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INGENIEURIE DES FONDATIONS LA RECONNAISSANCE ET L’ECHANTILLONNAGE Mme Z. KECHOU

INGENIEURIE DES FONDATIONS LA RECONNAISSANCE ET L’ECHANTILLONNAGE Mme Z. KECHOUANE CHAPITRE II LA RECONNAISSANCE ET L’ECHANTILLONNAGE Ingénierie des fondations [MGCSt-09/MGCGo-09] Mme Z. KECHOUANE Page 1 I. Introduction Le succès de tout projet de construction requiert une bonne planification des travaux et une juste estimation des difficultés et des coûts. La préparation du site et l’aménagement des fondations sont des étapes critiques du projet, car elles représentent une grande part du coût global ; une mauvaise surprise dès cette phase initiale peut compromettre la suite d’un projet. Compte tenu de l’importance structurale des fondations, leur conception requiert une excellente connaissance du milieu ; leur choix et leur dimensionnement se fondent sur les résultats d’études sérieusement planifiées à l’intérieur d’un programme de reconnaissance géotechnique. II. Les objectifs de la reconnaissance Globalement, la reconnaissance géotechnique a pour but de révéler la présence de tout facteur environnemental lié au sol ou à la roche et susceptible d’influer sur le comportement de l’ouvrage. Les renseignements qu’elle procure doivent garantir que la réaction d’une fondation à son chargement n’excèdera pas la marge de sécurité prévue pour le tassement et la rupture éventuelle du sol, quelle que soit l’évolution des conditions hydrauliques. Dans son ensemble, la reconnaissance comprend la planification, la recherche, ainsi que la cueillette et la communication des données relatives aux propriétés du sol. Ses objectifs sont les suivants : − Révéler la présence actuelle ou potentielle de tout accident ou phénomène géologique présentant des dangers pour l’ouvrage : faille, subsidence, sismicité, zone de glissement ou de coulée, instabilité de talus, etc. ; − Décrire la stratigraphie, c'est-à-dire la nature et l’épaisseur des couches de sol et de roche sous l’ouvrage ; − Déterminer la nature, la profondeur et la pression des diverses nappes d’eau souterraine ; − Mesurer les caractéristiques physiques ainsi les propriétés mécaniques et hydrauliques du sol et de la roche en place, en réalisant des essais sur le terrain. III. Le programme de reconnaissance Il est évident que les ressources financières allouées à la reconnaissance sont toujours proportionnelles à l’ampleur du projet. Plus elles sont importantes plus les investigations sont poussées et les sondages, nombreux et variés. La qualité et la sûreté d’une reconnaissance dépendent donc en grande partie des sommes qu’on y consacre. III.1. La collecte de données Dans le cas de projets d’envergure, la reconnaissance débute par la collecte de documents sur la région et le site du projet : rapports existants, cartes topographiques, hydrographiques et géologiques à différentes échelles, photographies aériennes et même enregistrement provenant de la télédétection par satellite. Les relevés faits par satellite enregistrent sur pellicule ou ruban magnétique la réflexion ou l’émission d’ondes diverses telles que les infrarouges et les ondes radar. Ces nombreuses sources mettent en évidence les accidents géologiques majeurs et les anciennes zones de glissement, renseignent sur la nature des roches et l’évolution de l’érosion et signalent les relations entre le relief, le ruissellement et le grainage. Les renseignements qu’elles contiennent servent à planifier et à concevoir des barrages, des centrales électriques, de grands complexes industriels, des bâtiments en hauteur avec charpente métallique ou de béton et même des projets routiers. III.2. La visite du site L’étude préliminaire des rapports, des cartes et des photographies aériennes offre des garanties à l’échelle régionale, mais il faut également visiter le site du projet afin de bien connaitre le terrain. On y inspectera les pentes afin de détecter tout signe d’instabilité ou de solifluxion (lent phénomène de mouvement de terrain). On portera attention au type de végétation qui témoigne des conditions de drainage, et à la présence de gros blocs erratiques (discontinus) ou d’affleurements rocheux pouvant déterminer le choix des méthodes de construction. CHAPITRE II LA RECONNAISSANCE ET L’ECHANTILLONNAGE Ingénierie des fondations [MGCSt-09/MGCGo-09] Mme Z. KECHOUANE Page 2 III.3. La planification de la reconnaissance À l’aide des données rassemblées lors de l’étude des cartes et de la visite du site, on planifie la reconnaissance géotechnique en tenant compte de la nature, des dimensions et de la structure de l’ouvrage projeté. Il s’agit de déterminer le type, le nombre, la localisation et la profondeur des sondages et des essais qu’il faudra effectuer sur le terrain. Ces sondages et essais vont permettre de faire un profil précis des propriétés physiques, mécaniques et hydrauliques du sol et du sol substratum rocheux. L’étendue de la reconnaissance, c'est-à-dire le nombre de sondage et leur localisation, dépend surtout du type de projet et de l’homogénéité