3-BSI_Choix Éclairé Des Paramètres_06

Comment un choix éclairé des paramètres géotechniques contribue à une bonne conception des projets Bruno SIMON (Terrasol)

B. Simon (13/11/2014)

1

Sommaire • Faire le meilleur usage de toutes les données – Les replacer dans leur contexte géologique – Confronter, corréler, comparer à d’autres ouvrages – Pour choisir les bonnes valeurs de calcul • En guise d’illustration… – Un retour sur quelques projets • le choix des paramètres de cisaillement • le choix des paramètres de déformation

B. Simon (13/11/2014)

2

Quelques corrélations « éprouvées »… • Cisaillement drainé

′

= ,

+

+

(Sols en place) (Fahri, 1970) B. Simon (13/11/2014)

3

Quelques corrélations « éprouvées »… • Cisaillement non drainé

=

(Peck)

B. Simon (13/11/2014)

4

Quelques corrélations « éprouvées »…

Cc/(1+e0)

• Compressibilité

w (%) B. Simon (13/11/2014)

(Lambe) 5

Terminal Transmanche

B. Simon (13/11/2014)

6

Terminal Transmanche Reconnaissances 1986-1987 • Sondages • Remblais expérimentaux – Sondages carottés – Sondages à la chaussette – Tarières mécaniques • Essais en place – Pointe piézocône – Pressiomètre • Essais de laboratoire B. Simon (13/11/2014)

7

Terminal France Transmanche

B. Simon (13/11/2014)

8

Terminal France Transmanche J. Sommé et al. (1999)

B. Simon (13/11/2014)

9

Terminal France Transmanche

-5000 BP -8000 BP

B. Simon (13/11/2014)

10

qc (MPa) 1,0

0,0

u (MPa)

0,0

0,2

Azb

Piézocône 603 B. Simon (13/11/2014)

Aza

Sondage « chaussette » 203

Terminal France Transmanche w (%)

• Argile silteuse Aza et Azb – Identification

IC = -0,4

• • • •

w = 51 % d = 11,2 kN/m3 e0 = 1,39 Limites d’Atterberg – A : LL = 43% IP = 15% – B : LL = 60% IP = 26% • MO = 0,75%

z (m)

IC = +0,3

B. Simon (13/11/2014)

12

Terminal France Transmanche

• • • • • •

8 essais standard normalement consolidée cc/(1+e0) = 0,18 cc/cs = 14 ca/(1+e0) = 0,006 cv (0,1 MPa)

Cc/(1+e0)

• Argile silteuse Aza et Azb – Compressibilité

– A : 0,4 10-7 m2/s – B : 1,6 10-7 m2/s

(Lambe) w (%) B. Simon (13/11/2014)

13

Terminal France Transmanche • Argile silteuse Aza et Azb – Cisaillement • 1 TCD + 5 TCIU+u q (MPa)

40% = {10-23%] ww >> 40% Ip =Ip10-23 % ’’ =32° = 32°c’ =c’8 =kPa 8 kPa

p’ (MPa) B. Simon (13/11/2014)

14

Terminal France Transmanche • Argile silteuse Aza et Azb – Cisaillement • 1 TCD + 5 TCIU+u

w > 40% Ip = 10-23 % ’ =32° c’ = 8 kPa

(Fahri) Ip B. Simon (13/11/2014)

15

Terminal France Transmanche

B. Simon (13/11/2014)

16

Terminal France Transmanche Comparaison tassements de consolidation

Tassement mesuré (cm)

250

200

Moyennes - calculé : 60 cm + 15 %

150

100

mesuré : 56 cm

Tassement moyen

- - 15 %

- Calculé 60 cm - Mesuré 56 cm

50

0 0

50

100

150

200

250

Tassement calculé (cm)

