PENTES INSTABLES ET OUVRAGES LINEAIRES

PENTES INSTABLES ET OUVRAGES LINEAIRESDETECTION, INSTRUMENTATION ET CARTOGRAPHIE

LE CAS PARTICULIER DE L’AUTOROUTE DU PORT D’ORAN

J. Angel Rodriguez FrancoGéologue

Master Ingénierie GéologiquePhiprima Ingeniería Consultants

Luis M. Sopeña MañasDr. Ingénieur de Chaussées

École Nationale Supérieure Prof. Ingénieur Géotechniciendes Travaux Publics (ENSTP) Université Polytechnique de MadridAlger, le 06 Mai 2018

PENTES ET ZONES INSTABLES : LA GRANDE MENACE POUR LES OUVRAGES LINEAIRES

Vue Des travaux de réparation

Glissement transrationnelle de terrain causée par la saturation élevée du sol et un support insuffisant du déblai affectant une autoroute (Taiwan, mai 2010)

Glissement rotationnel dans le P.K. 93 de l'autoroute entre Tijuana et Ensenada, Baja California, Mexique (décembre 2013). Photographie: Agencia Reforma

Détachement de roches route LV-9124, P.K. 5. Lleida, Espagne (15 avril 2018)

Glissement sur la route N-330, Coll de Monrepós. Huesca, Espagne (13 Avril 2018).

PROBLEMES D’INSTABILITE EN PENTES

PRÉVENTIONDETECTION, ETUDE ET CARACTERISATION

PHASE 1: GRAND ESCALEEtude générale du couloir: documentation cartographie préliminaire

Cartes géologiquesCartes de risques: glissement, sismicité, inondations, etc.Photographie aérienne

Étude de antécédents. Carte géologique régionale.Analyse préliminaire des risques géologiques

ÉTUDE DE LA CARTE GÉOLOGIQUE RÉGIONALE

Étude de photographie aérienne du couloir à travers lequel court une disposition d'autoroute.Étude de la présence de glissements de terrain sur le trajet d'un ouvrage linéaire.

Côte d'Oran (Algérie)

ÉTUDE PHOTOGRAMETRIQUE ……. S’il y a des photografies

ÉTUDE DE PHOTOGRAPHIE AÉRIENNE

Schéma du principe de base du DInSAR et de la relation déplacement de la terre -changements dans la phase du signal radar (García López-Davalillo, J.C. 2014).

Les techniques DInSAR permettent de détecter et de surveiller à distance, les déplacements de la surface du terrain dans de grandes zones à haute résolution spatiale. Seulement applicable pour les mouvements lents.

DINSAR TECHNIQUE(DIFFERENTIAL LNTERFEROMETRIC SYNTHETIC APERTURE RADAR)

TOPOGRAPHIE GRANDE ÉCHELLE

TELEDETECTION OPTIQUE LIDAR

Technique de télédétection optique LIDAR: Schéma des équipements embarqués et des équipements au sol

LIDAR (détection et télémétrie de la lumière) est une technique de télédétection optique qui utilise la lumière laser pour obtenir un échantillon dense de la surface terrestre et produire des mesures précises de X, Y et Z. C'est une alternative économique pour les techniques topographiques traditionnelles comme la photogrammétrie. LIDAR produit des nuages de points massifs qui peuvent être gérés, visualisés, analysés et partagés à l'aide d'ArcGIS. Les données sont obtenues par des véhicules aériens ou terrestres, ou un trépied fixe, où se trouve un scanner laser, un système GPS (système de positionnement global) et un système de navigation inertielle (INS). Un système INS mesure la rotation, l'inclinaison et le cap du système LIDAR.

RÉSULTATS DE L'AUSCULTATION D'UNE VERSANT À TRAVERS LIDAR

Dans cet exemple, des déplacements de plage métrique sont observés entre deux lectures successives entre 2009 et 2010

PHASE 2a: PETITE ÉCHELLEReconnaissance géologique et géotechnique de détail

Techniques:

- Inspection du terrain

- Sondages mécaniques

- Techniques géophysiques

- Essais du laboratoire

Analyse structurale d'une masse rocheuse. Exemple d'une station géomécanique d'affleurement rocheux.Mesure de l'orientation des discontinuités, espacement, continuité, rugosité, ouverture, présence deremplissage, présence d'eau, résistance, classification géomécanique de la masse rocheuse, etc.

