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7/24/2019 RFG 29 Pp 35-42 Blondeau
1/8
fouille
cloue
de
grande
profondeur
(usine
E.D.F.
de
Ferrires-sur-Arise)
BLONDEAU
Francis
Directeur
Gnral
Adjoint
TERRASOL*
LEDEUIL
Emile
Ingnieur
Principal
E.
D. F.
**
1.
INTRODUCTION
1.1. Description
des ouvrages
Le
site
de
Ferrires
se
houve
dans la
partie
centrale
du
dpartement
de
I'Arige,
I'amont
immdiat
de la
ville
de Foix.
La
chute
comprend
un
barrage
poids
en
bton
de
40
m
de
hauteur, une
galerie
de 4,7
km
arrivant
une
usine
semi-entercee,
objet
de
cette
tude.
Sur
une
terrasse alluvio-glaciaire,
une
altitude
de
409
m recouvrant
un
substratum rocheux
oscillant
ene
407
et
403. la
fouille
de I'usine
raliser
descend
la cote
383 et localement
377,
c'est--dire
30
m
environ
(fig.
1).
1.2.
Description
gologique
Les
sondages effectus
indiquent
qu'en
rive
gauche
se
trouve
un ancien lit
ayant
surcreus
le
bed-rock
jusqu'
une
cote
393,
I'usine
est
donc
implante
sur
un
plateau
de
schistes
palozorques
noirs
assez fortement
broys.
Ces
schistes
sont recouverts
d'un
mlange
d'alluvions
et de
moraines
glacires
comportant
de
gros
blocs
de
granite.
La
cote
moyenne
de
I'Arige
devant
I'usine
est
de
391,
pouvant
monter
394
(crue
dcennale)
ou
mme
400
en
crue
millnale
du
projet.
La
prsence
du
lit
ancien
limite
donc
la
hauteur
pizomtrique
la
hauteur
de I'Arige.
Le
substratum
schisteux
peut
tre
considr
comme
tanche,
aux
fissures
prs.
1.3.
Choix des
principes
de
fouilles
Dans
les
moraines
la
fouille
est
descendue
en talus
1
pour
1
jusqu'
une
risberme
de
3
m
situe la
cote
400
(fis.
2).
Dans
les
schistes
l'conomie
du
projet
prvoit
une
fouille
verticale
et
des
btons
de
soutnement
classi-
ques.
*
52,
quai de
Dion-Bouton, 92806
Puteaux.
**
Rgion d'Equipement Alpes-Marseille,
140, avenue Viton,
B.P. 560, 13401
Marseille.
-
7/24/2019 RFG 29 Pp 35-42 Blondeau
2/8
36
N"
29
Fig. 1. Coupe
de
l'usine
de
Ferrires-sur-Arige.
REVUE
FRANAISE
DE
GEOTECHNIOUE
afin
que
la
fouille
passe
stabilit
de
I'ensemble.
'aspect
trs broy
du
matriau
schisteux,
la
qualit
d'ciasement
des
grains trs
variable
allant
jusqu'
l'crasement
entre
les
doigts
et les
plans
de schistosit
45o,
trs dfavorable
en
rive
gauche,
obligent
un
clouage
de
la
totalit
des
parois.
La
fouille devant
tre draine
en
surface,
uD
voile
d'injection
est
ralis
tout
autour
entre
10
et 15
m de
distance
de
I'usine et
jusqu'
la
cote 370
(voile
mono-linaire
avec
3
m d'espacement
et injections
en
quinconce).
La
fouille
est
ralis,e
par
passes
successives
de 2
m
afin
d'viter
tout
chafaudage
pour
les ancrages
et
garantir la
stabilit
court
terme.
La
premire
passe
de
2
m consiste
methe
en
uvre
une
pouhe
de
ceinture
en
bton
arm
formant
un
angle
avec
un
retour
de
1,40
m. Les
phases
suivantes
de
2 m
reoivent,
avant
toute
continuation,
un rseau de drai-
nage
par
forages
et
rouleaux
drainant
en surface,
dgt
untug"t
dcrits ci-aprs,
un
treillis soud
et
10
cnn de
bton
projet.
L'excavation
par phases
de
2
m est
pr,cde
par
un
pr-dcoupage
du
rocher
(espacement
0,40
m,
cordon
de
70
S
dans un
tou
de
diamhe
A
64
mm)
.