B. Simon (13/11/2014)

17

Modules de déformation • Argile silteuse Azb Oedomètre

Triaxial CD s3 = 200 kPa

s3 = 100 kPa

s3 = 50 kPa

z=7m s’v = 48 kPa w = 39 % Ip = 23 % B. Simon (13/11/2014)

z = 5,8 m s’v = 40 kPa w = 47 % Ip = 33 % 18

Modules de déformation • Argile silteuse Azb Oedomètre

Triaxial CD s3 = 200 kPa

Eoedo = 1,5 MPa 7,5 %

s3 = 100 kPa

s3 = 50 kPa

E50 = 2,2 MPa 0,1 MPa

4%

z=7m s’v = 48 kPa w = 39 % Ip = 23 % B. Simon (13/11/2014)

z = 5,8 m s’v = 40 kPa w = 47 % Ip = 33 % 19

Modules de déformation • Argile silteuse Azb Oedomètre

Triaxial CD

s3 = 200 kPa

2,2 MPa

s3 = 100 kPa s3 = 50 kPa

4%

z=7m s’v = 48 kPa w = 39 % Ip = 23 % B. Simon (13/11/2014)

1,5 MPa

7%

z = 5,8 m s’v = 40 kPa w = 47 % Ip = 33 % 20

Calage d’une loi de comportement • Argile silteuse Azb – Exemple loi HSM (Plaxis) Essai triaxial CD

Essai oedométrique

–  ’ = 32° c’ = 8 kPa – E50,ref = 2,8 MPa – m = 0,55

– s’c – Eoedo,ref = 2,3 MPa

Essai triaxial CU+u ?

B. Simon (13/11/2014)

21

Calage d’une loi de comportement • Argile silteuse Azb – Exemple loi HSM (Plaxis)

B. Simon (13/11/2014)

22

Calage d’une loi de comportement • Argile silteuse Azb – Exemple loi HSM (Plaxis) k0 = 0,4 Eoed = 2300

B. Simon (13/11/2014)

23

Calage d’une loi de comportement • Argile silteuse Azb – Exemple loi HSM (Plaxis) k0 = 0,4 Eoed = 2300 k0 = 0,6 Eoed = 2300

B. Simon (13/11/2014)

24

Calage d’une loi de comportement • Argile silteuse Azb – Exemple loi HSM (Plaxis)

Wmoyen = 51% B. Simon (13/11/2014)

25

Le choix des paramètres de cisaillement

B. Simon (13/11/2014)

26

Document P. Lijour

Montoir de Bretagne

B. Simon (13/11/2014)

27

Montoir de Bretagne Remblai hydraulique -40 -70

Envasement récent

Remplissage paléo-vallée

-5500 Remplissage paléo-vallée -8000 Substratum (gneiss) B. Simon (13/11/2014)

28

Montoir de Bretagne – jalle • silt argileux gris à passées sableuses – w = 61 % d = 10,1 kN/m3 -8.6 CM –  = 16 kN/m3 – wL = 72% et Ip = 30 %

0

qc (MPa) 5

10

Passant (%)

qc = 1,1 MPa à 2,0MPa Pl* = 0.7 MPa

-28.6 CM

Diamètre (mm) B. Simon (13/11/2014)

u (MPa) 29

Montoir de Bretagne – jalle • silt argileux gris à passées sableuses – Essai triaxial CU + u

B. Simon (13/11/2014)

Z = -21 CM

w = 59 %

30

Montoir de Bretagne – jalle • silt argileux gris à passées sableuses – Essai triaxial CU + u

Z = -21 CM

w = 59 %

’ = 32° c’ = 0

B. Simon (13/11/2014)

31

Montoir de Bretagne – jalle • silt argileux gris à passées sableuses – Essai triaxial CU + u

Z = -21 CM

w = 59 %

cu  cu  c'  cuo

B. Simon (13/11/2014)

32

Montoir de Bretagne – jalle • Une erreur à éviter …. – Assimiler s’c à s’h = k0 s’v • …l’approche réaliste – Assimiler s’c à s’m = (1 + 2k0) s’v /3 – cu = cu0 + lcu s’m

B. Simon (13/11/2014)

33

Montoir de Bretagne – jalle

cu = pl*/10 + 25kPa (pl* ≥ 0,3 MPa) B. Simon (13/11/2014)

