puits à la pelle

Sur l'ensemble des deux terrains, dix puits à la pelle mécanique ont été fouillés (cf figures 2 et 3/ plan d'im­plantation des reconnaissances, zone ZL1 et ZL2).

Les profondeurs exprimées s'entendent d'après le ter­rain naturel (TN) et ne correspondent pas à une altitude NGG.

3.3.1 - Zone ZL1

Les puits ont été excaves le 21 mai 1990 et sont au nombre de 8 (Tl à T8) pour la zone ZL1 (cf figure 2, plan d'implantation des reconnaissances). La coupe géologique est présentée ci-après :

• Puits Tl

-0,00 à -0,60 m/TN

-0,00 à -2,60 m/TN

Terre végétale, argile noirâtre orga­nique ; Argile bariolée ocre-rouge, gris.

I Puits T2

•0,00 à -i;70 m/TN

•1,70 à -2,40 m/TN

Argile tourbeuse molle noire, suinte­ment vers -0,70 m ; Argile marron beige (altération des argiles rouges bariolées).

• Puits T3

-0,00 à -0,20 m/TN -0,20 à -1,90 m/TN

-1,90 à -2,00 m/TN

Terre végétale ; Argile rouge bariolée - gris trace de scorie noire ; Argile bariolée rouge veinée gris.

I Puits T4

•0,00 à -0,60 m/TN

-0,60 à -2,80 m/TN

Tourbe argileuse grise avec trace d'argile rouge ; Argile gris-brun avec trace d'élé­ments organiques.

-*w. Figure 2 : plan d'implantation des reconnaissances

(Zone ZL1, échelle 1/500 ö)

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I Puits T5

•0,00 à -0,40 m/TN •0,40 à -2,80 m/TN

Terre végétale organique ; Argile bariolée rouge veiné gris-beige, suintement vers -1,80 m/TN.

• Puits T6

-0,00 à -0,40 m/TN -0,40 à -0,70 m/TN

-0,70 à -2,60 m/TN

Terre végétale et tourbe ; Argile brune/noire organique et tra­ce d'argile rouge ; Argile marron-gris plastique.

I Puits T7

•0,00 à -0,80 m/TN •0,80 à -2,80 m/TN

Terre végétale et tourbe argileuse Argile bariolée rouge veinée gris.

I Puits T8

•0,00 à -0,30 m/TN •0,30 à -1,00 m/TN •1,00 à -2,60 m/TN

Remblai de "tuf" calcaire ; Terre végétale brune ; Argile bariolée rouge veinée beige.

3. 3.2 - Zone ZL2

Deux puits ont été réalisés sur cette zone (cf figure 3, plan de situation des reconnaissances).

I Puits T9

-0,00 à -0,30 m/TN

-0,30 à -2,70 m/TN

Remblai de "tuf" calcaire et terre végétale ; Argile beige marron avec trace noi­râtre (structure minérale identifia­ble) .

I Puits T10

•0,00 à -0,40 m/TN •0,40 à -2,60 m/TN

Terre végétale ; Argile bariolée brun-rouge tachetée gris.

3.4 - Essais en laboratoire

Sur des échantillons intacts prélevés dans les puits, les essais en laboratoire suivants ont été menés :

• Essai d'identification

- teneur en eau - poids spécifique - limite d'Atterberg - granulométrie.

• Essai de compressibilité à l'oedomètre.

Les argiles appartiennent à la classe Lt.

6

IV - INTERPRETATION

4.1 - Capacité Portante

Les calculs menés ci-après sont conformes au D.T.U 13.11, fondations superficielles.

4.1.1 - Zone ZL1, partie haute (hors ravine)

Les essais PD1 et PS2 seront retenus afin de déterminer les caractéristiques de ces argiles rouges bariolées en pla­ce.