des conditions du sol. Quant à la profondeur de la reconnaissance, elle dépend d’avantage du poids des ouvrages et de la valeur des contraintes qu’ils induiront dans le sol. En général, la profondeur des sondages est d’au moins six mètres ou quatre fois la largeur de la fondation sous son propre niveau dans le cas des ouvrages légers. Pour ce qui est des ouvrages lourds et des bâtiments massifs à plusieurs étages, la moitié des sondages devraient atteindre une profondeur d’une fois et demie la largeur de la construction sous les fondations. IV. Les méthode de reconnaissances des sols Introduction L’établissement de tout projet de génie civil nécessite une parfaite connaissance du sol de fondation. Pour cela, il faut déterminer : • La nature des couches sur une profondeur suffisante au droit de la zone à construire ; • les caractéristiques du terrain, soit en laboratoire sur des échantillons intacts prélevés par sondages, soit «in situ» ; • La perméabilité des couches et les caractéristiques de la nappe phréatique (variation de niveau, composition de l’eau). Avant de choisir les méthodes à utiliser, une première étape s’impose, basée sur : • L’étude des cartes géologiques existantes; • La recherche des documents établis sur la région; • Une première reconnaissance rapide du terrain. Le résultat de cette étude doit permettre à l’ingénieur responsable du projet de déterminer la marche à suivre, d’indiquer si la réalisation est possible sur le site choisi et de donner une approximation du coût des études et des fondations. Ensuite commence l’étude géotechnique approfondie du terrain permettant de définir parfaitement le type de fondation qui assurera la stabilité générale de l’ouvrage et empêchera les tassements différentiels pouvant créer la ruine de la construction. Le déroulement d’une campagne de reconnaissance est toujours progressif et n’est jamais fixé à l’avance avec rigueur: en effet, les procédés dépendent des terrains rencontrés et les problèmes en cours d’essais sont souvent fréquents. µ Parmi les méthodes de reconnaissance géologique et géotechnique, les forages et sondages tiennent une place importante du fait des renseignements qu’ils peuvent fournir par eux-mêmes, ou grâce à l’adjonction de systèmes complémentaires d’information. Les principaux domaines d’intervention du forage peuvent être groupés sous les rubriques suivantes : v recherche et exploitation de matières utiles : minerais, charbon, eau, pétrole, matériaux de carrières ; v reconnaissance des sols dans le cadre d’études géologiques, géotechniques, hydrogéologiques, pédologiques ; v préparation de sols en vue de la réalisation d’ouvrages de génie civil : pieux forés, injections. CHAPITRE II LA RECONNAISSANCE ET L’ECHANTILLONNAGE Ingénierie des fondations [MGCSt-09/MGCGo-09] Mme Z. KECHOUANE Page 3 De nombreuses méthodes sont à la disposition du spécialiste: ü Les reconnaissances par puits et tranchées; ü Les reconnaissances géophysiques; ü Les sondages rotatifs, les sondages par poinçonnement ou par vibro-percussion; ü Les sondages destructifs à la tarière ou au battage; ü Les essais «in situ» quand le prélèvement devient très difficile. Les reconnaissances par puits, 1) Tranchées et galeries Cette méthode, la plus ancienne, est celle qui permet le mieux de «voir» les terrains en place et de faire des prélèvements de gros échantillons et des essais directs sur la roche en place. Les travaux sont réalisés à la main en blindant les parois par des coffrages en bois ou métalliques. A partir des puits on peut creuser des galeries dans les zones les plus dangereuses, en particulier dans les régions qui recèlent de nombreuses carrières. Si l’on veut atteindre les couches profondes, ces travaux deviennent très chers et sont impossibles dès que l’on rencontre la nappe phréatique. Ils ne sont utilisés que comme compléments d’autres essais. 2) Les reconnaissances géophysiques Ces méthodes présentent l’avantage d‘être rapides et assez économiques mais l’interprétation des résultats est très difficile; elles doivent toujours être complétées par des sondages qui permettent de vérifier certaines mesures. Ces essais indiquent l’épaisseur et l’orientation des couches, la positon de la nappe phréatique et la présence d’anomalies géologiques importantes telles que éboulis, surface de glissement, présence de carrières. Ils ne sont utilisés pratiquement que pour les grands ouvrages et donnent surtout des résultats géologiques. a) La méthode sismique Le principe de l’essai est basé sur le fait que les ondes se propagent à des vitesses différentes suivant la nature des couches du terrain : la vitesse croît avec la compacité du sol. L’équipement comprend : ü un émetteur d’ondes (la plupart du temps l’ébranlement est créé par une explosion); ü un récepteur (sismographe) associé à un enregistreur mesurant le temps de parcours; b) La méthode électrique Elle consiste à mesurer la résistivité du sol qui varie suivant la composition des roches et l’importance de l’eau. uploads/Philosophie/ 3-la-reconnaissance-et-x27-echantillonnage.pdf