34

Rouen - Rescindement de berge

B. Simon (13/11/2014)

35

Rouen - Rescindement de berge

B. Simon (13/11/2014)

36

Hautot sur Seine

B. Simon (13/11/2014)

37

Hautot sur Seine

IC ~ 0.2 → cu = 20 kPa

B. Simon (13/11/2014)

38

Hautot sur Seine

’ = 32°

’ = 30°

Valeur enveloppe ’ = 30°

B. Simon (13/11/2014)

39

Hautot sur Seine

cu = 0.43 s’3c

cu = 0.47 s’3c s’3c ~ s’m = (1+ 2k0)/3 s’v k0 = 0.5 pour ’ ~30°

B. Simon (13/11/2014)

40

Hautot sur Seine

cu = 0.43 s’3c = 0.29 s’v cu = (qc – q0)/15

cu = 0.47 s’3c= 0.31 s’v

B. Simon (13/11/2014)

41

Port Saïd (Egypte)

B. Simon (13/11/2014)

42

Port Saïd (Egypte) – Piézocônes (10) – Scissomètres et SPT (3) – Pressiomètres (1)

B. Simon (13/11/2014)

43

Port Saïd (Egypte) – Piézocônes (10) – Scissomètres et SPT (3) – Pressiomètres (1)

– Sondages carottés (4) • Identification • Triaxiaux Ck0U • Direct shear tests

IC ~ 0.7

B. Simon (13/11/2014)

44

Port Saïd (Egypte) • Essais triaxiaux Ck0U

t (kPa)

compression

– Consolidation k0 = 0,7 – Cisaillement non drainé 

Compression Ck0UC  ck0uc =76 kPa  uf = 58 kPa

extension

-e1

0

+e1

u (kPa) 

Extension Ck0UE  ck0ue = -50 kPa  uf = -12 kPa

B. Simon (13/11/2014)

45

Port Saïd (Egypte) • Plusieurs résistances apparentes cu

B. Simon (13/11/2014)

46

Port Saïd (Egypte) • Plusieurs résistances apparentes cu

B. Simon (13/11/2014)

47

Port Saïd (Egypte) • Plusieurs résistances apparentes cu

B. Simon (13/11/2014)

48

Comportement non drainé • Plusieurs résistances apparentes cu

(Bjerrum, 1966) (Bjerrum, 1966) B. Simon (13/11/2014)

49

Fouille butonnée sous nappe

Modèle HSM ’ = 30° c’ = 2 kPa =0 E50ref = 45 MPa m = 0,5 Eoedref = 45 MPa Eurref = 180 MPa ur = 0,2 Interface tan/tan ’ = 2/3

B. Simon (13/11/2014)

50

Fouille butonnée sous nappe

q = (s1 – s3)/2 (kPa)

• Excavation : côté fouille – Trajet de charge plan (p’, q)

p’= (s’1 + s’3)/2 (kPa)

B. Simon (13/11/2014)

51

Fouille butonnée sous nappe

q (kPa)

• Excavation : côté fouille – Trajet de charge plan (p’, q)

u = -46 kPa

p’(kPa)

B. Simon (13/11/2014)

52

Fouille butonnée sous nappe • Excavation drainée : côté fouille – essais de référence : s’v ~ 100 kPa s’h ~ 50 kPa Essai CK0D

q (kPa)

Essai CK0UC

Essai CK0UE cuE = 26 kPa

cuC = 39 kPa

p’(kPa)

B. Simon (13/11/2014)

53

Fouille butonnée sous nappe

q (kPa)

• Excavation drainée : côté fouille – essais de référence : s’v ~ 100 kPa s’h ~ 50 kPa

cuE = 26 kPa

cuC = 39 kPa

p’(kPa)

B. Simon (13/11/2014)

54

Le choix des paramètres de déformation

B. Simon (13/11/2014)

55

Une loi générale pour le module d’un sol

P. Reiffsteck, 2005 B. Simon (13/11/2014)

56

Le Havre – quai de Bougainville

B. Simon (13/11/2014)

57

Le Havre – quai de Bougainville

qc pl EM Ed

= 6 - 24 MPa = 1.7 MPa = 15.0 MPa = 68.0 MPa

Sable supérieur gris vert

Sable coquillier /graviers Oxfordien : argile raide

B. Simon (13/11/2014)

58

Le Havre – quai de Bougainville Sables supérieurs 

identification  w = 25 %  d = 15,8 kN/m3

B. Simon (13/11/2014)

59

Le Havre – quai de Bougainville • Essais triaxiaux CD (47) q=(sigma1-sigma3)/2 (MPa)

1.5

1

0.5

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

p =(sigma1+sigma3)/2 (MPa)

 ’ = 45° [0- 600 kPa] B. Simon (13/11/2014)