La contrainte de calcul ultime qu s'exprime :

. pour PD1 qu = qd

5

. pour PS2 qu = kc qce is + D

Hypothèses :

D = encastrement = 0,50 m/TN =1,7 T/m2

ig = charge verticale = 1 m B = largeur semelle filante = 1 m kc = 0,31

Soit :

qu = 30 =6,0 bar (PD1) 5

qu = 0,31 x 27 + 0,08 = 8,3 bar (PS2)

La contrainte de calcul g retenue sera :

q = qu mini = 2,1 bar 2

Les tassements différentiels étant négligeables.

NB : La contrainte de calcul utilisée pour les vérifications aux ELU (Etats Limites Ultimes) ne doit pas être confondue avec la contrainte admissible utilisée antérieurement avec les règles dites "aux contraintes admissibles" par exemple le BA 68. Cette contrainte admissible est plus faible que la contrainte de calcul.

La contrainte admissible qadm s'exprime :

Sadm # 9u 2'° b a r 3

4.1.2 - Zone ZLlf lit de la ravine

Dans cette zone qui appartient au lit de la ravine, cinq sondages pénétrométriques ont été exécutés : PSI, PS3, PD2, PD3 et PD4.

La capacité portante des terrains de surface est très faible, de l'ordre de 0,5 bar et sensible en fonction du ni­veau de la ravine. La compressibilité de ceux-ci est impor­tante, nous conseillons donc de venir curer les terrains les plus mous sur 1 m environ au moins d'après les sondages PD2, PD3, PD4 et PSI et jusqu'à 1,8 m à la conjonction des 2 ra­vines (PS3).

Pour les terrains sous-jacents, nous retiendrons une résistance de pointe q¿ (dynamique) moyenne de 20 bar et une résistance de pointe qce (statique) équivalente de 11,7 bar.

En terme de portance, la contrainte de calcul q et la contrainte admissible qadm (cf § 4.1.1) s'expriment :

q = qd =2,0 bar (dynamique) 5x2

q = kc qce is + D = 0,35 x 11,7 + 0,17 = 2,1 bar (statique)

3adm ~ 1'3 b a r (dynamique) qacjm ~ 1,5 bar (statique)

Le tassement différentiel est négligé.

4.1.3 - Zone ZL2

Pour ce secteur homogène, le sondage au pénétromètre statique lourd PS4 sera considéré comme représentatif.

En reprenant les mêmes hypothèses que précédemment (cf § 4.1.1) :

qu = 0,31 x 24,5 + 0,08 = 7,6 bar

La contrainte de calcul q :

q = qu = 3.8 bar

Les tassements différentiels sont négligeables.-

La contrainte admissible q a ^

Sadm # % - D + D = 2'6 b a r

3

4.2 - Tassement

Le secteur présentant des risques de tassement est es­sentiellement situé dans le lit des ravines de la zone ZL1.

Nous étudierons deux hypothèses :

- avec curage de la ravine (1 à 2 m) ; - sans curage.

D'après les éléments du projet, ces ravines seront com­blées, après réalisation d'un émissaire puis remblayée jus­que vers l'altitude + 13 m NGG, soit un remblai de 5 m de haut.

4.2.1 - Stabilité au poinçonnement

La stabilité du poinçonnement d'un remblai de 5 m dans la ravine, sans curage préalable s'exprime :

( + 2 ) cu >= 1,5 D

avec cu ~ q ~ 4 T/m*1

= 1,7 T/nr* D = 5 m

d'où ( + 2 ) cu = 2,4 » 1,5 , le remblai est donc stable D

vis à vis du poinçonnement des couches sous jacentes.

4.2.2 - Tassement dans la ravine, sans curage

Les tassements primaires peuvent être estimés en utili­sant les résultats des essais oedométriques (cf annexe 3).

h = H (e - eQ) (1 + e0)

avec h = tassement primaire H = épaisseur compressible eQ =_ indice des vides initial _e = indice après chargement.

h = 2,6 (1,823 - 1.6) ~ 20 cm (ech T4) (1 + 1,823)

h = 3 (1.654 - 1.51) ~ 15 cm (1 + 1,654)

avec . surcharges remblai (5m) + bâtiment (2,5 T/mz) = 11 T/m2

. H = 2,6 m

L'amplitude des tassements n'est pas très importante. Certains facteurs dimensionnels et morphologiques peuvent réduire l'amplitude du tassement (répartition de contrainte, frettage latéral...) particulièrement dans la zone étroite du lit de la ravine.

