ECROUIR LE FLUAGE DES SOLS MOUS PAR REMBLAIS DE PRÉCHARGEMENT

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1 Jubilé de François Schlosser, ENPC, 11 ocobre 216 ECROUIR LE FLUAGE DES SOLS MOUS PAR REMBLAIS DE PRÉCHARGEMENT par François Baguelin

2 «Ecrouir» le fluage d un sol compressible par remblai de préchargemen Principe d un préchargemen habiuel Applicable à un sol compressible ne présenan pas de fluage significaif. Mere une charge de remblai plus grande que le remblai définiif e laisser consolider un emps suffisan de façon à obenir un assemen de consolidaion égal au assemen de consolidaion final sous la charge définiive. s ( q ). U ( ) s ( q ).1% 1 Schémaiquemen : 1 C s C assemen de consolidaion (di primaire ) q charge définiive ( remblai charge de circulaion) q 1 charge du préchargemen : q 1 > q C

3 «Ecrouir» le fluage d un sol compressible par remblai de préchargemen Préchargemen pour écrouir le fluage Dans le cas de sol suje à un fluage noable, obenir sous le préchargemen un assemen de consolidaion e de fluage égal au assemen de consolidaion final e à une parie du assemen de fluage sous la charge définiive. idée : «consommer» du assemen de fluage Schémaiquemen : s C ( q ). U ( ) s ( ) s ( q ).1% s ( 1 f 1 C C f 1 1 ans C s f assemen de fluage 1 ans valeur indicaive de la durée de référence pour le assemen oléré en service )

4 Les modèles de fluage classiques Buisman (1936) h a b lg succession de la consolidaion e du fluage lg : démarrage du fluage à l applicaion de la charge () raccord anguleux à 1 : à déerminer?

5 Koppejan (1948) Les modèles de fluage classiques Sol NC h h 1 1 σ ' σ ' 2,3 lg lg C C σ ' p s c Sol SC h h 1 1 σ ' 1 1 σ ' σ ' c 2,3 lg lg 2,3 lg lg C C σ ' C C σ ' p1 s1 p 2 s 2 c succession de la consolidaion e du fluage lg : démarrage du fluage à l applicaion de la charge () raccord (anguleux) quand la consolidaion es complèe, soi : lg 1 1 jour (essai oedomérique) remblai : quel aux de consolidaion? >95% ou 99%?

6 Les modèles de fluage classiques Jours 2 4 assemen, s 6 (cm) 8 sc1 sc2 sf s Le poin de raccord consolidaion-fluage es un poin anguleux, ce qui n es pas physique.

7 Le modèle de Bjerrum (1967)

8 Adapaion praique du modèle de Bjerrum Principes : 1) Succession de la consolidaion e du fluage. 2) Coninuié des 2 courbes, pas de poin anguleux : au poin de raccord, égalié de la foncion de assemen s(), des dérivées première e seconde, s () e s ().

9 Adapaion praique du modèle de Bjerrum Applicaion avec les foncions suivanes : 1) Foncion de consolidaion : Cee expression représene : s C b a. (1 exp [ c ] ) - la fin de la consolidaion vericale d une couche : T>.2 cf. Baguelin F. (1999). La déerminaion des assemens finaux de consolidaion : une alernaive à la méhode d Asaoka. Revue Française de Géoechnique n 86, 9 pages. - la consolidaion radiale d une couche munie de drains vericaux (b).

10 Adapaion praique du modèle de Bjerrum Applicaion avec les foncions suivanes : 1) Foncion de consolidaion : s C b a. (1 exp [ c ] ) 2) Foncion de fluage : s f s C. h. log [ ] α ou bien, avec le logarihme népérien : es le démarrage du fluage C F C α 2,3 s f s C F. h. Ln [ ]

11 Exemple de graphique phase de consolidaion sc duran le fluage.4 phase de fluage.6 poin de raccord 6 mois

12 1) Foncion de consolidaion : 2) Foncion de fluage : Poin de raccord : ] ) exp [ (1. c a b s C c Applicaion avec les foncions suivanes 1.. F F f Ln h C s s Poin de raccord : Après le raccord : c F F z F C Ln c C h a Ln c ε. 1.. F F f Ln h C s s

