Sétra Service d'études sur les transports, les routes et leurs aménagements oct

Sétra Service d'études sur les transports, les routes et leurs aménagements octobre 2009 Fondations au rocher Reconnaissance des massifs rocheux, conception et dimensionnement des fondations Éditions Sétra Guide technique Fondations au rocher Reconnaissance des massifs rocheux, conception et dimensionnement des fondations 2 Fondations au rocher Ce document a été rédigé par : • V. Darras (Sétra) • J-L. Durville (Lcpc puis Cete de Lyon) • B. Gaudin (Egis) • G. Haiun (Sétra) • J-F. Jezequel (Lrpc St Brieuc) • D. Lefaucheur (Sétra) • C. Maurel (Sétra puis Lrep) • M. Rat (Lcpc puis Cgpc) • J. Renault (Sétra puis Lrep) • J. Restituito (Lrpc Clermont-Ferrand) • L. Rochet (Lrpc de Lyon puis R&R Consultant) • D. Virely (Lrpc Toulouse) Sommaire Avant-propos 6 Chapitre 1 - Objet du document - Domaine d’application 7 Chapitre 2 - Spécificités du milieu rocheux 9 2.1 - Mécanique des roches - Mécanique des sols 10 2.2 - Les « défauts » du massif rocheux 10 2.3 - Effet d’échelle 11 2.3.1 - Effet sur la dispersion 11 2.3.2 - Effet sur la valeur moyenne 12 2.4 - Modélisation 12 Chapitre 3 - La reconnaissance des massifs rocheux 13 3.1 - Organisation 14 3.1.1 - Objectif 14 3.1.2 - Intervenants 14 3.1.3 - Coordination entre la reconnaissance et les études de l’ouvrage 14 3.1.4 - Principaux éléments à fournir au chargé d’études pour la reconnaissance 15 3.2 - La reconnaissance générale 16 3.2.1 - Phase préliminaire 16 3.2.2 - La reconnaissance générale proprement dite 17 3.3 - La reconnaissance détaillée 26 3.3.1 - Les méthodes de reconnaissance 27 3.3.2 - Le rapport final 29 Chapitre 4 - Principes de conception 31 4.1 - Principes généraux 32 4.2 - Principaux cas de fondations au rocher 32 4.2.1 - Ouvrages de grande portée sur massif rocheux affleurant ou sub-affleurant, avec proximité d’un versant 33 4.2.2 - Fondation sur un niveau rocheux situé sous une zone superficielle instable 34 4.2.3 - Fondation en site aquatique et sur massif rocheux affleurant, ou fondation sur massif rocheux situé sous une couche de sols de faibles caractéristiques 35 4.3 - Problèmes de réalisation 36 4.3.1 - Pistes, plates-formes 36 4.3.2 - Emploi des explosifs 37   Fondations au rocher 4.4 - Typologie des fondations au rocher 38 4.4.1 - Fondation superficielle 38 4.4.2 - Fondations massives (ou semi-profondes) sur puits unique 39 4.4.3 - Fondations sur pieux ou puits multiples de gros diamètre 40 4.4.4 - Fondations (superficielles) reposant sur un massif rocheux renforcé par ancrages passifs, micropieux, etc. 42 4.4.5 - Utilisation des ancrages précontraints 43 4.4.6 - Quelques principes généraux de conception 44 4.5 - Cas particulier des fondations sur site rocheux avec présence de cavités naturelles (karsts, dissolutions) ou anthropiques (carrières) 46 4.5.1 - Problématique des reconnaissances et évaluation du risque 46 Chapitre 5 - Dimensionnement 49 5.1 - Paramètres influant sur la complexité du dimensionnement 51 5.2 - Différents mécanismes de rupture 52 5.2.1 - Les mécanismes où le massif peut être homogénéisé 52 5.2.2 - Les mécanismes discontinus simples 53 5.2.3 - Les mécanismes discontinus complexes 55 5.3 - Choix des caractéristiques mécaniques de calcul 57 5.3.1 - Méthodes d’homogénéisation 57 5.3.2 - Représentation du massif par un milieu discontinu à blocs 63 5.4 - Étude d’une fondation dans les cas homogénéisés 65 5.4.1 - Généralités 65 5.4.2 - Fondation superficielle 66 5.4.3 - Fondation semi-profonde 70 5.4.4 - Fondation profonde 75 5.5 - Étude d’une fondation dans les cas discontinus simples 76 5.5.1 - Généralités 76 5.5.2 - Terrain à stratification horizontale 77 5.5.3 - Mécanisme de glissement plan 78 5.5.4 - Mécanisme à deux blocs (2D) 80 5.5.5 - Mécanisme de glissement de dièdre 81 5.6 - Étude d’une fondation dans les cas discontinus complexes 81 5.6.1 - Généralités 81 5.6.2 - Méthodes de calcul 82 5.6.3 - Exemples 82 Chapitre 6 - Suivi géologique et instrumentation 87 6.1 - Suivi des terrassements par un géologue 88 6.1.1 - Principes 88 6.1.2 - Cas des fondations superficielles 89 6.1.3 - Cas des fondations profondes 90 6.2 - Suivi instrumental de l’ouvrage pendant les travaux et en service – Exemples 92 6.2.1 - Cas du pont sur l’Elorn 92 6.2.2 - Cas du viaduc de Millau 93 Annexes 95 1 - Listes des normes et procédures d’essais existantes pour les roches 96 2 - Quelques spécifications particulières pour les sondages carottés dans le rocher 98 1 - Exécution des sondages carottés 98 2 - Exploitation des sondages carottés 98 3 - Représentation en diagrammes stéréographiques : principe, exemple 100 4 - Spécifications pour l’utilisation d’explosifs pour les travaux de terrassement de fouilles de fondations d’ouvrages d’art 101 