Ce
pr-dcupage
est
fait sur
10
m maximum
de
profon-
deur.
Le
gros
diamtre
garantissant 15 cm
de
dviation
maximum,
il a t
ncessaire
de dcaler
le
plan
de
pr,-dcoupage
de
0,60
m
pour
la
deuxime
phase
faite
partir
de
390.
Pour
I'abattage,
les
trous
(espacement
2,50
m,
profon-
deur 2,50
m)
ne sont chargs
que
sur
le
mtre
du
fond
avec
1,5
kg
d'explosif.
L'arnve
des
conduites
forces
@
5
m
excute
en
sous-terrain
est
r,alise
par
des
anneaux
en bton
Le
plan
de fouille
permet
un
chantier
tournant
abattage,
chargement,
ancrages,
drainages,
bton
pro-
jet,
et
un
rythme
de
2
m
par
semaine
a
t
pratiquement
soutenu.
2. JUSTIFICATION
2.L Contexte
gotechnique relatif
au
clouage
Les
schistes
palozoiQues
constituant
le
matriau
d'en-
vironnement
de
la
fouille
de
I'usine
ont,
cet
endroit,
un
pendage
de
45
environ,
de
la
rive
gauche
vers
la
rive droite
(fig.
2).
Les
parois
de
la fouille
sont
de ce
fait
hs
dissymti-
ques
si
I'on
considre
le point de vue du
soutnement
methe
en
uvre.
Aucun
essai
gotechnique
n'tant disponible
pour
le
dimensionnem-ent
du
clouage,
nous
nous
sommes
cals
sur
I'observation
d'un
petit
glissement
survenu
lors
d'un
pr-terrassement
pour
le
pont
sur
le
CD8
en
dcernbre
1981
(fig.
3).
Ce
glissement typique
d'un
glissement banc sur
banc dans
un
schiste,
nous
a
men
prendre
comrne
caractristiques
du
matriau:
Y
_
20 kN/m3
arm
ancrs
dans
le
rocher
juste
devant
sans
risquer
la
C-0
0:45"
dansleplan
C
-
40
kPa
0
-
45" dans
la
La valeur
de
la
cohsion
prise
en
ment
arbitraire
dans
le cas
prsent.
de
schistosit
masse
compte
est
totale-
Ceci
n'est
pas
fus
-
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3/8
REVUE
FRANAIsE DE corecHNrouE N" 29
Fig.
2. Vue
schmatique
des
les
schisfes
au
l'usine.
37
q
*--_--F-''
LLUV\ONS
io*ot*tt
'-
'-
i
I
\./
/4..
,
L
\
Fig.
3a.
G/issement
survenu
dans
voisinage
de la fouille
de
PALEOZOIQUES
il
II
ll
tl
II
\l
r
\
-t
i
i
terrassernen
Fig.
3b.
Dtail de la rupture.
-
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4/8
38
gnant
car,
pour
le talus
rive
gauche
qui
est
le
plus
critique, les surfaces
de
rupture cohcident
avec
les
plans
de
schistosit,
o
la
cohsion
est
prise
nulle.
Comme on
I'a indiqu
prcdemment,
un
cran
d'tanchit
avait
t
mis en
place
I'extrieur de la
fouille afin d'viter
un
ventuel
traitement d'intercep-
tion
cies
cheminements
d'eau
conhadictoire avec l'exis-
tence
des
drains
prvus
en
parement
de
la fouille
et
excuts
tous
les
2
m
au
fur
et
mesure de
I'avance
des
terrassements.
De
ce
fait,
aucune
pression
interstitielle
n'a
t
prlrse
en
compte dans
les calculs.
2.2. Logiciel
TALREN
Le logiciel de calcul est
le
programme
TALREN
(Talus
Renforcs)
mis
au
point par
TERRASOL, dont
on
rappelle
ici
les
principales
caractristiques.
Le
calcul
est
un
calcul
la
rupture
le
long
d'une
surface de
rupture
potenti
elle
(plan,
cercle,
autre
courbe...
)
traverse
par
les
renforcements : barres
pas-
sives, tirants
prcontraints
(fig.
4).
P
mox
REVUE FRANA|SE
DE COTECHNTOUE
2.2.2. Frottement
T,.,
o:
T,.,r
_
B.r,a.Lu
avec:
B diamtre
L. longueur
de rupture
rs
frottement unitaire
limite
F
frottement
limite
par
mhe linaire
de barre
2.2.3.
