CONSOLIDATION UNIDIMENSIONNELLE DE TERZAGHI

Depuis les premiers travaux de Frontard (1914), Terzaghi (1923) et Biot (1941), la consolidation des argiles a toujours suscité l’intérêt des mécaniciens des sols, notamment à partir des années 1960, qui virent un développement important dans la construction d’ouvrages géotechniques en présence de sols argileux et en particulier les réseaux routiers, autoroutiers et de chemins de fer, l’aménagement hydraulique et hydroélectrique, les ouvrages d’irrigation et de contrôle des crues et les installations portuaires et aéroportuaires. Les massifs de sols se déforment sous les charges qui leur sont appliquées. Mais ces déformations peuvent être très diverses : dans certains sites célèbres, elles ont pris une ampleur spectaculaire, comme à Pise, Venise ou Mexico (Magnan 2000). Ailleurs, elles sont beaucoup plus faibles, mais restent une source de désordre dans les ouvrages. Quelques centimètres de tassement différentiel peuvent fissurer une maison à la structure trop rigide. Il faut donc dans tous les cas s’en préoccuper. Le premier exemple (figure 1.2) montre les amplitudes des tassements mesurés sur une section d’autoroute de 30km de longueur, construite dans le nord de l’Allemagne à travers une plaine côtière alluvionnaire où l’épaisseur des sols compressibles (argiles et tourbes) atteint 30 mètres.

Différentes techniques de construction ont été utilisées, pour obtenir l’essentiel des tassements avant la mise en service de l’autoroute. Néanmoins, les tassements différés ont atteint 50 centimètres par endroits. de remblais qui tassent et les points durs que constituent les ouvrages d’art fondés par l’intermédiaire de pieux sur le substratum indéformable. Les amplitudes métriques des tassements de cet exemple constituent une limite supérieure des tassements que l’on peut rencontrer dans les projets de mécanique des sols. Ces tassements se rencontrent essentiellement dans les projets routiers, où les contraintes de profil en long et de ville de Mexico est connue pour l’inclinaison de nombreux objets urbains généralement considérés comme des repères de verticalité dans les autres régions du monde : clochers d’églises, murs des maisons, lampadaires, etc. La carte schématique du centre de la ville de Mexico présentée sur la figure 1.3 permet de comprendre l’ampleur du problème : les tassements enregistrés au cours des 70 années écoulées de 1891 à 1966 ont atteints 8 mètres, avec des variations rapides dans certaines zones.

La figure 1.4 montre l’évolution des tassements de quatre repères : le monument de Charles IV, le jardin de l’Alameda, le palais de Mineria et la cathédrale. On note que la charge appliquée à la surface du sol ne constitue pas un facteur essentiel du tassement puisqu’un monument, un parc, un palais et une cathédrale ont des tassements très semblables : effectivement, les tassements de Mexico étaient dus principalement aux pompages effectués dans les nappes profondes pour l’alimentation en eau de la ville. L’arrêt des pompages a permis de ralentir l’évolution des tassements. d’un tunnel de métro dans les argiles raides de la ville de Francfort, en Allemagne, des bâtiments à ossature rigide en béton armé situés au-dessus du tunnel ont subi une fissuration horizontale et verticale, avec ouverture du joint entre les deux immeubles. Ces fissures millimétriques ont été provoquées par des tassements de la surface du sol à peine supérieurs : moins de 15mm au-dessus de l’axe du tunnel. Cet exemple, dont les ordres de grandeur sont très différents des deux précédents, illustre une fois encore le caractère varié des problèmes auxquels la mécanique des sols doit fournir des méthodes d’analyse et apporter des solutions. Indépendamment de toutes les méthodes de calcul des tassements, il est clair qu’éviter le problème en construisant des ouvrages et bâtiments plus déformables quand les sols le sont est une bonne idée.

Cet exemple présente l’analyse des tassements en surface induits par le creusement d’une galerie dans le cadre du projet du réseau métropolitain de la ville d’Alger. La zone d’étude s’insère dans la tranche superficielle de la ligne 1 (figure 1.6). Elle se situe entre la station Khelifa Boukhalfa et la station Mustapha. Le tunnel dans cette zone est à double voie. Il est de forme voûtée et à une section de 70m². Ce tronçon du tunnel, à faible couverture, évolue dans un massif marneux très plastique où les marnes forment un mur imperméable pour la nappe aquifère (Akchiche & Derriche 1990). La mesure du tassement au-dessus de la chambre a été réalisée à l’aide de l’installation de trois tassomètres T1 sur l’axe du tunnel, T2 à 5cm de l’axe du tunnel et T3 à 10cm de l’axe du tunnel (figure 1.7). Cette figure présente les mesures tassomètriques obtenues. Ces résultats montrent une évolution rapide des tassements avant l’arrivée du front de taille. Lorsque le front de taille se trouve sous le tassomètre, la pente du tassement est moins raide, la stabilisation s’installe avant l’éloignement du front de taille. On note que plus de 75% des tassements s’obtiennent avant le passage du front sous les tassomètres, ce qui traduit l’importance des déplacements du sol en avant du front de taille.