5 - Classification Rmr des massifs rocheux de Z.T. Bieniawski 102 6 - Critère de Hoek et Brown et linéarisation 104 Références bibliographiques 107 Sommaire   Fondations au rocher Avant-propos Nota Ce guide technique présente un caractère provisoire reflétant l’état actuel des connaissances et le degré encore peu avancé de leur formalisation. Le Sétra sera heureux de recevoir toute remarque permettant de compléter et d’améliorer la rédaction. Les méthodes spécifiques de reconnaissance et d’études des sites rocheux sont en règle générale méconnues des Maîtres d’œuvre et des chefs de projets qui souvent ne prévoient pas suffisamment tôt dans le phasage des études l’intervention de géologues spécialistes et de mécaniciens des roches. Une telle situation n’est pas rare dans la mesure où le terme rocher est souvent trop rapidement associé à bonne résistance du terrain de fondation ; elle peut conduire toutefois à la mise en cause sérieuse du parti adopté pour les fondations et/ou de l’implantation des appuis de l’ouvrage, avec des conséquences en termes de coûts, à un stade déjà trop avancé du projet, si ce n’est à la mise en cause de la conception même de l’ouvrage ou de son implantation. Par ailleurs, il n’existe pas en France à l’heure actuelle de texte réglementaire ou normatif, voire de guide, traitant de la conception et du calcul des fondations d’ouvrages en site rocheux. L’objet de ce guide est donc avant tout de sensibiliser les principaux intervenants aux problèmes particuliers posés par les fondations au rocher et leurs méthodes d’étude. Il présente un caractère provisoire qui reflète l’état actuel de nos connaissances et le degré encore peu avancé de leur formalisation, notamment pour ce qui concerne les règles de dimensionnement. C’est d’ailleurs cette dernière situation qui a rendu difficile l’élaboration de ce guide et qui, probablement, rendra nécessaire une mise à jour après une période de pratique. C’est la raison pour laquelle il est demandé aux utilisateurs de ce guide de bien vouloir nous faire part de leurs observations éventuelles et de toute information susceptible de le compléter utilement.  Chapitre 1 Objet du document - Domaine d’application  Fondations au rocher Dans le domaine des fondations d’ouvrages d’art en site rocheux, en l’absence de texte à caractère réglementaire ou officiel, il est courant que les spécificités des massifs rocheux soient mal prises en compte et que les méthodes d’étude de la mécanique des sols soient utilisées de manière abusive. En particulier, le fascicule 62 titre V du Cctg couvrant le calcul des fondations d’ouvrages d’art dans les sols est utilisé très souvent pour des fondations au rocher, hors de son domaine d’application. L’eurocode 7 (EN1997 : calcul géotechnique) donne, dans sa partie 1, des règles générales applicables au dimensionnement des fondations. Si les principes généraux sont parfaitement utilisables pour les fondations au rocher, il n’en demeure pas moins que le texte est conçu en majeure partie pour les fondations en terrain meuble et qu’il ne mentionne que marginalement les particularités des sites rocheux. De plus, les méthodes spécifiques de reconnaissance des sites rocheux sont souvent méconnues des maîtres d’œuvre et des chefs de projet qui ne prévoient pas suffisamment tôt dans le phasage des études l’intervention du mécanicien des roches. Il a donc paru nécessaire d’éditer un guide technique dont le but est de sensibiliser les différents intervenants aux problèmes particuliers posés par les fondations au rocher et leurs méthodes d’étude, et ceci même si la formalisation des pratiques éprouvées en matière de fondation au rocher est encore peu avancée. L’objectif est notamment de préciser les spécificités : de la reconnaissance en milieu rocheux (intervention de spécialistes géologues très en amont et intégrés à la conception) ; des méthodes d'étude de fondations en milieu rocheux (milieu de résistance élevée, influence de l'aspect structural et de l'effet d'échelle, rôle des discontinuités). Ce guide s’adresse à tous les acteurs de la construction en milieu rocheux pour prendre en compte l’interaction entre les fondations et la structure : le maître d’œuvre, les bureaux d’étude et les géotechniciens : le maître d'œuvre et les bureaux d’études, pour leur préciser les principaux éléments spécifiques aux fondations au rocher permettant d'estimer et d'orienter judicieusement les études, en terme de phasage des reconnaissances, notamment géologiques ; le géotechnicien, en charge des études de fondations, pour lui fournir, dans les cas simples, des éléments pour la conception et le calcul des fondations en site uploads/Philosophie/ fondations-oa-au-rocher.pdf

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