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CHAPITRE 2 Dans ce chapitre, nous présentons une introduction sur les méthodes

CHAPITRE 2 Dans ce chapitre, nous présentons une introduction sur les méthodes de calcul de la stabilité des talus, nous allons exposer les calculs avant et après les glissements ; le choix du type de méthode de calcul ; notion de coefficient de sécurité ; ensuite les méthodes d'équilibre limite et leurs hypothèses, et par la suite nous allons d’autre méthodes d’analyse de la stabilité des talus comme : Les Algorithmes Génétiques (une brève exposition des exemples d’utilisation des algorithmes génétiques dans de différents domaines. Ensuite, le principe de base d’un algorithme génétique standard) ; la méthode des différences finies ; méthode des éléments finis ; méthodes des éléments frontières ; et la méthode des éléments discrets. Ce chapitre sera clôturé par une conclusion. CALCUL DE LA STABILITÉ DES PENTES CALCUL DE LA STABILITÉ DES PENTES Mr : Taleb Hosni Abderrahmane Enseignant au centre universitaire Abdelhafid Bousouf Mila E‐Mail talebhosni@gmail.com 2020 Affiliations Centre Universitaire Abdelhafid Boussouf Mila Laboratoire FIMAS Université Tahri Mohamed Bechar Sommaire CHAPITRE 2 : CALCUL DE LA STABILTÉ DES PENTES 2.1 Introduction ............................................................................................................................................................................ 30 2.1.1 Calcul avant les glissements (étude à priori) .......................................................................................... 30 2.1.2 Calcul après les glissements (étude à posteriori) ............................................................................... 31 2.2 Le Choix du type de me thode de calcul ........................................................................................................................ 31 2.3 Notion de coefficient de se curite ..................................................................................................................................... 32 2.4 Me thodes d'e quilibre limite et leurs hypothe ses ....................................................................................................... 33 2.4.1 Rupture plane...................................................................................................................................................................... 34 2.4.1.1 Stabilité des pentes finies ....................................... ......... .......... .......... .......... .............................................. 34 2.4.1.2 Stabilité des pentes infinies............................................................................................................................... 34 2.4.2 Rupture circulaire ............................................................................................................................................................. 35 2.4.2.1 Méthode globale .................................................................................................................................................... 35 2.4.2.2 Méthodes des tranches principes et hypothèses .................... ............................................................... 36 2.4.2.2 a) Méthode de Fellenius ..................................................... .............................................................................. 38 2.4.2.2 b) Méthode simplifiée de BISHOP .................................. .............................................................................. 39 2.4.3 Glissement quelconque ...................................................... ............................................................................................. 40 2.4.3.1 Méthode simplifiée de JANBU ............................ ............................................................................................. 40 2.4.3.2 Méthode Suédoise Modifiée, U.S. Army Corps of engineering ........................................................ 40 2.4.3.3 Méthode de Spencer, Morgenstern-Price ....................... .......................................................................... 41 2.4.4 Méthode de Raulin, Rouques et Toubol ...................................... .............................................................................. 41 2.4.5 Limitations des méthodes d'équilibre limite ........................... ............................................................................. 42 2.5 D’autre Me thodes de calcul de stabilite des pentes .................................................................................................... 43 2.5.1 Méthode d’optimisation par les algorithmes génétique ....................... .................................... 43 2.5.1.1 Principe d’optimisation ................................................................ ........................................... 45 a) Codage, individu, population et espace de recherche ................ .......................................................................... 45 2.5.1.2 Principe de base d’un Algorithme Génétique standard ........... ................................. 46 a) Espace de recherche .......................................................... ................................................................................................ 47 b) Une fonction objective de l’individu ............................... ............................................................................................... 47 c) Codage des variables ........................................................ ..................................................................................................... 47 d) Convergence ............................................................................................................................................................................. 48 e) Sélection ...................................................................................................................................................................................... 48 f) Croisement ................................................................................................................................................................................. 50 g) Mutation ............................................................................ ......................................................................................................... 51 h) critère d’arrêt ............................................ .............................................................................................................................. 52 2.5.2 Modélisation et méthodes numériques .............................................................................................................. 52 2.5.2.1 Méthodes continus .......................................................................................................................................... 53 a) Méthode des différences finies ......................................................................................................................................... 53 b) Méthodes des éléments finies ........................................................................................................................................... 53 c) Méthodes des éléments frontières ................................................................................................................................... 55 2.5.2.2 Méthode discontinue ...................................................................................................................................... 56 a) La méthode des éléments discrets ................................................................................................................................. 