Raction
normale
sol-barres: il
faut vrifier
que
I'effort
de cisaillement
mobilisable dans
I'inclusion
peut
tre
quilibr
par
la
raction
du sol.
Si
I'on
assimile
I'inclusion
un
pieu
soumis
des
efforts
transversaux,
on dmontre
que
l'effort
hanchant
maxi-
mal
mobilisable
dans
l'inclusion
suppose
infiniment
longue
par
rapport
la
longueur
de
transfert est:
N"
29
sol-barres:
il
faut
vnfier
que
:
_
F.L.
de
l'inclusion
d'inclusion
en
arrire
de la
surface
,T'
B(
O
l:-P*u*
2
avec:
B
diamtre
de
I'inclusion
(,
o
longueur
de
transfert
^+1421
VkF
EI rigidit
hansversale
de l'inclusion
krB module
de
raction
horizontale sol-clou
p*.*
raction
latrale
mobilise
par
le
sol,
que
I'on
prend
en
gnral
,gale
la
pression
de
fluage
pressiomtrique
2.2.4. Rsistance
au
cisaillement
du
sol: on
vihe
eu,
le long de
la
surface
de
rupture,
les contraintes de
cisaillement au
sein du sol sont
infrieures
la
rsistance
au
cisaillement
de
celui-ci:
T
avec:
C
cohsion
o
contrainte
norrnale
O
angle
de frottement
interne
Les
coefficients
de scurit
sont appliqus
aux diff-
rents constituants
du mur
clou
:
So/;
Selon
les cas,
on adopte
F,
:
1,3 1,5
en rduisant
la
rsistance
par:
tgO*
Pmox
Fig. 4. Paramfres
utiliss
pour
la
prise
en
compte
des
renforcements
dans
le
logiciel
TALREN.
Quahe
critres sont
vifier:
2.2"7.
Rsistance
de Ia barre:
les
contraintes
dans
I'acier
doivent
tre infrieures
aux contraintes
maxi-
males
rnobilisables:
s'il est fait abstraction
du cisaillement sol-barre,
on
vifie
que
I'effort de traction
T,.,
est
tel
que
T.,
(
o"
x
S
(o"
limite
lastique
de
I'acier,
S section
de
la
bane)
;
si
I'on
souhaite
prendre
en
compte traction
et
cisaillement,
un
calcul
bas
sur le
principe
du travail
madmal
permet
de dterminer
les
valeurs
de
la
taction
T,., et du cisaillement
T. mobilisables
en
fonction
de
I'angle
a
que
fait
la
surface
de
rupture
avec I'inclusion.
/
Lo
/
C*_
-
tgQ
F,
Renforcement:
La
traction
de service
T,., est
limite une
la
haction
limite
lastique
Tc
par:
TTG
n
FR
:'"''
n
3
trp_Tou
2
selon
le
cas
(provisoire
ou
dfinitif).
Interaction
sol
-rent'
orcement
Le frottement
limite
sol-barre
est
affect
par
le
pro-
gramme
du
mme coefficient
de
scurit
que
la
rsistance
au
cisaillement
du
sol.
Lorsque
le
cisaillement
est
pris
en compte,
la
raction
normale sol-barre,
limite
la
pression
de
fluage
pr,
n'est
pas
affecte
de
coefficient
de
scurit.
fraction de
-
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5/8
REVUE FRANAIsE
DE
corecHNtour
N"
29
On
notera
que
cette faon
de
procder
cumule
les
coefficients
de
scurit
et
qu'il
y
aurait norrnalement
lieu
de les modifier
dans
le
sens d'une rduction
si
l'on
admettait
une
approche moins
conservahice.
Le
programme
TALREN
utilise
deux
mthodes
de
calcul
:
bishop simplifie
en
rupture
circulaire,
perturbations
en rupture non
circulaire.
2.3. Hypothses
propres
Ferrires
Dans
le
cas
prsent,
nous n'avons
pris
en
compte
que
la
traction des barres,
sans cisaillement.
Le
frottement
sol-barre tait
dfini
par
sa
valeur
limite :
rh*
_
350
kPa
dduites
des abaques
de
Bustamante
et
Gianeselli
(fig.