STATION GÉOMÉCANIQUE D'AFFLEUREMENT ROCHEUX

MACHINE DE FORAGE

BOÎTES D'ÉCHANTILLONS OBTENUES DU FORAGE

Exécution de sondages pour la recherche sur le terrain, effectuer des recherches in situ et l'obtention d'échantillons pour des essais au laboratoire

SONDAGES CAROTÉES

Équipement de lecture. Menard pressiométriques

EQUIPEMENT PRESIOMETRIQUE MÉNARD

Sonde pressiométrique

SONDAGES PRESSIOMÉTRIQUES

Résultats obtenus à partir du profil de tomographie sismique et électrique (AutorouteHacine-Mascara) . Nous avons détecté des glissements de terrain et des zones de fracture.

PROSPECTION GÉOPHYSIQUE: TOMOGRAPHIE SISMIQUE ET TOMOGRAPHIE ÉLECTRIQUE

PHASE 2b: PETITE ÉCHELLEInstrumentation et auscultation zones instables

Techniques:

- Inclinométrie: á petite échelle/detaillé

- Topographie: á petite échelle- Stations topographiques intégrales automatiques

Préparation des tubes inclinomètriques sur siteCoupe schématiquede l’i li o t e

AUSCULTATION PAR INCLINOMÉTRES

Sur une échelle de détail, l'auscultation des pentes est généralement réalisée à l'aide d'inclinomètres. Des tubes inclinomètriques en aluminium (70mm) sont introduits dans le trou de forage et sont placés au sein du massif de sol de telle faço u’u e des deux ext it s o thogo ales d’aus ultatio de la so de o espo de à la di e tio du plus g a d d pla e e t p visi le. Ap s i je tio d’u oulis o stitu de i e t et de e to ite da s l’espa e a ulai e se situa t e t e les tu es et les pa ois du fo age, l’ouv age est alo s pa a hev pa la o fe tio d’u assif e to ai si u’u e t te de p ote tio u ie d’u ade as.

Surface de rupture

principale

Tube inclinométrique

Réalisation d'une lecture inclinométrique (auscultation) et résultat obtenu à partir des lectures successives faites

Surface de rupture

secondaire

AUCULTATION PAR INCLINOMETRES

Il existe d'autres variétés d'inclinomètres plus avancées (TRIVEC) qui mesurent simultanément les mouvements horizontalement et verticalement, agissant comme un inclinomètre et un extensomètre (micromètre). Les tubes inclinométriques ont dans ce cas des joints tout les mètres, capables de déformer et de mesurer les mouvements verticaux

TRIVEC: Equipement de mesure TRIVEC: tubes inclinométriques avec joints coulissants tout les mètres

ÉQUIPEMENT TRIVEC

MESURE DES DEPLACEMENTS DANS 3 AXES (X, Y, Z)INCLINOMÉTRIE PLUS DÉPLACEMENTS VERTICAUX

Par la topographie de surface, aux mesures avec GPS ou à la station totale (de fonctionnement manuel ou automatisé), une pente instable peut être suivie en effectuant des relevés périodiques dans des références préalablement installées en surface. Les mouvements X, Y et Z de chaque point de référence peuvent être mesurés

STATION TOPOGRAPHIQUE TOTALE ROBOTISÉE

Lecture automatique programmable des points ou des cibles de référence

Station totale robotisée: exemple d'installation, détail de la station totale et prisme de mesure à installer sur le flanc de la versant objet d'étude

AUSCULTATION TOPOGRAPHIQUE G.P.S.

Déplacement X-Y Déplacement Z

Résultat de l'intégration de lectures topographiques successives dans une versant: carte de mouvement du terrain, distinguant des secteurs d'activité différents

OBJECTIF DE BASE DE LA CARTOGRAPHIE GÉOLOGIQUE-GÉOTEHNIQUE DE DÉTAIL

Vue en plantProfil longitudinaleSections transversales

Types d'instabilités

Cartographie des zones instables dans une région. Typologie des instabilités et de la vitesse de déplacement (obtenues par des techniques DINSAR Differential lnterferometric Synthetic Aperture Radar)

CARTOGRAPHIE DES ZONES INSTABLES

Cartographie des glissements de terrain sur un tronçon d'autoroute en Espagne.Modification de la trace pour minimiser les risques