4.2.3 - Tassement dans ravine, après curage

Le curage proposé, a pour but de purger les zones les plus altérées et compressibles de surface.

En reprenant les formules du § 4.2.2 et en diminuant l'épaisseur compressible de 1 à 2 m, l'amplitude des tasse­ments primaire est ramenée entre 5 et 10 cm.

Des tassements différentiels entre la zone remblayée (lit ravine) et les parties hautes du terrains (+ 13 m NGG) sont probables, avec une faible amplitude (5 cm environ). Cette contrainte ne nous semble pas compatible avec le pro­jet.

Nous recommandons donc de modifier le plan masse exis­tant afin que les bâtiments soient exclusivement fondés en dehors de l'emprise de la ravine.

Le tassement différentiel pourrait être diminué en pro­cédant au préchargement de la zone et en effectuant un suivi altimétrique. Les remblais complémentaires à mettre en oeu­vre seraient d'une épaisseur de 2 m et la durée prévision­nelle de consolidation (durée préchargement) d'au moins 6 mois.

4.3 - Synthèse - Recommandations

Dans les zones remblayées, un contrôle des tassements devra être mis en oeuvre par suivi altimétrique.

10

- Les émissaires de transport des eaux devront être de pré­férences implantés sur les flancs de la dépression de la ra­vine (dans les argiles rouges-bariolées) afin d'éviter les risques de tassement.

- Le plan masse devra être modifié afin que les bâtiments soient construits en dehors du lit de la ravine.

- Le décapage du terrain sera effectué pour atteindre les argiles rouges-bariolées.

- Les réseaux (eau, E.LI, EP, AEP) devront tenir compte des risques de tassement différentiel.

- Les remblais devront être compactés à 100 % de l'OPN.

11

V - CONCLUSION

Les terrains argileux d'origine vulcano-sédimentaire pourront supporter des bâtiments dont la capacité portante admissible sera de l'ordre de 2 bar dans les parties hautes de la zone ZLl et de 2.6 bar pour la zone ZL2.

Dans les zones dépressionnaires du lit des ravines (zo­ne ZLl) les tassements primaires obtenus pour une surcharge de 1,3 bar (5 m de remblai +2,5 T/m2 pour les bâtiments) va­rient entre 5/10 cm et 15/20 cm suivant qu'un curage de la ravine de 1 à 2 m est réalisé.

Quelle que soit la solution retenue, des tassements différentiels de faible amplitude (5/10 cm) sont probables. Cette situation ne nous semble pas compatible avec le pro­jet. Le plan masse devra être modifié afin d'implanter les ouvrages en dehors des dépressions créées par les ravines.

-12

A> N N E X E S

ANNEXE 1

Graphe des sondages au pénétromètre dynamique léger P D 1 à P D 4

- . .. - "" ¿S AT.T "5956 et 5957

B. R. G. M. Poids du mouton

P É N É T R O M È T R E D Y N A M I Q U E Hauteur de chute

Section d e la pointe

ESSAI n° PD1

0.7f cm

19,65cm»

ESSA.I n°?D2 Résis tance de pointe e n b a r s Résistance de pointe en bars

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ESSAI n°£D4 Résistance de pointe en bars

10 20 30 40 50 60 70 80

Poids du mouton : 3ùk

Hauteur de chute : 0,7¿Tcm

Section de la pointe : 1 9 , 6 5 c m '

ESSA.I* n° Résistance de pointe en bars

10 20 30 40 50 60 70

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BRGM -4S/ANT. 5960

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PENETRGMETRE STATIQUE TYPE GOUDA 10 T

