Rapport Final S2G Yahya BERDAI-EHTP-2018

Mémoire de Fin d’Etude pour l’obtention du Diplôme d’Ingénieur d’Etat de Sujet : Etude du glissement du PK19+900 de la RN16

Mémoire de fin d’étude pour l’obtention de diplôme d’Ingénieur d’Etat De l’Ecole Hassania des Travaux Publics Promotion 2018

Sujet : Etude de la stabilisation d’un glissement de terrain affectant la  plateforme routière au PK19+900 de la RN16.

Encadré par : Pr. KASSOU Fouzia Pr. BEN BOUZIYANE Jamal Pr. MHABER Mostafa

Réalisé par : Yahya BERDAI

–  [email protected] 1 Yahya BERDAI, Ingénieur Génie Civil de l’EHTP 2018 – elberdai.yahya@gm ail.com

Mémoire de Fin d’Etude pour l’obtention du Diplôme d’Ingénieur d’Etat de Sujet : Etude du glissement du PK19+900 de la RN16

Introduction : Dans la région de Tanger-Tétouan-Al Hoceima, chaque année plusieurs marchés de réparation de dégâts de cru es sont lancés par les directions provinciales de l’Equipement pour remédier aux problèmes de dégradation des chaussées et des glissements des plateformes routières. Ces marchés présentent environs 50% de leur budget total. Les mesures de stabilisation entreprises par les DPE sont issues de leur expérience et et leur jugement ; très souvent on procède par adoucissement de la pente, gabionnage, drainage et renforcement de la chaussée. Cependant, ces mesures peuvent aggraver les désordres et causer une ruine prématurée de la route et induire des dégâts humains et économiques importants. C’est le cas par exemple d’une pose de mur en gabion qui va contribuer à la déstabilisation du glissement par l’effet de  son poids, ou un renforcement de la chaussée affaissé qui cache enfaite un remblai routier non compacté et qui va donner lieu a un glissement soudain lors de la saison hivernale une fois les déformations sont excessives, ou encore les dégradations des accotements de la chaussée qui sont expliquées par le mauvais compactage du bords de la chaussée confinées mais qui sont en réalités des glissements de terrains dues, en addition au mauvais compactage du sol qui joue un rôle important dans la stabilité du terrain ,aux méthodes empiriques avec lesquels on construit les routes selon un talus 1:1 ou 1:2 sans considération de la nature du terrain et de ses caractéristiques … Ainsi, il est nécessaire d’appréhender les différents désordres qui affectent la chaussée  par une méthodologie d’ingénieur qui sera développée au fur et au mesure du rapport, et en se basant sur la théorie et les avancés technique dans le domaine de la géotechnique et des glissements de terrain sans oublier l’importance du jugement d’ingénieur et de l’expérience issue des projets qui se situent dans la région du glissement glissement traité.

Durant mon stage de 4 mois au sein du bureau d’étude technique MAHARAT INGENIERIE, qui fait les missions d'ingénierie géotechnique G1 à G5 selon la norme NF P 94-500 qui sont : l’étude, le suivi et le diagnostic des projets géotechniques , je me suis intéressé à l’étude des glissements de terrain dans la région de Tanger . Notre projet de fin d’étude est l’étude de stabilisation du glissement de terrain qui a eu lieu dans la province de Fahs-Anjra dans la région de Tanger sur la rocade Méditerranéenne qui relie Tanger à Ksar-Sghir par la route nationale 16. Le glissement a eu lieu au PK 19+900. Les désordres sont apparus suite aux précipitations de la saison hivernale. Les travaux d’exécution de la  solution de stabilisation sont prévus pour juillet 2018.

–  [email protected] 2 Yahya BERDAI, Ingénieur Génie Civil de l’EHTP 2018 – elberdai.yahya@gm ail.com

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Résumé : Notre travail consiste à proposer une solution de stabilisation du glissement de terrain qui a eu lieu au PK 19+900 de la RN16. Plusieurs étapes sont nécessaires pour choisir la solution finale: établir le modèle géotechnique des terrains, puis faire l’expertise géotechnique des glissements pour identifier les causes et donner do nner une explication aux désordres, ensuite proposer des variantes de stabilisation convenable aux conditions du projet et choisir la solution finale en se basant sur une analyse multicritère selon l’efficacité et le cout de la solution, enfin ju stifier la stabilité de l’ouvrage de renforcement  choisit selon les normes en vigueur et optimiser la solution proposée. Pour faire ceci notre travail est scindé en plusieurs parties : Première partie : On va parler des types de glissements de terrains, la classification des glissements, les causes de glissements, les types de glissements pratiques, les mécanismes de rupture, les méthodes utilisées pour le calcul de stabilité. Deuxième partie : On va poser les principes et la méthodologie d’ une une étude de glissement de terrain pratique. Troisième partie : On va présente r le projet d’étude et définir se s spécifications, puis établir le modèle géotechnique et définir les paramètres d’étude et les hypothèses hypothèses de calcul et puis établir

l’expertise géotechnique du désordre. Quatrième partie : On va présenter de façon détaillée toutes les solutions possibles et leur effets sur le glissement puis nous allons choisir la variante d’étude. Cinquième partie : On va justifier la solution finale selon les normes et un logiciel adapté.