CARTOGRAPHIE DES GLISSEMENTS DE TERRAIN

TRACE INITIAL

TRACE FINAL

UN EXEMPLE D’UNE ROUTE AU SUD DE L’ESPAGNE

GRAND GLISSEMENT QUI AFFECTAI AUSSI UNE ZONE D’HABITANTS

Fissures dans la chaussée liée à la superficie critique de rupture

Pied de la pente instable joint à la mer

Fissure de la maison affectée par l’i sta ilit de la pente

Fissures de la maison affectée par l’i sta ilit de la pente

Déformations inclinomètriques définissant la localisation de rupture

Déformation inclinomètriques définissant la localisation de la superficie de rupture

Cartographie zones instables Masse glissante

Actions pour la stabilisation du glissement

Pantallas de pilotes de doble fila

Anclajes de 160 tn

Pantalla de micropilotes

RÉSUMÉ ET CONCLUSIONSLes instabilités de pente génèrent de grand problèmes dans les ouvrages linéaires (routes,autoroutes, chemin de fer, etc.)

Le problème doit être abordé depuis le début du projet, afin d’ vite des maux plusgrands. PRÉVENTION

La cartographie géologique-géotechnique est un outil essentiel dans ce type deproblèmes.

On doit effectuer des campagnes de reconnaissance avec les moyens et dispositifsnécessaires.

L’i st u e tatio et auscultation des mouvements de terrain sont un outil fondamental.

Les plus importants d’eux sont les systèmes topographiques de suivi et les inclinomètres.

Une bonne identification et définition de l’i sta ilit détaillé (typologie, géométrie,causes) est essentiel pour la prévention ou le projet des actions nécessaires.

Ces techniques constituent un méthode totalement scientifique et académique pourétudier les instabilités de pentes natureles et talus

CONSIDERATIONS SPECIFIQUES POUR LES OUVRAGES LINEAIRES

Tracé (plant, profil)Les changements dans le tracé, en minimisant la longueur affectée, et diminuant la hauteur des remblais, sontun outil essentiel dans ce type de problèmes.

Ils ne sont pas la solution totale, mais une amélioration substantielle à la position de départ.

Structures (Viaducs)Structures type Viaduc et similaires sur les pentes instables génèrent de grands problèmes liées à sa fondation.

On doit exécuter des protection des fondations à base de pieux o écrans profonds.

Possibles alternatives:Changer les portées des travées, déplaçant les fondations aux zones stables.Changer les structures hyperstatiques par isostatiques.

Ouvrages de terrassements (Remblais, Déblais)Remblais et déblais sont moins sensibles aux mouvements que les structures. Les mouvements induits parl’instabilité pourrions être réparés plus facilement.

Un plan de conservation approprié doit être mis en place pour la réparation urgente des incidents pouvant survenir.

Très important: mettre en place une campagne d’instrumentation et auscultation ( phase de projet etpostérieur).

LIAISON AUTOROUTIERE RELIANT LE PORT D’ORAN A L’AUTOROUTE EST-OUEST SUR 24 KM1ère TRANCHE SUR 8 KM

PROBLEMES GEOTECHNIQUES AFFECTANT LES PILES 7, 8 ET 16 DU VIADUC

DESCRIPTION GENERALE

GLISSEMENT 1: PILES 7 ET 8 AFFECTEES DIRECTEMENT

GLISSEMENT 2: PILE 16 AFFECTEE

TYPE DE GLISSEMENTS: PENTE NATURELLE INSTABLEGRANDE MASSE DE TERRAIN QUI GLISSE SUR UNE BANDE TRONÇON DE CONTACT ARGILEUX TRES MODIFIE SUR LEQUEL LES EAUX PHREATIQUES INFILTREES SE CONSERVENT

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ZONES INITIALES DE GLISSEMENT