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ANNEXE 3

Résultats des essais en laboratoire

I"., - - AS '¿NT '_. 556? d 596A

B. R. G. M . Service géologique des Antilles

ESSAI DE COMPRESSIBILITÉ PERMÉABILITÉ

Etude î)crta>»-* *-

Sondage * fo

Profondeur

Nature Q\«£«

Date^.cfe.qo RESULTATS

Indice des vides initial

Pression de consolidation

Indice de compression

Perméabilité pour e 0

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CJo (bars) = /^

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B. R. G. M . Service géologique des Antilles

ESSAI DE COMPRESSIBILITÉ PERMÉABILITÉ

Etude koTWeMAR£"

Sondage T ' H "

Profondeur A-Soi»~

Nature OAQ'.I^.

Dateo"V-C-9o RESULTATS

Indice des vides initial : e0 = A-'VL'i

Pression de consolidation : O 0 (bars) = o . S

Indice de compression : C c =o,t[\

Perméabilité pour e 0 : K (cm/s) =

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0 05 _ Ci

4S ANT 5963

D? 0 3 "H- M ns i. ) 1 - '• «_ b " 6 I 3 5 10

Pression normil« en k g / c m 2

B. R. G. M . Service géologique des Antilles

ESSAI DE COMPRESSIBILITÉ PERMÉABILITÉ

Etude I>oTVl£Meure-

Sondage " p ¿

Profondeur /\.y0 t~.

Nature ouuaVU

Date ^ . C - S o . " RESULTATS

Indice des vides initial : e0 =^'éf'it

Pression de consolidation : O 0 (bars) = © , • &

Indice de compression : C c — o>~m

Perméabilité pour e 0 : K (cm/s) =

Coefficient de perméabilité K 0 en cm/s«tunde 0.05 0 1

1 ~l-a . A-T° H

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-Pression normale en k g / c m 2

RESULTATS DES ESSAIS EN LABORATOIRE

REFERE DU S O N D A G E

PROFONDEUR DE PRELEVEMENT (m)

DESCRIPTION Matwre

CewWtir

Consistance

Qualificatif

CARACTERISTIQUES PHYSIQUES |. Teneur en «au naturell« W X

Poids spécifique apparent humide Y

Poids spécifique apparent tac Yd

Paid» spécifique daa grain« Ya

Granulométrle (%< » . M m m )

M 9

35

Umlte de liquidité LL

Limite de plasticité LP

Indice de plasticité IP

CLASSIFICATION L P C

CARACTERISTIQUES M E C A N I Q U E S Résistance au cltalllaniant (avara) Cuu

Frottamant íntarna (dicté») +v»)

• Resistance a la comptéealo* (tare) R«

COMPRESSIBILITE PERMCASfLITE Indice des vide« Initial e«

.Pression de consolidation (kart) O «

Coefficient de compression .1 Ce

Perméabilité pour a0 (cm/a) K

VITESSE DI CONSOLIDATION (cm«/s),,Cv

T2 1,50

argile

brune à beige

noy. dur, hde

organique

54,48

1,45

0,94

102

54 48

Lt

1.654

0.6 0.34

T4 T6 1,50

argile

brune noirâtre

moy. dur, hde

plastique

58,15

1.50

0,95

»

110

49 51

Lt

1

1.823

0.5 0.43

1,50

argile bariolée

T8 0,80

argile bariolée

"ouge brique, rouge o n que, nar.veines grise; marron

hde, compacte maoïe , tendre,

Dlastique

76,73

1.33

0.75

95

114

81 33

Lt

0,30 b

20°

hde, moy. dur

plastique

57,40

1,56

0.99

98

107

64 43

Lt

0.46 b

20.5°

. 1.762

1 1

0.38

T10 . 0,80

argile bariolée

rouge et gris rendre

hde

fraible, tendre

56.03

1,40

0.89

113

70 43

Lt

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B. R G. M. service géologique des Antilles

Etude

Dite

ANHEXe 2, ¿ S . ,AN1 596¿ BIS