60

Le Havre – quai de Bougainville 600

 (s1-s3)f = 506 kPa

sigma1-sigma3 (kPa)

500 400

 Ei = 35,5 MPa

300

 (s1-s3)ult = 676 kPa

200 100 0 0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

epsilon1

 E50 = 22,2 MPa

0.12 0.1

b

1/E Millièmes

0.08 0.06



0.04

a

0.02 0 0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

Ajustement 1/E, 1 – a = 1/Ei – b = 1/(s1-s3)ult

epsilon1

B. Simon (13/11/2014)

61

4 • Essais triaxiaux CD (47)

E50/Pref

10000

1000

exemple 100 0.01

0.1

1

sigma3 (MPa)

E50 = 36,6 (s3/Pref) 0,59 B. Simon (13/11/2014)

62

Le Havre – quai de Bougainville • Sable supérieur – Exemple loi HSM (Plaxis) Essai triaxial CD – – – – –

 ’ = 45° c’ = 0 E50,ref = 36,6 MPa m = 0,59 Eur,ref = 3,3 E50ref k0NC = 0,45

B. Simon (13/11/2014)

63

Le Havre – quai de Bougainville • Pressiomètre auto-foreur

p

Z = 14 m

G = p/(V/V)

V/V

B. Simon (13/11/2014)

Gp0 : module tangent – 1er cycle – 2eme cycle 64

Le Havre – quai de Bougainville • Pressiomètre auto-foreur Gp0 (MPa) 0

10

0

z (m)

5

10

15

20 B. Simon (13/11/2014)

20

30

– pour z ~ 8 m s ’V ~ 100 kPa Gp01 ~10-15 MPa Gp02 ~12-20 MPa (valeurs moyennes) qc = 6 - 24 MPa pl = 1.7 MPa EM = 15.0 MPa (GM = 5,6 MPa) Ed = 68.0 MPa

(G = 25 MPa) d

65

Le Havre – quai de Bougainville sv

p (kPa)

sh + p 1200.00 1000.00

G = 15,5 MPa

800.00 600.00 400.00 200.00 0.00 0.00 B. Simon (13/11/2014)

G = 28 MPa 0.20

0.40

0.60

0.80

 V (-) 66

Calage sur comportement d’ouvrages • Fondations superficielles – Baguelin et al., 2009 Semelles rigides

B. Simon (13/11/2014)

67

Calage sur comportement d’ouvrages • Fondations superficielles rigides – Calcul pressiométrique 

2q  B  q w B0 d   c B 9Ed  B0  9Ec

cercle : lc = ld = 1

– Modèle élastique q (1- 2 ) w Bcf E

cercle : cf = p/2

 Rapprochement permet d’estimer E/EM pour la fondation considérée B. Simon (13/11/2014)

68

Calage sur comportement d’ouvrages • Exemple semelles circulaires rigides – Rapport E/EM varie selon diamètre considéré a \ B (m)

0.6

1.2

3.0

6.0

9.0

12.0

1

2.08

2.08

2.08

2.08

2.08

2.08

2/3

2.33

2.78

3.45

3.85

4.17

4.55

1/2

2.5

3.23

4.55

5.56

6.25

6.67

1/3

2.7

4.00

6.25

8.33

9.09

10

1/4

2.78

4.35

7.14

10

12.5

14.3

(Combarieu, 2006)

B. Simon (13/11/2014)

69

Calage sur comportement d’ouvrages • Exemple semelles circulaires rigides – Rapport E/EM varie selon diamètre considéré a \ B (m)

0.6

1.2

3.0

6.0

9.0

12.0

1

2.08

2.08

2.08

2.08

2.08

2.08

2/3

2.33

2.78

3.45

3.85

4.17

4.55

1/2

2.5

3.23

4.55

5.56

6.25

6.67

1/3

2.7

4.00

6.25

8.33

9.09

10

1/4

2.78

4.35

7.14

10

12.5

14.3

(Combarieu, 2006)

 E /EM de l’ordre de 2 à 5 pour sols non granulaires B. Simon (13/11/2014)

70

Calage sur comportement d’ouvrages • Paroi moulées, station de Colombes – P. Schmitt, CFMS, 2005 – Valeurs calcul retenues E50 = 2 à 4 EM/a Déplacement (mm)