–  [email protected] 3 Yahya BERDAI, Ingénieur Génie Civil de l’EHTP 2018 – elberdai.yahya@gm ail.com

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Table des matières I.

Éléments de la théorie de la stabilité des pentes : ................................................................................. 11 A.

Définitions et Généralités : ................................................................................................................. 12 1.

Définition de mouvement de terre :............................................................................................... 12

2.

Type des mouvements de terre : .................................................................................................... 12

3.

Caractéristiques des mouvements de terre : ................................................................................. 12

B.

Les Glissements de terrains : .............................................................................................................. 12 1.

Définition de glissement de terrain : .............................................................................................. 12

2.

Définition du Mécanisme de rupture : ........................................................................................... 12

3.

Classification des glissements de terrain : ...................................................................................... 13

C.

Principe de l’analyse de stabilité : ...................................................................................................... 17 1.

Principe de l’équilibre limite : ......................................................................................................... 17

2.

Hypothèses de la théorie de l’équilibre limite : ............................................................................. 17

3.

Notion de facteur de sécurité : ....................................................................................................... 17

4.

Paramètres qui influent le facteur de sécurité et qui causent l’instabilité du talus: ..................... 18

5.

Méthode de calcul du facteur de sécurité :.................................................................................... 18

6.

Principe de la méthode des tranches : ........................................................................................... 19

D.

Les Cas d’une étude de glissement de terrains : ................................................................................ 21 1.

Pente naturelle : ............................................................................................................................. 22

2.

Pente artificielle : Qui sont les remblais, les déblais et la stabilité des murs de soutènements.... 22

E.

II.

Prescriptions de l’Eurocode 7 pour l’analyse de la stabilité des pentes : .......................................... 23 1.

Exigences de l’EC7 pour les pentes artificielles : ............................................................................ 23

2.

Exigences des chapitres « stabilité générale » des normes d’application: .................................... 24

Méthodologie de l’étude de glissement de terrain : .............................................................................. 25 A.

Consistance d’une étude de glissement de terrain : .......................................................................... 26 1.

Constitution du rapport d’expertise géotechnique : ...................................................................... 26

2.

Quelques règles de l’Art pour établir le rapport d’expertise : ....................................................... 26

B.

Eléments nécessaires pour une analyse de stabilité : ........................................................................ 27 1.

Conditions géologiques : ................................................................................................................ 27

2.

Topographie du site : ...................................................................................................................... 27

3.

Contexte de l’étude : remblai ou déblai : ....................................................................................... 27

4.

Paramètres physiques des matériaux :........................................................................................... 28

5.

Paramètres géotechniques des matériaux : ................................................................................... 29

6.

Détermination des paramètres non-drainés des argiles NC : ........................................................ 30

7.

Hydrogéologie :............................................................................................................................... 35

C.

Etapes d’une étude de diagnostic de glissement de terrain : ............................................................ 36 1.

Investigation et modélisation géotechnique: ................................................................................ 36

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2.

Etude préliminaire du glissement : ................................................................................................. 36

3. Diagnostic du glissement : Déterminer les facteurs aggravants, prédisposition, déclencheur, et l’explication du désordre. ....................................................................................................................... 36 D.

Etapes d’une étude de stabilisation de glissement de terrain : ......................................................... 38 1.

L’analyse des paramètres techniques du site :............................................................................... 38

Contraintes du projet. ............................................................................................................................ 38 2.

Détermination de l’influence des différents paramètres sur le facteur de sécurité : .................... 38

3.

Définition des solutions techniques : ............................................................................................. 38

4.

Choix d’une solution : ..................................................................................................................... 38

5.

Dimensionner la variante selon les critères de stabilité interne et externe. ................................. 40

6.

Recommandations et procédés généraux d’exécution et de suivi. ................................................ 40

E.

Définition des différentes méthodes de stabilisation : ...................................................................... 41 1.

Déchargement du talus: ................................................................................................................. 42

4-Chargement de pieds : ......................................................................................................................... 43

2.

Drainage : ........................................................................................................................................ 45

3.

Éléments résistants :....................................................................................................................... 48

F.

Les reconnaissances géologiques et géotechniques : ........................................................................ 52 1.

Les reconnaissances géotechniques : ............................................................................................. 52

2.

