BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONALB.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 66.06.60

B.R.G.M. - ORLÉANS LA SOURCECONSTRUCTION DES BATIMENTS J2 ET J3

RECONNAISSANCE DE SOLS

par

B. BONCOMPAIN - J.-L SCOUARNEC

Département géologie de l'aménagementB.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 66.06.60

73 SGN 359 AME3 5000 00045276 2

Octobre 1973

R E S U M E

A la demande du Bureau de recherches géologiques et minières, nous avonsexécuté l'étude de sols concernant les fondations des bâtiments J2 et J3 proje-tés sur le domaine d'Orléans-la-Source.

Dans cette étude, nous avons établi un plan de synthèse des reconnais-sances précédentes ayant intéressé l'ensemble de la concession du B . R . G . M .Au droit des bâtiments J2 et J3, cinq sondages ont été exécutés par l'entrepriseTechnosol en complément, en vue de préciser les caractéristiques mécaniquesdes terrains recouvrant le calcaire de Beauce et de compléter la reconnaissan-ce des vides dans ce dernier niveau. Ainsi, les mesures de résistance in-situet les essais en laboratoire ont permis de définir les caractéristiques mécani-ques des terrains.

Le rapport faisant la synthèse de l'ensemble de ces résultats définit leparti de fondation le plus adapté.

S O M M A I R E

RESUME

INTRODUCTION 1

1 - RENSEIGNEMENTS GENERAUX 1

2 - RESULTATS DES CAMPAGNES DE RECONNAISSANCEPRECEDENTES DANS LA ZONE DES BATIMENTS J2 ET J3 22.1 - Reconnaissance géophysique par sismique réfraction2.2 - Reconnaissance par sondages carottés2.3 - Reconnaissance par sondages destructifs,

campagnes Technosol 1968-1971

3 - RESULTATS DES TRAVAUX DE RECONNAISSANCE 1973 33.1 - Programme d'essais3.2 - Interprétation des résultats

4 - CONCLUSIONS . 5

LISTE DES ANNEXES

Annexe 1 Plan d'implantation des reconnaissances desols - Sondages - Profils sismiques

Annexe 2 Implantation des bâtiments J2 et J3

Sondages A - B - C - D

Annexe 3 Coupe de terrain A - A

Annexe 4 Coupe de terrain B-B - C - C

Annexe 5 Coupe de terrain D - D

Annexe 6 Cahier de sondages

Annexe 7 Cahier d'essais en laboratoire

INTRODUCTION

Le B R G M a entrepris en août 1973, sur sa concession à OrléansLa Source, une campagne de reconnaissance de sols en vue de la construc-tion des bâtiments J2 et J3.

Cette campagne, effectuée en complément des campagnes précé-dentes (1966 à 1971), a comporté l'exécution de quatre sondages par l'en-treprise T E C H N O S O L (deux d'entre eux atteignent 25m de profondeur, lesdeux autres étant limités à 14m de profondeur) et l'analyse en laboratoired'échantillons prélevés dans ces sondages. Les résultats des sondages ayantdéjà été fournis par l'entreprise T E C H N O S O L avec une note interprétative,le présent rapport fait la présentation, la synthèse et l'interprétation de l'en-semble de ces résultats en les plaçant dans le contexte des reconnaissancesplus anciennes ; on trouvera joint en annexe :

- Plan n° 73 S G N 359-01 : plan d'implantation des sondagessur la concession du B R G M

- Plan n° 73 S G N 359-02 : plan d'implantation des sondagesau droit des bâtiments J2 et J3

- N ° 73 S G N 359-03,04,05 : coupes interprétatives de sondages

(AA, BB, C C , D D )

- N ° 73 S G N 359-06 : cahier de sondages

- N ° 73 S G N 359-07 : cahier d'essais en laboratoire

1. Renseignements généraux

D u point de vue géologique, au droit de la concession du B R G Mà Orléans-La-Source, on rencontre :

- les Alluvions anciennes de la Loire, sables et graviers quater-naires sur plusieurs mètres d'épaisseur ;

- les Marnes verdâtres et sables du Burdigalien, formation lenti-culaire de quelques mètres d'épaisseur ;

- les Calcaires de Beauce, formation de marnes et calcaires deplusieurs dizaines de mètres d'épaisseur.