13 Exension du modèle de Bjerrum : écrouissage σ σ 2 σ 2 σ 1 σ (log) C C /(1e ) C S /(1e ) Poin de raccord Fin du préchargemen h h F

14 Ecrouissage : comporemen après déchargemen σ 1 conraine de préchargemen - assemen s 1 σ 2 conraine de service après déchargemen (< σ 1 ) assemen s 2 (< s 1 ) On considère, par simplificaion, que le déchargemen s effecue en condiions drainées, le long d une ligne C S /(1e ) En effe, la consane de emps c de la consolidaion es divisée par le rappor C C /C S, de l ordre de 1. Inervien ensuie le fluage, suivan l isoache F2 : F 2 F 1 σ ' σ ' 1 2 m avec : C C c s C. (1 e ) Pour une durée de charge, par exemple de 1 ans, on a : s s m s2 CF. h. Ln 1 F 2 α

15 Ecrouissage : comporemen après déchargemen Le calcul du fluage doi s effecuer par couches élémenaires peu épaisses, car le rappor (σ 1 / σ 2 ), qui conrôle F2, varie avec la profondeur. F 2 F 1 σ ' σ ' 1 2 m avec : σ ' σ ' 1 2 σ ' σ ' Dans les couches superficielles, σ es pei, donc le rappor es σ ' 1 q1 for : >> 1, e le fluage es complèemen écroui. σ ' q 2 2 Dans les couches profondes, σ es grand, le rappor se σ ' q q rapproche de 1 : 1 σ ' σ ' 2 e l écrouissage du fluage es moindre. q q 1 2

16 Exemple du chanier IKEA à Bayonne 25 m à 5 m de sols compressibles, de fluage significaif, raiés avec drains vericaux e préchargés par environ 4m de remblai. Zone 2 Profil 2 poin B

17 Suivi du assemen au poin B - Zone 2 - Profil 2

18 Inerpréaion en consolidaion sur les 4 premiers mois Mieux qu Asaoka : ajuser une courbe de consolidaion à 3 paramères s a [1 exp( / c)] b éq ou 16 jours fin de monée du remblai éq emps après la fin de monée du remblai s ou Ds (mm)

19 Inerpréaion en consolidaion sur les 4 premiers mois ab 1317 mm a 17 mm b 31 mm c 57 jours s a [1 exp( / c)] b éq ou 16 jours fin de monée du remblai éq s (sraes sableuses) Tassemen des sraes sableuses, b emps après la fin de monée du remblai s ou Ds (mm) Tassemen des sraes argileuses, a

20 Calcul de fluage Zone 2 - Profil 2 poin B (4.4 m de sols compressibles) sol coe base h γ ' e C C C S C α σ' v (base) σ' v # m TN 2.6 graves limons limons limons limons limons limons limons limons limons limons limons limons subsraum # valeur à mi-couche m (C C -C S )/(1e )/C α Tableau pris en compe pour l ensemble du sie. Seule la profondeur du subsraum a éé ajusée pour chaque emplacemen.

21 Calcul de fluage Zone 2 - Profil 2 poin B (4.4 m de sols compressibles) Charges q kpa 214 j surcharge q kpa 336 j plaeforme ravaux q kpa 61 j " enrobés q kpa 366 j service durée durée de calcul (les phases de chargemen ou déchargemen phase 1 surcharge 7 mois 214 j son compées pour moiié) déchargemen 2 semaines 14 j j phase 2 plaeforme ravaux 11 mois 336 j j j chargemen enrobés 2 mois 61 j j j phase 3 service 1 ans 366 j j j

22 Calcul de fluage (suie) Résulas assuni phase 1 RESULTATS poin 2: B Sol Coe q z σv f' # εz' # s * * * (*) coe du bas de couche # valeurs à mi-couche phase de surcharge isoache F 57 j ensemble des couches (argileuse e sableuses) enlèvemen de la surcharge j consolidaion en fin de phase U 1 1.% ensemble des couches (argileuse e sableuses)