Les essais in-situ.............................................................................................................................. 57

3.

Les reconnaissances géophysiques :............................................................................................... 59

III.

Situation de projet : PK19+900 de la RN16........................................................................................ 60

A.

B.

Évaluation des conditions actuelles de stabilité du site : Visite des lieux. ......................................... 61 1.

Géographie du site :........................................................................................................................ 61

2.

Historique de la rocade méditerranéenne : ................................................................................... 62

3.

Visite des lieux : .............................................................................................................................. 63

4.

Contexte géologiques du site : ....................................................................................................... 65

5.

Contexte structural ......................................................................................................................... 66

6.

L'évolution des reliefs : ................................................................................................................... 66

7.

Contexte géotechnique et risque de glissement du Nord du Maroc : ........................................... 67

8.

Caractéristiques géotechniques des sols sur la RN16 : .................................................................. 67

9.

Contexte climatique: ...................................................................................................................... 68

10.

Bassins versant et hydrologie : ................................................................................................... 70

11.

Topographie du site : .................................................................................................................. 71

12.

Trafic: .......................................................................................................................................... 74

13.

Campagne géotechnique : Essais au laboratoires et in-situ : Analyse et interprétation :.......... 75

14.

Modèle géotechnique du sol au Pk19+900: ............................................................................... 81

Paramètres géotechniques du sol : .................................................................................................... 83

5 Yahya BERDAI, Ingénieur Génie Civil de l’EHTP 2018 – [email protected]

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1.

Modélisation du cercle de glissement : .......................................................................................... 83

2.

Choix des paramètres de calcul : .................................................................................................... 83

3.

Calcul des caractéristiques mécaniques du sous sol : .................................................................... 84

4.

Synthèse des hypothèses et paramètres de calcul :....................................................................... 88

C.

Diagnostic du glissement : .................................................................................................................. 89

On présente ce que nous pensant être le diagnostic du glissement :........................................................ 89 IV.

Stabilisation du glissement de terrain : .............................................................................................. 90

A.

Etat actuel de la stabilité du site :....................................................................................................... 91

B.

Modification des paramètres du glissement : .................................................................................... 92 1.

Terrassements : .............................................................................................................................. 92

2.

Drainage : ........................................................................................................................................ 93

3.

Force stabilisatrice nécessaire : ...................................................................................................... 95

C.

Contraintes du projet :........................................................................................................................ 96

D.

Proposition des variantes de stabilisation :........................................................................................ 97 1.

Inclusions rigides :........................................................................................................................... 97

2.

Mur de soutènement : .................................................................................................................... 98

3.

Masque drainant :........................................................................................................................... 99

4.

Risberme : ..................................................................................................................................... 101

5.

Purge et substitution totale : ........................................................................................................ 103

6.

Remblai renforcé par géosynthétiques : ...................................................................................... 105

E. V.

Synthèse des solutions : ................................................................................................................... 107 Conception et dimensionnement du remblai renforcé par géosynthétiques : .................................... 108

A.

Généralités sur les géosynthétiques :............................................................................................... 109 1.

Définition de géosynthétiques : ................................................................................................... 109

2.

Les types de géosynthétiques:...................................................................................................... 109

3.

Les propriétés des géosynthétique :............................................................................................. 111

B.

Conception et dimensionnement de la variante remblai renforcé : ................................................ 116 1.

Présentation : ............................................................................................................................... 116

2.

Mise en œuvre du remblai renforcé par géosynthétiques : ......................................................... 121

3.

Avantages et domaine d’utilisation : ............................................................................................ 121

C.

Conception des remblais renforcés par remblai renforcé par géosynthétiques : ........................... 122 1.

Généralités :.................................................................................................................................. 122

2.

Fiche : ............................................................................................................................................ 122

3.

Longueur des lits de renforcement : ............................................................................................ 122

4.

Espacement des lits de renforcement : ........................................................................................ 123

D.

Justification des remblais renforcés par remblai renforcé par géosynthétiques : .......................... 124 1.

Justification vis-à-vis de la stabilité externe : ............................................................................... 125

6 Yahya BERDAI, Ingénieur Génie Civil de l’EHTP 2018 – [email protected]

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2. E.

Justification vis-à-vis de la stabilité interne : ................................................................................ 128 Conception du remblai renforcé :..................................................................................................... 130

1.

Prédimensionnement: .................................................................................................................. 130

F.

Stabilité externe du remblai renforcé : ............................................................................................ 132

G.

Stabilité interne : .............................................................................................................................. 135

H.

Choix du type de la nappe et vérification de la stabilité par GEO5: ................................................. 142 1.

Choix du matériau :....................................................................................................................... 142

2.

Vérification de la stabilité mixte et générale :.............................................................................. 143

3.

Vérification de la stabilité interne : .............................................................................................. 144

4.

