DESCRIPTIFS DES PROCEDES D AMELIORATION ET RENFORCEMENT DE SOL

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Christelle Corriveau
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1 GUIDE AFPS/CFMS «Procédés d amélioration et de renforcement de sols sous actions sismiques» DESCRIPTIFS DES PROCEDES D AMELIORATION ET RENFORCEMENT DE SOL Jean-Marc DEBATS 1

2 Classification générale des procédés d amélioration et renforcement 1. Amélioration dans la masse: Préchargement et drainage Vibrocompactage Compactage dynamique Injection solide 2. Amélioration et renforcement des sols par inclusions souples Colonnes ballastées Substitution dynamique 3. Renforcement de sol par inclusions rigides 4. Autres techniques Deep soil mixing Jet grouting 2

3 Domaine d application des différentes techniques d amélioration 3

4 Préchargement et drainage 1. Préchargement : peu efficace contre la liquéfaction 2. Drainage Colonnes de gravier ou sable non compacté Drains préfabriqués cylindriques mis en place par mandrin battu ou vibré Exemple : «EQ-Drain» (75 à 150mm de diamètre) D après : Kyle Rollins and Joshua K.S. Anderson - Brigham Young University, Civil & Environmental Engineering Dept, Provo, Utah, USA 4

5 Drainage : inconvénients La perméabilité du sol est difficile à estimer avec une précision meilleure que un ou deux ordres de grandeur ce qui a des conséquences énormes sur le choix de la maille de drainage le problème étant accru du fait de la variabilité naturelle des terrains liquéfiables (teneurs en fines variables notamment) En outre il ne faut pas négliger le risque de colmatage des drains dans le temps ou au moment de la mise en œuvre (cas des colonnes ballastées notamment) il est alors difficile de garantir que la quantité d eau nécessaire puisse être évacuée au cours des quelques secondes ou dizaines de secondes critiques d un tremblement de terre. 5

6 Principe Vibrocompactage - Généralités Compactage du sol in-situ sous l effet des vibrations Domaine de profondeur : 3 m à 65 m Maille de traitement : 2,0 m à 5,5 m Densité relative atteinte : Dr = 60% à 80% Contrôle qualité Pendant le compactage : Enregistrements profondeur / intensité, Consommation de sable et/ou gravier par point de traitement, Temps de traitement par point. Après : pénétromètres statiques ou SPT, mesure des tassements. Projet Estimer la densité relative et/ou la résistance CPT ou SPT à atteindre pour limiter le risque de liquéfaction. 6

7 Vibrocompactage : domaines d application Très important : Compactability limits 100 C et la partie gauche de B sont potentiellement liquéfiables 90 la80 partie droite de D aussi! C u 4 70 d le traitement des terrains C u 2 avec plus de 10% de fines est plus difficile Percent passing (%) d 50 0,15 d 50 0,35 C u 5 D C B A d C u ,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0,6 2,0 6,0 20,0 60,0 Particle size (mm) A : Compactable with obstruction B : Ideally compactable C : Compactable D : Stone columns 7

8 Vibrocompactage : vibreur et porteur Tube-allonge Joint anti-vibratile Moteur électrique ou hydraulique Roulement Excentrique Nez 23 mm amplitude 8

Vibrocompactage - Mise en œuvre Pénétration Le vibreur pénètre dans le sol jusqu à la profondeur souhaitée sous l effet des vibrations et du lançage à l eau ou à l air Compactage L aiguille vibrante

9 Vibrocompactage - Mise en œuvre Pénétration Le vibreur pénètre dans le sol jusqu à la profondeur souhaitée sous l effet des vibrations et du lançage à l eau ou à l air Compactage L aiguille vibrante est remontée par passes de 50cm à 1m. Le sable ou le gravier en place descend vers la pointe du vibreur Remblaiement Le compactage s effectue avec remblaiement depuis la surface, ou simplement en laissant s abaisser le niveau du sol en place 9

10 Vibrocompactage Mode d action Lâche Flottation Tassement 10

11 Tassements causés par le vibrocompactage Tassement 5% à 10% 11

12 Planches d essais Contrôle qualité Objectifs Verifier la densification des sables Définir et maintenir les paramètres d exécution Approches Planche d essais avant production Enregistrement des paramètres d exécution Essais in-situ SPT, CPT, PMT 12

13 Planche d essais avant production 3.2m 3.5m 3.8m 4.1m 4.4m 13

14 Tassements dans une planche d essais Terrain localement plus silteux 14

15 Exemple de résultats dans une planche d essais 3,00 Qc (MPa) 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 2,00 1,00 Niveau (m) 0,00-1,00-2,00 70% 80% 90% -3,00-4,00-5,00-6,00 Moyenne CPT avant compactage Moyenne maille 3,4m Qc pour Dr = 70% Moyenne maille 3,1m Qc pour Dr = 80 % Moyenne maille 2,8m Moyenne maille 2,5m Qc pour Dr = 90 % 15

16 Compactage dynamique 1 Enfoncement et compression 2 Vibrations 3 Enfoncement et gonflement V+ V- Compression (m 3 ) = (V+) (V-) Refus Inclusions souples Compactage dynamique Plot ballasté Nombre de coups (énergie) 16

17 Compactage dynamique : phasage, profondeur d influence 17

18 Injection solide («compaction grouting») Forages primaires Forages secondaires Forages tertiaires (clavage) 18

19 Injection solide : essai d affaissement du mortier Slump 5 à 10 cm 19

20 Colonnes ballastées - Généralités Principe Mise en place de colonnes de ballast compacté dans un sol cohérent. Les colonnes renforcent et drainent le sol. Améliorer le sol encaissant est aussi un but. But principal pour la diminution du risque de liquéfaction. Domaine de profondeur : 3 m à 30 m Maille de traitement : 1,0 m à 3,0 m Diamètre de colonne : 0,6 m à 1,5 m Contrôle qualité Pendant le traitement : enregistrements profondeur / intensité et consommation de ballast par niveau. Après : essais de chargement, essais in-situ dans et entre colonnes. Diminution du risque de liquéfaction Amélioration du sol encaissant Diminution de la sollicitation de cisaillement dans le sol Effet bénéfique du drainage 20

21 Colonnes ballastées : voie humide, voie sèche Voie humide Voie sèche 21

Réduction du risque de liquéfaction par inclusions souples Amélioration de la résistance du sol Les colonnes ballastées agissent comme des drains réduisant les pressions interstitielles qui

22 Réduction du risque de liquéfaction par inclusions souples Amélioration de la résistance du sol Les colonnes ballastées agissent comme des drains réduisant les pressions interstitielles qui conduisent à la liquéfaction. D après : Olgun & Martin - Seismic Behavior of columnar reinforced ground - Beijing 2008 La contrainte de cisaillement induite par le tremblement de terre est répartie entre sol et colonne en proportion des raideurs relatives. 22

23 Inclusions rigides : éléments constitutifs 23

24 Inclusions rigides : fonctionnement Sous un remblai Sous un dallage 24

25 Deep soil mixing 25

26 Deep soil mixing Trancheuses Fraises 26

27 Jet Grouting 27

28 CONCLUSIONS 1. Des méthodes variées 2. Adaptées chacune à des terrains ou problèmes différents 3. Coûts au mètre cube de terrain traité très variables Allant de moins de 1 euro (drains, vibrocompactage, compactage dynamique) à 15 ou 20 euros (injection solide) MERCI POUR VOTRE ATTENTION 28

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