23 Calcul de fluage (suie e fin) sol coe base σ' v 1 # σ' v 1 # " F1 s f 1 (U1%) (U parielu1) (en 1 ) assuni TN 2.6 graves limons limons limons limons limons limons limons limons limons limons limons limons σ' v 2 # ' F2 " F2 (U1%) assuni σ' v 3 # ' F3 " F3 s f (1ans) (U1%) en service assuni enre 3 e Tassemen de fluage s f.15 m Tassemen de fluage s f.94 m Tassemen de consolidaion, s c Tassemen oal, s m 1.49 m à 1 ans 94 mm au emps j Durée de préchargemen Tassemen de fluage à 1 ans 6 mois 12 mm 7 mois 94 mm 8 mois 87 mm Ces prévisions de assemen de fluage à 1 ans on amené à modifier la durée du préchargemen en zone 2, qui es passée à 8 mois au lieu des 6 mois iniialemen prévus.

24 Complémen d analyse On peu revenir sur le profil géoechnique unique sur l ensemble du sie e enir compe de la présence de sraes sableuses, mises en évidence à l emplacemen éudié : -par le calcul finconsolrad (ajusemen d une courbe de consolidaion radiale sur les mesures) : assemen des sraes argileuses, a 17 mm assemen des sraes sableuses, b 31 mm -par le calcul assuni (ampliude du assemen de consolidaion en supposan ou le profil argileux ) : s c 1469 mm conre : ab 1317 mm, par finconsolrad - présence confirmée par les CPT.

25 CPTU CPTU Présence de sraes sableuses CPTU15, à 5m du poin B Sables sur 9.5 m, enre les coes -8 e D où, pour une durée de préchargemen de 7 mois, une réducion du fluage à 1 ans de 9mm, soi 85mm au lieu de 94mm. CPTU8, proche du poin B, à 18m Sols sableux 6.5 m enre les coes -7.5 e -18 au-delà de la coe -34, soi 6 m jusqu à -42.

26 CPTU Présence de sraes sableuses CPTU8, proche du poin B, à 18m Sols sableux 6.5 m enre les coes -7.5 e -18 au-delà de la coe -34, soi 6 m jusqu à -42. Ces sraes on éé raiées comme sols argileux dans les calculs, e leurs pars on ainsi éé évaluées à : 445mm sur s c, ce qui ramène le assemen de consolidaion des «vraies» sraes argileuses à 124mm. 39 mm sur s f (1 ans), ce qui ramène le fluage des «vraies» sraes argileuses à 55 mm, au lieu de 94 mm, pour 7 mois de mainien de la surcharge. Converissan ces pars en valeurs de sraes sableuses, on obien des valeurs réduies pour ces horizons, noammen pour le fluage.

27 Conclusions La méhode de calcul du fluage proposée, basée sur le modèle de Bjerrum, présene les caracérisiques suivanes : - elle s affranchi de l hypohèse mahémaique usuelle, arbiraire, qui es de décrire le fluage par la foncion log, qui implique un démarrage du fluage au momen de l applicaion de la charge. - elle donne une coninuié de l évoluion du assemen enre les phases de consolidaion e de fluage. - elle ne fai appel qu à un seul paramère de fluage : Cα, à déerminer sur la parie normalemen consolidée (NC) du sol.

28 Conclusions 2 - elle es bien adapée à la prise en compe de la consolidaion radiale, liée au préchargemen de sols compressibles avec drains vericaux. - elle perme d éudier de manière réalise l effe d un déchargemen sur le fluage, auremen di l écrouissage du fluage par préchargemen. - elle se prêe à l applicaion de la méhode observaionnelle, par combinaison avec d aures ouils de calcul, noammen des programmes Excel permean de prendre en compe la configuraion en plan du remblaiemen ( assuni ) ou d ajuser des courbes héoriques sur des mesures de assemen ( finconsolrad ). - il es aussi possible d inroduire des surcharges supplémenaires en cours de préchargemen, ce qui perme de corriger le programme du préchargemen en foncion des observaions.

29 Merci de vore aenion!