Pile 6Pile 7 Pile 8

Pile16

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Glissement 1

Glissement 2

GLISSEMENT 1

42

GLISSEMENT 2

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Nouvelles Données Inclinométriquesqui permettent la

ide tificatio d’u e autre grande masse glissanteet la geometrie detaillé

des masses 1 et 2

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45

SITUATION DES NOUVEAUX INCLINOMÈTRES

Localisation des nouveaux inclinomètres installés entre les P.K. 5+350 et5+950

Localisation des nouveaux inclinomètres installés entre les P.K. 5+950 et 6+400

Glissement 1

Glissement 2

Glissement 0

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I-10

Mouvement a 47 m V= 0,64 mm/j

INCSUPP-12

Mouvement a 49,5 m V= 0,18 mm/j

INCSUPP-17

Mouvement a 61 m V= 0,29 mm/jINCSUPP-20

Mouvement a 31 m V= 0,35mm/j

Exemples de lectures

inclinométriquesdans le

Glissement 0

INCSUPP-04

Mouvement a 30 m V= 0,12 mm/jMouvement a 27 m, V= 0,48 mm/j

I-6

ZONES DES GLISSEMENTS DETERMINES SUR LE LONG DU TRACE

Sondages Inclinometriques

Glissement 1

Glissement 0

Nouveau Glissement 0

Le NEZ

ZONES DES GLISSEMENTS DETERMINES SUR LE LONG DU TRACE

Sondages Inclinometriques

Glissement 1

Glissement 0

Glissement 0. Profondeur et vitesse de mouvement

Profondeur 30 m,V=0,12-0,48 mm/j

Profondeur 45-61m,V=0,10-0,30 mm/j

Profondeur 30-47 mV=0,35-0,64 mm/j

BUTÉE

EXCAVATION AU SOMMET

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GLISSEMENT 1: DE GRAVES PROBELEMES ASSOCIÉS

GLISSEMENT 1 ALTERNATIVE 1 BUTÉE + EXCAVATION SOMMET

50

51

GLISSEMENT 1

Masse instable

PILE 6PILE 9

Zone très proche du glissement

GLISSEMENT 1 ALTERNATIVE 3 ÉLIMINATION DES PILES7 ET 8 Pont à haubans

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53

L'alternative finale est celle qui a les plus grands avantages et qui s'adapte le mieux aux conditions du terrain

Aspects perti e ts de l’Alter ative fi ale

Glissement 0

Glissement 1

Déblai

Remblai

Viaduc

6%

Butée

Glissement 0 Glissement 1

Remblai

Déblai

6%

Déblais et remblais de

faible hauteurRemblai de18 m H max

Terrain stableGlissement 2

P.K. 5+280 P.K. 5+750 P.K. 5+980

Très important: Les solutions pour la protection des pieux des fondations des piles dans les masses

glissantes ont besoin de beaucoup d’élé e ts structurels pieux de gra d

diamètre, etc.)

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2-3 cm

Figure 11: déplacements (m) – modèle global Facteur d’a plificatio = x

Figure 12: moments flexionnel sur les pieux (kNm)

PROPOSITION COLLESELLI & pIngénierie Géotechnique

Octobre 2017

Enclos de pieux autour des fondations du viaduc en terrain glissant

Exemple d’u enceinte de pieux pour la protection d’u viaduc dans un chemin de fer à grande vitesse en Espagne

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50-60 métres d'épaisseur

50 m

GLISSEMENT 0L’importance de l’épaisseur de la masse glissante ne permet pas

les fondations de piles du viaduc

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ConclusionsL’étude détaillé réalisée des asses glissa tes a per it l’évaluatio des

glissements de terrain et des alternatives du tracé pour résoudre les problèmes

initiales les plus importants.Mais la mailleur solution et toujors la

prévention

MERCI POUR VOTRE ATTENTION

Analyse du

thème spécifique du « NEZ »

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Tracé déplacé proposé Yüksel Proje – Makyol novembre 2017

ESPACE AUTOUR DU NEZ

GLISSEMENT - 1GLISSEMENT - 2

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LA SAILLIE OU LE NEZ

PILE 10 viaduc actuel Base de vie

Pila 6 viaduc actuel

Vue de la saillie rocheuse de la falaise depuis la Base de Vie vers le PK inférieur. On observe

l’état de détérioration comme conséquence du procès d’instabilité

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AVRIL 2017BCS Prf. Sopeña

LE NEZ

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Liste des lectures successives des inclinomètres INCSUPP-04 et I-6 où on observe le déplacement du terrain à des profondeurs de 30 et 27 m respectivement.

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Modèle d’instabilité observé

Glissement général qui a

provoqué le réajustement

rigide durant son mouvement

Vue de la saillie de la falaise

vers le PK croissant

Vue de la saillie de la falaise

vers le PK décroissant

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INTERPRÉTATION

Probable glissement profond qui affecterait beaucoup le « Nez » et la falaiseDerrière.

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