5)
pour
p(
compris
entre
4 et
5 MPa
et confirm,e
par les
observations faites
par
TERRASOL
sur
diff-
rents
sites de clouage intressant
des matriaux
frot-
tants
plus
de 45'.
Une surcharge de 50 kPa
simule
les
engins
de manu-
tention.
En rive
gauche
les talus
de
moraine
taient
repousss
une
quinzaine
de mhes de la
fouille
et
4
ou
5 m
en
rive
droite. Leur
prsence
n'affectait
pas
a
priori
la
stabilit
gnrale
de
la fouille
dont la hauteur
pratique,
en zone
courante. tait ainsi
ramen,e
17
m.
D
r
-
',',
CIOUS
pOUf
C=O
-
Clous
pour
C
=4O
kPo
2.4.
Dimensionnement du clouage
Un
premier
dimensionnement
fait
avec des
inclusions
de
relativement forte
capacit
(Tc
-
300
600 kN
selon
les
endroits) a
abouti
au
schma de
clouage
prsent,
figure
6. Sur
cette figure
les clous en
traits
pleins
correspondent
au
profil
pique
de
la
rive
droite.
L'extension
en
pointills
correspond
la rive
gauche
o
le
pendage
est
dfavorable.
Fig.5.
Extrait
des
Gianeselli relatifs
au
abaques
de
Bustamante-
frottement
sol
-i
ncl usi
on.
+
++
-'
/
-''
-/-
./'+
+
-..'
//
/-
//
1.62
1.62
--+
i
/
-
////
1/
++
6=45"
C
=
O dons le
plon
de
schistosit
C
=
40
kPo
dons lo
mosse
Fig. 6.
-
Premier
schma
la fouille
de
clouage envisag
pour
de
I'usine.
I
9,
{tos
eo)
I
-/
/a/
aFl-ttt
-1
I
Pg
(
tos Po)
TG
=
600kN
382,@
-
7/24/2019 RFG 29 Pp 35-42 Blondeau
6/8
S
,sm'm,'
#
Sg,*,e,m
N" 29
Fig.
7.
Schma
de
clouage effectivement
retenu.
REVUE
FRANA|SE DE GEOTECHNTOUE
Le
maillage auquel
aboutissait
ce
premier parti
tait
de
6 mt
par
clou.
A
la
demande
d'E.D.F.
qui
souhaitait
methe en uvre
des clous
de
plus
faible
capacit
et
plus
longs,
un
maillage
plus
dense
a t tudi
;
les barres retenues
taient des aciers
HA:
A
32mm Tc-338kN
A
25mm Tc_206kN
travaillant aux
213 de la limite
lastique.
Le
coefficient
de scurit
du
sol a
t rduit
F
-
1,3.
Le
schma
de
clouage correspondant
apparat figure
7
.
La
densit
du maillage
est double de la
prcdente.
On notera
que
le
calcul conduit, comme
pratiquement
toujours
en
pareil
cas, une
longueur
de
clous
relativement faible en tte. L'on sait maintenant
par
expnence, et le cas
de
Ferrires a contribu
cette
rfledon,
que
ces
longueurs thoriques
sont
trop
courtes et
qu'en pratique
les
deux
premiers
lits
de
clous devraient avoir
une
longueur se rapprochant de
la
hauteur du talus dfinitif. Ceci
pelrnet
de
constituer
une
sorte
de
dalle
qui
limite tus
sensiblement
les
mouvements de dcompression
en
surface,
renvoyant
ainsi
en
profondeur
les
dformations
horizontales
n,-
cessaires
la mise
en
traction des clous.
Les
tirants
mentionns
en
rive
gauche
ont t ajouts
la
suite
de I'incident
dvelopp
au
point
3.
2.5.
Rflexions sur le
scellement
En
pratique,
les barres
ont
t
places
dans
des
forages
@
56
ffiffi,
conduisant
une rsistance thori-
que
de
scellement:
f
Un
essai
d'arrachement
(fig.
8) a t
fait
sur une
des
barres
en
place
(Q
32
mm
;
Tc
_
338
kN
;
L
-
6
m).
La
barre
s'est
rompue
au filetage de la tte
pour
une
Fig.
8.
Schma
de l'essai
d'arrachement
pratiqu
in
situ.
tuaction de
334
kN. La rsistance
au scellement tait
donc
telle
que:
f
'6
f > 56
kN/ml
Cette
valeur
est
proche
de
la
valeur
thorique
de
calcul.