B. Simon (13/11/2014)

71

Cliché EDF

Dunkerque LNG

B. Simon (13/11/2014)

72

Dunkerque LNG • Contexte géotechnique

1

1

1 2

2

2

3

3

3 4 5 6 7 (Argile des Flandres) B. Simon (13/11/2014)

4

4 5

5 6

7 (Argile des Flandres)

6 7 (Argile des Flandres) 73

Dunkerque LNG • Caractérisation de l’argile des Flandres – Formation repère à l’échelle régionale

B. Simon (13/11/2014)

74

Dunkerque LNG • Caractérisation de l’argile des Flandres – à partir des essais de laboratoire • colonne résonante, essais triaxiaux cycliques, œdomètres • discrétisation par couches E = 30 MPa

E = 40 MPa

E = 50 MPa

B. Simon (13/11/2014)

75

Dunkerque LNG

Tassement (mm)

• Caractérisation de l’argile des Flandres – par calage / tassements centrale de Gravelines

Temps années (/Op0) B. Simon (13/11/2014)

76

Dunkerque LNG • Caractérisation de l’argile des Flandres – par calage / tassements centrale de Gravelines – modèle éléments finis 2D

Tassement (mm)

k k

k* = 0,03 cs/(1+e0) = 0,035

Temps années (/Op0) B. Simon (13/11/2014)

77

Dunkerque LNG • Caractérisation de l’argile des Flandres – par calage / tassements centrale de Gravelines – modèle éléments finis 2D

k* = 0,03 cs/(1+e0) = 0,035

B. Simon (13/11/2014)

78

Dunkerque LNG • Caractérisation de l’argile des Flandres – par calage / tassements centrale de Gravelines – modèle éléments finis 2D

B. Simon (13/11/2014)

79

Dunkerque LNG • Caractérisation de l’argile des Flandres – par calage / tassements centrale de Gravelines – modèle éléments finis 2D

B. Simon (13/11/2014)

80

Tours de La Défense Tour Majunga

B. Simon (13/11/2014)

Tour Trinity

81

Tours de La Défense

B. Simon (13/11/2014)

82

Tours de La Défense • Tour Majunga – Calcaire grossier • essais standard : EM = 120 – 180 MPa • essais dilatomètre – Mesures par des capteurs de déplacement (au mm) 1600

1600

1400

1400

1200

1200

1000

1000

Er (MPa)

E0 (MPa)

– Mesure directe moduleModule d’Young élastique du Module vierge E0 du (MPa) de rechargement Er (MPa) rocher 800 600

800 400

200

200

0

0 1

2

3

4

Palier de pression (MPa)

B. Simon (13/11/2014)

5

6

500 MPa

600

400

0

1000 MPa CG Moyen CG Inférieur

0

1

2

3

4

5

6

Palier de pression (MPa)

83

Tours de La Défense • Tours Trinity / Majunga – Fausses glaises

EM

46

23

MPa

Pl*

3,9

2,3

MPa

Er

60

59

MPa

Er/EM

1,8

2,6

-

Vs

478

340

m/s

Gmax

440

220

MPa

w = 17 – 35 % / 20 – 38 %

W = 23%

W = 17% 200

W = 34%

9.3 E-4

B. Simon (13/11/2014)

84

Tours de La Défense • Tours Trinity / Majunga – Argile plastique

EM

39

25

MPa

Pl*

2,7

2,0

MPa

Er

87

35

MPa

Er/EM

1,4

1,9

-

Vs

317

310

m/s

Gmax

213

180

MPa

w = 24 – 34 % / 17 - 34 %

W = 25 - 28% W = 32% 175

4,7 E-4

B. Simon (13/11/2014)

85

Conclusion • Rechercher, exploiter et confronter toutes les données (géologie, sondages, ouvrages..) – Faire preuve de curiosité • Privilégier les essais les mieux représentatifs pour l’ouvrage (chemin des contraintes) – En jugeant aussi leur représentativité /identifications • Choisir des valeurs de calcul de résistance et/ ou de déformabilité adaptées au comportement de l’ouvrage – avec ou sans drainage – pour un niveau réaliste de déformation B. Simon (13/11/2014)

86

Document JetSJ B. Simon (13/11/2013)

Merci 87