Dans les Calcaires de Beauce on rencontre des cavernes et fontisliés aux circulations de la nappe située dans ces niveaux.

- 2 -

Sur le plan n°73 S G N 359-01, nous avons reporté l'implantationdes sondages et profils sismiques exécutés au cours des différentescampagnes précédentes, à partir des éléments suivants :

- rapport B R G M 63-A-102 : Tau: ières et puits (PETER)

- rapport B R G M 66-A-32 et 66-A-71 : Reconnaissance sismique(HORN et OLTRA)

- rapport B R G M 66-B-8 : Sondages B A C H Y , X-Ray, Diagraphie(DESPREZ)

- rapport B R G M 67-B-24 : Reconnaissance sismique complémen-taire (HENTINGER)

- rapport T E C H N O S O L 68 : Etude V . D . M . , D . S .

- rapport B R G M 69 -GPH-5 : Reconnaissance sismique complé-mentaire (CLUSEAU)

- rapport T E C H N O S O L 71 : Etude Jl, J2

Dans ce plan de synthèse, nous n'avons pas repris un certainnombre d'éléments que nous n'avons pu recueillir à ce jour : campagnesM E N A R D (1964), SOBESOL (1967 - Centre d'accueil), T E C H N O S O L (1968 -Arts graphiques, pas d'implantation).

Les résultats de ces campagnes concernant les bâtiments J2 etJ3 sont repris dans le paragraphe suivant.

2 . Résultats des campagnes de reconnaissance précédentes dans la zonedes bâtiments T2 et T3

Différentes campagnes de reconnaissance ont intéressé la zoneoù il est prévu la construction des bâtiments J2 et J3 ; les résultats deces campagnes sont repris sur les coupes interprétatives avec les résul-tats de la campagne 73 faisant l'objet de ce rapport (73 S G N 359-03, 04et 05).

2.1 - Reconnaissance géop_hys_ique par sismique réfraction :

Une première campagne en 1966 a mis en évidence une anomalieau voisinage du coin sud du bâtiment J3, les autres profils bordantle bâtiment J2, en particulier, ne montrant aucune anomalie. Cetteanomalie était confirmée par la campagne exécutée en 1968 objetdu rapport 69-GPH-5 de M . C L U S E A U , alors qu'aucune anomalien'était notée sur le profil I traversant le bâtiment J3.

2.2 - Reconnaissance par sondages carottés :

Ces reconnaissances géophysiques ont été contrôlées par troissondages carottés exécutés à 70m de profondeur par l'entrepriseBACHY en 1966. Ces sondages ont permis de préciser l'épaisseurdes niveaux de terrain rencontré. Dans la zone sans anomalie(sondage S3), après les Alluvions anciennes de la Loire et les Mar-nes du Burdigalien, le toit du calcaire de Beauce est rencontré vers13m de profondeur, aucun vide n'étant décelé dans cette formation.

- 3 -

La nature de l'anomalie, précisée par les sondages SI et S2, apu alors être expliquée par un surcreusement local de la formationde Beauce comblée par des sédiments détritiques du Burdigalien.

2.3 - Reconnaisjsance par sondages_ destructifs, campagnes T E C H N O S O L1968_{_l_9_7_f

Les sondages destructifs sont utilisés pour détecter la présencede vide par enregistrement de la vitesse d'avancement du tricône,en prenant en compte la force appliquée au train de tige. Les ré-sultats fournis par ces sondages montrent qu'aucun vide franc n'aété rencontré, les vitesses d'enfoncement étant toujours inférieuresà des valeurs de 10 secondes par 25 centimètres sous un effort nul.Les valeurs les plus fortes sont toutefois rencontrées au droit dessondages SD2 et SD3 entre 15 et 19m de profondeur, ceci pouvantcorrespondre à des zones d'altération ou plus vraisemblablement àdes passages marneux intercalés avec des calcaires siliceux telsque décrits au sondage S3 (les niveaux d'eau étant stabilisés dansles forages entre 17,80 et 19,50m de profondeur).

L'ensemble de ces résultats montre ainsi qu'au droit des bâtimentsJ2 et J3 la présence de vides francs, et donc la possibilité d'effon-drement de grande importance, n'est pas à craindre, l'anomaliedécrite précédemment étant toutefois proche du bâtiment J3.

