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Utilisation des matériaux d’excavation de tunnels dans le domaine routier Etat des connaissances actuelles. Recherche avec l'appui de l'OFROU. Institut des Sols, Roches et Fondations Prof. F. Descoeudres Laboratoire de mécanique des roches - PowerPoint PPT Presentation
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LAVOC - EPFLProf. A.-G. Dumont
LAVOC - EPFLProf. A.-G. Dumont
Utilisation des matériaux d’excavation de tunnels dans
le domaine routier
Etat des connaissances actuelles
LAVOC - EPFLProf. A.-G. Dumont
Recherche avec l'appui de l'OFROU
Institut des Sols, Roches et Fondations– Prof. F. Descoeudres Laboratoire de mécanique
des roches– Prof. A.-G. Dumont Laboratoire des voies de
circulation– Prof. A. Parriaux Laboratoire de géologie– Prof. L. Vulliet Laboratoire de mécanique des sols
M. Dysli, P. Robyr, M. Fontana, G. Franciosi
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Problématique
Nombreux projets de tunnels prévus – 50% des 200 km d'autoroute à construire– 80 millions de m3 sur 10 à 15 ans
Difficultés croissantes de mise en dépôt Restriction dans l'exploitation des carrières et
gravières Réduction des transports de matériaux par le
recyclage Application des principes du développement
durable
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La situation
Pas de méthodologie rationnelle mais des études au coup par coup
Un fort potentiel d'emploi dans des techniques routières (béton, enrobé, couches de fondation, remblais, etc)
Une éventuelle adaptation des méthodes d'excavation
LAVOC - EPFLProf. A.-G. Dumont
Quantité de matériaux recyclables
0.22
0.5
0.08
0.6
1.3
1.4
1.8
2
4
0 1 2 3 4
Millions de tonnes / an
Excavation de tunnels
Boues de lavage
Démolition de béton de ciment
Démolition de béton bitumineux
Démolition de routes
Démolition de ballast ferroviaire
Scories d'usines thermiques
Incinération des ordures ménagères
Verre usagé
Groupe de matériaux A : roches
Groupe de matériaux D : déchets industriels
Groupe de matériaux C : démolition ferroviaire
Groupe de matériaux B : démolition routière
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Buts de la recherche
établir un état des connaissances actuelles en la matière, basé notamment sur :– la nature géologique des massifs excavés,– les caractéristiques mécaniques des déblais compte tenu du mode
d'excavation,– les méthodologies utilisées pour les essais nécessaires à la
caractérisation des déblais, les critères et les tests pour le traitement éventuel des matériaux
dégager les solutions d'emploi les plus intéressantes déjà réalisées ou envisagées
servir de base à la rédaction d'un guide méthodologique
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Quelques difficultés
Variabilité pétrographique, tri sélectif
Microfissuration par les explosifs Forme plutôt plate et allongée
(tunnelier)
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Variabilité pétrographique
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Carte géologique générale de la Suisse
Extra-alpin
Alpes mridionales
AustroalpinAlpin
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Tri sélectif
Selon le mode d'excavation (explosif, tunnelier, haveuse)
Par ULH:
Regroupement d'ULH non contiguës mais cependant semblables
Volume minimum
une unité lithologique homogène est un ensemble de roches contiguës dont la composition minéralogique et les propriétés géotechniques sont semblables
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Exemple des formations rocheuses du Jura
Découvrir le potentiel de la méthode Complexité du tri sélectif en ULH Propriétés et caractéristiques pour une
utilisation en technique routière Aptitude techniques des différentes
formations
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Aptitude technique des principales formations calcaires du Jura
Age Formation Construction routière Construction
en béton
Rail
Gran
ulat p
our enro
bés
Route
non
revê
tue
Couc
he de
supp
ort H
MF
Couc
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usure
Grav
ier à
béton
norm
al
Grav
ier à
béton
spéc
ial
Balla
st de c
hem
ins d
e fer
Crétacé moyen Hauterivien
Crétacé inf Valanginien
Malm sup Portlandien
Malm moy Kimm/Rau/Séq
Dogger Hauptrogenstein
Trias inf Hauptmuschelkalk
Généralement apte Parfois apte inapte
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Modes d'excavation
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Modes d'excavation
Explosif– Quantité d'explosifs– Discontinuités du massif rocheux– Etat de contrainte initial
Tunnelier– Dimension fonction de l'espace entre mollettes– Forme plutôt plate
Haveuse– Roches tendres– Relativement cubique
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Première évaluation à l'excavation
Pétrographie Dureté
– Los Angeles, – Essai de broyabilité LCPC
Teneur en matières polluantes
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Forme
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Tri sélectif : Lötschberg et GothardSélection au front
Matériaux utilisables ?
Indices de changements dumatériau excavé ?
Essais de broyabilitéet/ou de charge ponctuelle
Caractéristiquesmécaniques suffisantes ?
Analyse pétrographiqueet/ou essai d’alcali-réaction
Matériau adaptépour la fabrication de
granulats ?
non
non
oui
oui
Mise en décharge Traitements
Essais systématiques(suivi de la qualité)
oui
non
non oui
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Traitements
Sans traitement – Création de remblais– Granulats à béton
Traitements– Transport et mise en dépôt (préconcassage,
mouillage, agglutination)– Concassage (type de concasseur, granulométrie,
forme, angularité)– Tamisage et lavage
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Paramètres de quantification
La pétrographie La granulométrie La forme La propreté L'angularité La dureté
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Exigences - Caractéristiques
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Exigences - Essais
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Situation – Enquête en 1999
87 ouvrages répertoriés et documentés Seulement 17 ont produit des granulats 14 ont été analysés en détails
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Répartition géographiqueCleuson-Dixence / VSCrapteig / GRVernayaz / VSGéronde / VSGorgier / NEGrauholz / BELötschberg (sud) / VSMt Terri / JUPlantzette / VSSauges / NEVereina (nord) / GRVernier / GEVue-des-Alpes / NEZürcher S-Bahn / ZU
Ruggen / BEGiessbach / BEChüebalm / BESengg / BEMappo-Moretina / TI
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MotivationMotivations
Utilisation imposée par le MO15%
Motivations économiques22%
Protection de l'environnement22%
Simultanéité de projets consommateurs
12%
Expériences dans le domaine5%
Eviter dépôts définitifs7%
Qualité des matériaux excavés12%
Réduire les distances de transport
5%
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Bilan quantitatif de la réutilisation des matériaux d'excavation
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Vue-d
es-A
lpes
Vereina
Cleuson-D
ixenc
e
Vernay
az
Sauge
s + G
orgie
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Mt Ter
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Crapte
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Vernier
ZSB
Moyen
ne
Tunnels
Qua
ntité
s (%
-age
du
tota
l de
l'exc
avat
ion)
matériau sélectionné
matériaux mis en place
Taux de réutilisation
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Qualité moyenne des matériaux produits
Excellente36%
Bonne46%
Moyenne à insuffisante18%
Evaluation de la qualité des matériaux après traitement
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Types d'utilisationTypes d'utilisations
Agrégats à béton32%
Graves24%
Remblais divers19%
Noyage5%
Cimenterie5%
Chaussées forestières5%
Vente gravières10%
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Impact sur l'environnementImpacts sur l'environnement, bilan global
Négigeables9%
Plutôt favorables18%
Favorables73%
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Conclusions
L'utilisation des matériaux de tunnel est en forte expansion
Les bilans économiques et écologiques sont généralement positifs
Il manque une méthodologie générale Les bases normatives sont insuffisantes
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