Mécanique des sols classification des mouvements

CLASSIFICATION DES MOUVEMENTS

Nous avons, en introduction, évoqué des mouvements de type écroulement, coulée de boue, glissement de déblai ou remblai. Ce sont les différents aspects des mouvements de terrains que l’on peut classer en quatre classes distinctes (COLAS – PILOT 1976).

LES ECROULEMENTS

Ce sont des chutes soudaines (quelques secondes) de masses rocheuses importantes. Ils peuvent êtres dus à des causes internes au massif
– Dislocation d’une masse rocheuse diaclasée (Fig. 1) par altération interne ou accroissement de pressions interstitielles, par exemple.
– Glissements banc sur banc d’une masse rocheuse stratifiée (Fig. 2).
Sur l’autoroute Bayonne – Hendaye, un glissement analogue s’est produit en 1975 à la tranchée de déblai de Maritchou, nécessitant le terrassement de 100.000 m3 pour rétablir une pente de talus parallèle au pendage du flysch crétacé dans lequel il est taillé. Ils peuvent aussi provenir de phénomènes externes au massif rocheux :
– Écroulements de masses mises en surplomb par érosion ou dislocation de couches tendres sous jacentes

LES GLISSEMENTS

Ils affectent les matériaux meubles, de type sols, et sont généralement beaucoup plus lents que les écroulements (quelques heures). Ils seront développés dans la suite de cet exposé, aussi n’en donne-ton que les schémas élémentaires. Les glissements simples sont assimilables à des mouvements de type rotationnel ou plan. Glissements rotationnels Ils sont caractérisés par un basculement de la masse glissée (Fig. 5), le long d’une « surface de rupture » dont la forme est parfois assimilable à un cylindre à directrice circulaire, c’est le cas en particulier des ruptures de remblais sur sols mous et de déblais en sols homogènes. Ils se produisent lorsqu’existe une surface topographique pouvant guider une rupture plane : couche de caractéristiques médiocres, contact manteau d’altération – substratum (Fig. 6). On en verra une application dans le cas des versants naturels.

LES COULÉES

Elles sont dues à la mise en mouvement, généralement brutale, de masses de sol à l’état « liquide » qui, dans leur écoulement, peuvent transporter un débit solide important (rochers, troncs d’arbres, débris de constructions, etc.) dont l’impact sur les structures peut être désastreux. Nous avons cité les cas de Roquebilliéres et du Plateau d’Assy qui relèvent de ce type de mouvement. En France, les coulées se produisent essentiellement en montagne, souvent du fait d’une rencontre de matériaux ayant glissé et d’un courant de torrent. Notons que la fonte des neiges est favorable à la formation de coulées boueuses.

MOUVEMENTS DE FLUAGE

Par opposition aux mouvements précédents, localisés dans le temps et caractérisés par une zone de rupture nettement définie, les mouvements de fluage constituent la manifestation externe des déformations du sol dans sa masse. Ce sont des mouvements lents, de faible amplitude, qui se développement dans une zone dont les contours sont généralement difficiles à définir, tant en extension qu’en profondeur. Les cas de fluage pur (déformation sans modification des sollicitations extérieures) sont très rares et très délicats à mettre en évidence (BIAREZ – BOUCEK 1973). Par contre, de nombreux glissements d’ouvrages sont précédés de mouvements lents de fluage dont l’évolution provoque la rupture. C’est le cas de certains remblais construits sur versants (BLONDEAU – KHIZARDJIAN 1974). Parmi les mouvements précédemment décrits, nous allons développer les glissements, qui relèvent de la mécanique des sols et pour lesquels on dispose de théories et d’expériences suffisantes pour dimensionner la plupart des projets. La stabilité des talus rocheux fait l’objet de théories développées par ailleurs (Cf. cours mécanique des sols et des roches et cours d’option mécanique des roches).

ANALYSE DE STABILITÉ
CALCULS A LA RUPTURE

Classiquement, l’analyse de stabilité d’un talus se fait par des « calculs à la rupture », dans un espace à deux dimensions. Le talus (Fig. 8) est supposé infiniment long et la surface de rupture potentielle (S) est cylindrique. L’étude se fait pour une tranche de talus d’épaisseur unité.
Le calcul consiste à comparer les contraintes de cisaillement τ s’exerçant le long de S, à la résistance au cisaillement τmax du sol dont on admet un comportement rigide-plastique. On admet également que la rupture se produit simultanément en tout point de Le coefficient de sécurité F est défini par τ τ max=F F<1 = Le talus est stable le long de S F≥1 = Il y a possibilité de rupture le long de S .On cherche la surface (S) correspondant au coefficient de sécurité minimum, appelé coefficient de sécurité du talus.Il existe en réalité plusieurs dizaines de méthodes à la rupture. Elles présentent toutes des avantages et des inconvénients, tant théoriques que pratiques. Aucune n’est parfaite, dans la mesure où aucune ne tient compte de la déformabilité du sol. La confiance que l’on peut accorder à une méthode particulière est essentiellement fonction de l’expérience que l’on peut en avoir.
De façon plus précise, on ne peut dissocier les trois paramètres qui font la validité d’une analyse de stabilité : – type d’ouvrage calculé (déblai, remblai, versant naturel) – type d’appareil d’essai de sol utilisé (en laboratoire ou en place) – méthode de calcul retenue. C’est ainsi l’expérience qui, dans le cas des remblais sur sols compressibles (Cf. cours spécifique) a permis d’appliquer un paramètre correctif à la résistance au cisaillement, mesurée au scissomètre de chantier, introduite dans les calculs en rupture circulaire.