En conséquence, la campagne de sondages que nous avons effec-tuée en 1973 a eu pour but de reconnaitre le calcaire de Beaucedans la zone du bâtiment J3 proche de l'anomalie et de vérifier lescaractéristiques mécaniques des terrains recouvrant le calcaire deBeauce.

3. Résultats des travaux de reconnaissance 1973

3.1 - Programmejd'^ssais :

Quatre forages ont été exécutés suivant l'implantation reportéesur la planche n°73 S G N 359-02. Ces forages numérotés A , B , C , D ,ont comporté à partir de cotes comprises entre 107 et 108 N G F :

- pour le sondage A des essais SPT ("Standard Penetration Test")jusqu'au toit du calcaire de Beauce, puis reconnaissance au des-tructif jusqu'à 25m de profondeur (ce sondage a été équipé d'untubage de 15m de profondeur) ;

- pour le sondage B une reconnaissance au destructif jusqu'à 25mde profondeur ;

- pour les sondages C et D un battage de pointe jusqu'au toit descalcaires de Beauce, à 13,50 et 14m respectivement (trois échan-tillons étant prélevés dans le sondage C ) .

Les essais SPT et le battage de pointe permettent de mesurer les ca-ractéristiques mécaniques du terrain en place à partir des valeurssuivantes :

- 4 -

pour l'essai "Standard Penetration Test", la valeur N correspon-dant au nombre de coups nécessaires pour enfoncer de 30cm uncarottier standard {0 ext = 5 1 m m et 0 int = 35mm) sous l'effetd'un mouton de 63,5 kg chutant d'une hauteur de 76cm. Les essaissont réalisés tous les 1,50m de profondeur.

pour le Battage de Pointe : la valeur de résistance dynamique Rddéterminée à partir de la formule des Hollandais :

n M2H 1Rd = -r- (M+m) A

e = enfoncement de la pointe sous n coups de moutonm = masse des tiges + enclumeM = masse du mouton (66 kg)H = hauteur de chute (75 cm)A = section de la pointe {0 = 63mm)

Les valeurs sont calculées en continu tous les 10cm.

Les essais en laboratoire ont permis de reconnaître les caractéris-tiques de résistance des alluvions de la Loire et d'identifier leséchantillons en provenance du Burdigalien, aucun échantillon intactn'ayant pu être prélevé dans ces terrains.

Les résultats des sondages et essais en laboratoire sont fournisdans les annexes 73 S G N 359-06 et 07.

3.2 - Interprétation des résultats

Alluvions de la Loire : au-dessous de 5 0cm de terre végétale, ellessont constituées de sables et graviers rougeâtres jusqu'àdes profondeurs de l'ordre de 8 à 9m en moyenne, une sur-profondeur pouvant être notée au sondage D vers 10 ,50m,l'information donnée par l'outil destructif étant cependantimprécise.Ce sont des sables très compacts, les valeurs S. P . T . Nsont toujours supérieures à 100, le penetrómetre dynamiqueobtenant le refus dès 1 à l , 5 O m de profondeur.L'analyse en laboratoire d'un échantillon de sable graveleuxtrès propre donne un angle de frottement de 43° pour unedensité sèche de 1,81 gr/cm3, ceci étant en accord avecles fortes valeurs de résistance in situ rencontrées.

Sables et Marnes du Burdigalien : il s'agit d'une alternance de sableet de marne verdâtre de 3 à 5m d'épaisseur atteignant desprofondeurs variant de 12,50 à 13,5 0m . Lesvaleurs S . P . T . mesurées dans ce niveau sont de 47 et 82(forage A) tandis que les valeurs de battage de pointe sontcomprises entre 150 et 300 bars dans ces niveaux (sondagesC et D ) .Les essais en laboratoire ont montré que les passages les

- 5 -

plus sableux correspondent à des sables grossiers argileuxcompacts (densité sèche de 1,76 gr/cm3), les passages lesplus marneux correspondant à des argiles de moyenne àforte plasticité (limite de liquidité de 55 pour un indice deplasticité de 30).Bien que nous n'ayons pu effectuer de mesures de compres-sibilité en laboratoire, on peut estimer, en raison des va-leurs élevées de résistance in situ, que cet horizon assezhétérogène est relativement peu compressible.