56 2.6 Conclusion ........................................................................................................................................................................... 56 Liste des figures CHAPITRE 2 Figure 2.1: Glissement plane ...................................................................................................................................................... 34 Figure 2.2: Pente finie avec surface de rupture plane ...................................................................................................... 34 Figure 2.3: Pente infinie avec surface de rupture plane et écoulement ................................................................ 35 Figure 2.4: Analyse d’un talus homogène avec φ > 0 ...................................................................................................... 35 Figure 2.5: Exemple d'une rupture circulaire ..................................................................................................................... 36 Figure 2.6: Forces appliquées sur une tranche dans la méthode de Fellenius ...................................................... 38 Figure 2.7 : Forces appliquées sur une tranche dans la méthode de Bishop simplifiée .................................... 39 Figure 2.8 : Inclinaison des forces dans la méthode Suédoise modifiée .............................................................. 41 Figure 2.9 : Coordonnées de la surface de glissement pour la méthode de Spencer ........................................ 41 Figure 2.10 : Schéma de base pour la méthode des Perturbations ......................................................................... 42 Figure 2.11 : Mobilisation de la résistance au cisaillement le long d'un plan de glissement ...................... 43 Figure 2.12 : Organigramme d’un algorithme génétique standard ....................................................................... 47 Figure 2.13 : Représentation d’un individu : (a) codage réel, (b) codage binaire .............................................. 48 Figure 2.14 : La méthode de sélection de la loterie biaisée ............... .......................................................................... 49 Figure 2.15 : Représentation d’une sélection par tournoi d’individus pour un critère de maximisation. Chaque individu représente une solution possible ...................................................................................................... 50 Figure 2.16 : Représentation d’un croisement en un point de deux chaînes ...................................................... 50 Figure 2.17 : Représentation d’un croisement en deux points ................................................................................. 51 Figure 2.18 : Représentation d’un croisement uniforme ............................................................................................ 51 Figure 2.19 : Représentation d’une mutation de bits dans une chaîne .................................................................... 52 Liste des tableaux Tableau 2.1 : Définitions du coefficient de sécurité Différents exemples de définitions d’un coefficient de sécurité ............................................................................................................................................................. 32 29 CHAPITRE 02 : CALCUL DE LA STABILITÉ DES PENTES CALCUL DE LA STABILITÉ DES PENTES Dans ce chapitre, nous présentons une introduction sur les méthodes de calcul de la stabilité des talus, nous allons exposer les calculs avant et après les glissements ; le choix du type de méthode de calcul ; notion de coefficient de sécurité ; ensuite les méthodes d'équilibre limite et leurs hypothèses, et par la suite nous allons d’autre méthodes d’analyse de la stabilité des talus comme : Les Algorithmes Génétiques (une brève exposition des exemples d’utilisation des algorithmes génétiques dans de différents domaines. Ensuite, le principe de base d’un algorithme génétique standard) ; la méthode des différences finies ; méthode des éléments finis ; méthodes des éléments frontières ; et la méthode des éléments discrets. Ce chapitre sera clôturé par une conclusion. 2 30 CHAPITRE 02 : CALCUL DE LA STABILITÉ DES PENTES 2.1 Introduction Toutes les méthodes de calcul de la stabilité des pentes nécessiteront de connaitre plusieurs éléments de base du calcul notamment : la géologie ; les propriétés mécaniques des terrains et/ou des discontinuités ; la géométrie en deux ou trois dimensions du talus; les conditions hydrodynamiques; surcharges statiques et dynamiques, etc.. La seule appréciation visuelle de la résistance d'un talus ne donne pas assez d'informations pour juger de sa stabilité et la marge de sécurité est inconnue [35]. Cette stabilité ne peut être déterminée que par un calcul basé sur les caractéristiques géotechniques. La sécurité d'une pente ou d'un talus dépend notamment :  des propriétés du terrain ;  de l'inclinaison de la pente ;  de la profondeur de la tranchée ou de la fouille (hauteur du talus) ;  des influences météorologiques ;  de la position de la nappe phréatique et  des surcharges statiques et dynamiques. La rupture soudaine d'un talus peut être provoquée par des phénomènes agissant pendant une courte ou une longue durée : - phénomènes de longue durée : fluage le long d'une pente, destruction de la structure interne ou externe, eaux d'infiltration provenant des eaux de recharges d'origine quelconque ou des eaux de ruissellement. - phénomènes de courte durée: entaille au pieds du talus, érosion par le ruissellement des eaux de pluies suivant la ligne de plus grande pente, décharge du pieds du talus, charges au sommet, destruction de la structure interne du sol par des influences dynamiques, etc. Une combinaison de ces causes peut également déclencher un éboulement. Les phénomènes de courte durée doivent être au premier plan des préoccupations lors des travaux d'excavation des pentes. Deux types de calculs peuvent être réalisés. 2.1.1 Calcul avant les glissements (étude à priori) On ne connait pas, a priori, la géométrie la plus critique, ni la surface la plus défavorable dans ce cas. L'objectif du calcul va être de déterminer la surface de glissement, qui, parmi l'infinité de surfaces de rupture envisageables, sera la plus critique. Le calcul va donc consister à tester le plus grand nombre de surfaces possible et à trouver par « tâtonnements » la surface la plus défavorable. Chaque surface testée fera l'objet d'un calcul de stabilité qui fournira, en général la valeur d'un coefficient de sécurité « Fs ». Fs est le coefficient de sécurité du talus par rapport à la rupture sur la 31 CHAPITRE 02 : CALCUL DE LA STABILITÉ DES PENTES surface envisagée. Le coefficient de sécurité du site sera la plus faible des valeurs de F obtenues. La surface correspondant au coefficient de sécurité le plus faible est la surface de rupture la plus probable. 2.1.2 Calcul après les glissements (étude à posteriori) [5] Il s'agit dans ce cas de comprendre et d'analyser le glissement (notamment pour éviter qu'il ne se reproduise d'autres glissements dans les mêmes conditions). On va chercher à améliorer la situation de manière à avoir une sécurité acceptable. Dans ce cas de figure la géométrie de la surface de rupture est connue (au moins partiellement) et, puisqu'il y a eu rupture, cela signifie que les terrains avaient atteint leur état limite à la rupture. L'analyse de stabilité, est une partie importante de la conception des remblais, des pentes, des excavations, et des barrages, etc.... 2.2 Le choix du type de méthode de calcul [5] Un autre choix important, qui dépend des moyens que l’on peut mettre en œuvre, doit être posé entre une méthode modélisant toute la masse de sol (méthode des éléments finis) et une méthode cinématique, définissant uploads/Ingenierie_Lourd/ chapitre-2 2 .pdf