Vérification de la stabilité externe :.............................................................................................. 145

7 Yahya BERDAI, Ingénieur Génie Civil de l’EHTP 2018 – [email protected]

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Liste des figures et des tableaux :

Figure 1 Exemple d’un glissement plan .......................................................................................................... 14 Figure 2 Éléments constitutifs d’un glissement rotationnel ........................................................................... 15 Figure 3 Type de glissement selon la géométrie ............................................................................................ 15 Figure 4 Exemples de glissements complexes ................................................................................................ 15 Figure 5 Types de glissement rotationnel dans un remblai routier ............................................................... 16 Figure 6 Cisaillement mobilisé et mobilisable dans une glissement rotationnel ........................................... 17 Figure 7 Différentes méthodes de calcul du facteur de sécurité par la méthode des tranches .................... 20 Figure 8 Evolution des paramètres du déblai et du remblai en fonction du temps ....................................... 22 Figure 9 Paramètres de calcul en contraintes effectives du sol ..................................................................... 29 Figure 10 Paramètres de calcul en contraintes totales du sol........................................................................ 30 Figure 11 Valeurs des paramètres des sols en France .................................................................................... 31 Figure 12 Valeurs indicatives des caractéristiques mécaniques de quelques sols ......................................... 31 Figure 13 . L’influence de l’indice de plasticité sur la cohésion non-drainée du sol NC................................. 32 Figure 14 Caractéristiques à court terme (Cu,Phi) en fonction de Pl* ........................................................... 33 Figure 15 Choix des caractéristiques de cisaillement des sols ....................................................................... 34 Figure 16 . Schéma des facteurs et leur importance et explication ............................................................... 37 Figure 17 Les différentes actions de terrassements possibles. ...................................................................... 44 Figure 18 Coupe d’une tranchée drainante et de manteau de drainage sous une route. ............................. 47 Figure 19 Masques et éperons drainants ....................................................................................................... 48 Figure 20 Différentes techniques de stabilisation utilisées pour la stabilisation d’une route ....................... 49 Figure 21 Appareil de sondage carotté .......................................................................................................... 52 Figure 22 Appareil de sondage préssiométrique............................................................................................ 53 Figure 23 Principe de l’essai VBS .................................................................................................................... 55 Figure 24 Schéma de principe de la boite de Casagrande .............................................................................. 56 Figure 25 Schéma de principe de l’essai triaxial ............................................................................................. 56 Figure 26 Appareil d’essai scissomètre........................................................................................................... 58 Figure 27 Essai piézométrique........................................................................................................................ 58 Figure 28 Position topographique du PK19+900 ............................................................................................ 61 Figure 29 Position géographique du PK19+900 .............................................................................................. 62 Figure 30 Réseau routier dans le nord du Maroc ........................................................................................... 62 Figure 31 Photos des désordres constatés lors de la visite des lieux en 2013 ............................................... 63 Figure 32 Photos des désordres constatés lors de la visite des lieux en 2017 ............................................... 63 Figure 33 Inefficacité des solutions rigides dans les versants instables ......................................................... 64 Figure 34 La carte géomorphologique du Rif (Maurer, 1965) en 1/50000. ( hors echelle) ........................... 65 Figure 35 Localisation des stations hydrologiques dans la zone d’influence de l’ABHL ................................. 69 Figure 36 Position des nappes dans les bassins de l’ABHL. ............................................................................ 70 Figure 37 Levé topographique du site ............................................................................................................ 71 Figure 38 Profil en long du tracé routier ........................................................................................................ 72 Figure 39 Profil en travers type de la zone de désordre ................................................................................ 72 Figure 40 Position du remblai routier par rapport au terrain naturel ............................................................ 73 Figure 41 Dimensions de la pente du remblai supportant la route ............................................................... 73 Figure 42 Classification de la chaussée en fonction du TMJA ........................................................................ 74 Figure 43 Zone d’influence d’un remblai ........................................................................................................ 81 Figure 44 Modèle des couches de sol et modélisation numérique du terrain ............................................... 82 Figure 45 Modélisation du cercle de glissement ............................................................................................ 83 Figure 46 1-Coefficient de perméabilité du sol ; 2-Changement du Fs dans un remblai sur argile NC .......... 83 Figure 47 Calcul du Fs dans le cas d’un sol argileux en conditions non drainées ........................................... 85 8 Yahya BERDAI, Ingénieur Génie Civil de l’EHTP 2018 – [email protected]

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Figure 48 Utilisation du mode statistique dans Slide ..................................................................................... 85 Figure 49 Paramétrage des statistiques de calcul .......................................................................................... 86 Figure 50 Variation du facteur de sécurité en fonction de Cu ....................................................................... 86 Figure 51 Zone des glissements Fs