Il
aurait
cependant t intressant d'obtenir
la
valeur
limite
de
I'adhrence
en
testant
une
longueur de
scellement
plus
courte
(2
m
par
exemple).
3.
L'INCIDENT
Le dispositif d'auscultation
prvu pour
le suivi
de la
fouille
et
indispensable
une
bonne
scurit
ne
ft
install
qu'avec
un certain retard,
alors
que
la
fouille
-
7/24/2019 RFG 29 Pp 35-42 Blondeau
7/8
REVUE
FRANAIsE
DE
corecHNtouE
RIVE GAUCHE
Niveou
4OO
NGF
N"
29
41
REPERE I
REPERE
3
REPERE
5
Niveou
4OO
NGF
L-
Pendoge moyen du
L
=
9rn
schiste
//
tl
,/t ,It
ili
.7
ttl
/
Coie
otteinte lors de
/
H/g
__LttDf:
Ls
=12m
ironf
RIVE
DROITE
l'opporitionde
lofissur.
-;:::
]'L=
5r
rtlt
-:=T
fOOf,lf
F.____-
REPERE
9
Fig.
9.
lmplantation
du
dispositif
d'auscultation
par
topomtrie
sur le
couronnement
de
la fouitte.
atteignait
la cote
392. Il
tait constitu
de 9
points
sur
la
poutre
de
ceinture viss
partir
de deux
pilliers
(fig.9).
L'excavation
s'tait
droule
sans
problmes
jusqu'alors.
A
peine
les
premires
mesures
effecfu es, une
fissure
apparut
en rive
gauche
une
quinzaine
de
mhes
en
arrire du
bord de la fouille
(fig.
10)
accompagne
de
craquements.
L'extmit
libre
de
la
poutre
s'est
dplace
de 5 mm
vers la
fouille : repre
1
(fig.
11).
Bien
que
thoriquement
il
n'y
avait
pas
craindre
de
dsordre
majeur
la
suite de cet
u
incident,,,
il
fut
immdiatement
dcid de
:
reboucher
la fissure
au mieux et
de favoriser
l'coulement
des
eaux en
surface
afin
d'viter
toute
mise en
charge de la fissure
;
assurer
un
complment de
stabilit
du
massif
par
mise en
place
de 10 tirants
dans
la
fouille
la
cote
393 environ,
plus
4
tirants
pour
accrocher
le
massif
sifu sur la
plate-forme.
Les
tirants
font
1
000
kN en
service,
20
m
de
long
dont
12
m scells.
Les
ttes
sont relies
par
une lieme
i:_-:l:--.
L=
5
ou 6m
HA25mm
F----_-
L=7ou9m HA$32mm
Fig.
10.
-
Coupe de
la
fouille
lors
de
I'apparition
de
la fissure
en arrire
de
la
voie
de
grue.
de
continuit
en
H.
E. B. 300
bloque
par
bton
au
radier.
Les
terrassements
se
sont
poursuivis
sans
aucun
incident
jusqu'
la fin
de
cette
phase
de
chantier.
4. AUSCULTATION
La figure
11
montre
l'volution
observs
depuis les
deux
piliers.
des
dplacements
4
5
6
400
390
3BO
25
TIRS A PLEINE FOUILLE
t982
Evolution
des
de fouille
lors
TRUCTION
DE
I
USINE
0
,rroa
I
'
Fig.
11.
principaux
tmoins
des
terrassements.
Le
dplacement
maximum
mesur
en
extrmit
de
poutre
(repre
1)
a t de
25 mm
aprs
mise
en
place
de
I'auscultation
;
il
convient
d'y
ajouter
le
dplacement
antrieur
qui
a
pu
te
de I'ordre
de
8
10
mm la
fouille
faisant
environ
8 m
au moment
des
premires
mesures.
Cela conduit
un
dplacement
total
de
I'ordre
de
35 mm,
soit 2%o
de la hauteur
de
la
fouille.
La
stabilisation
des
mouvements
est
atteinte
pratique-
ment
la
fin de
la
priode
de terrassement,
dbut
octobre L982, sauf
pour
le
repre
9
qui
subit
un
dplacement
d'environ
1 mm
par
mois
jusqu'
la
Piliers
de
visee
-
7/24/2019 RFG 29 Pp 35-42 Blondeau
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