Calcaire de Beauce : le calcaire de Beauce dont le toit a été rencon-tré entre 12,50 et 13,50m de profondeur, a été reconnu audroit des sondages A et B jusqu'à 25m de profondeur. Lesvaleurs de vitesse d'avancement de l'outil destructif sontfaibles et n'ont mis en évidence aucun vide franc. Cessondages ont donc permis de vérifier que l'anomalie notéedans les campagnes précédentes ne s'étend pas au droit dubâtiment J3 ; ils ont d'autre part confirmé les résultats descampagnes précédentes quant à l'absence de vide franc dansle calcaire de Beauce (un tubage mis en place dans le son-dage A n'a pu permettre de relever le niveau d'eau, uneobstruction du tubage étant relevée à 12,50m de profondeur).

4 . Conclusions :

Cette campagne de reconnaissance a permis de confirmer les bonnesqualités du niveau des alluvions anciennes. Ainsi pour les bâtiments J2 etJ3, dont le plus important est le bâtiment J2 de type R + 7, un parti defondations superficielles pourra être adopté avec un taux de travail del'ordre de 4 bars. Il pourra s'agir de semelles filantes ou isolées, ancréesde îpOm au minimum ; dont le niveau d'appui devra être contrôlé. En effetsi aucun passage argileux n'a été rencontré lors de l'exécution des son-dages, une telle éventualité n'est pas à exclure dans ces niveaux ; uncurage du fond de fouille étant nécessaire dans un tel cas.

L'ensemble des reconnaissances effectuées dans le calcaire deBeauce n'a pas mis en évidence de vide franc, il nous paraît cependanttout à fait justifié de prendre en compte l'éventualité de la formation d'unfontis de 3m de diamètre, ceci en raison des vitesses d'avancement éle-vées rencontrées au droit des sondages SD2 et S D 3 .

Les semelles devront donc être rigidifiées afin de tenir compte decette hypothèse, les problèmes liés à la compressibilité des niveaux mar-neux du Burdigalien se trouvant ainsi être résolus.

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IMPLANTATION DES BATIMENTSJ.2 - J.3

SONDAGES A.B.c.D

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DATE: 19.10.73

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N°05

A N N E X E 6

B . R . G . M . - ORLEANS LA SOURCE

CONSTRUCTION DES BATIMENTS J2 ET J3

RECONNAISSANCE DE SOLS

CAHIER DE SONDAGES

Rapport n° 73 SGN 359 AME Octobre 1973

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B . R . G . M . - ORLEANS LA SOURCE

CONSTRUCTION DES BATIMENTS J2 ET J3

RECONNAISSANCE DE SOLS

CAHIER D'ESSAIS EN LABORATOIRE

A N N E X E 7

Rapport n° 73 SGN 359 AME Octobre 1973

ESSAIS EN LABORATOIRE TABLEAU RECAPITULATIFB . R . G . M .

Provenance

Sond. Ech. Profondeur cl< Si

Nature du Terrainö Ea» u

:

yd

ü E© uQ.

Gs |2mm2°°l20M

Granulometries

passant au tamis de

Limites

d'Atterberg

Wl Wp Ip

Oedomètre

eo ce

Triaxial C(bars), ç(0)

UU CU o ra

C>ars

loo.

3

J!a4/s

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29

3o

B . R . G . M .ANALYSE GRANULOMETRIQUE

Dossier :

Echantillon n" ; 2

Sondage : C

Profondeur: 8,00-0,70

Provenance :

Nature :Xai,¿

Date de l'essai :

Poids initial sec: / 630-ß

Classif ¡c.

L . P . C .

Limites d'Atterberg

W W I

A . S . T . M .

100

90

5' r 1/2' 1/4' n»10 18 40 70 200

3

E3u

80

70

S 60'Ë

o- 5 0

g. 4°2S 303o

O . 2 0

10

CAILLOUX GRAVIERS GROS SABLE SABLE FIN

n 2001—

O 250

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1 0 0

—f—1 2 5

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5 0—t—

6 3

[48]

20—I—

25

I~44i

10—I—

12.5 6,3

[381

0,4 0,2-r—

1,25 0,5(mm)

[27] f24l

0 , 1 dfft

LIMON

i«u> b> u •>Pt

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1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

9 0

K-

>» »» v^ * •* -Kametres équivalents

p

100

Î

ß. R . G .

Dossier :

Echantillon

Sondage :

Profondeui

M.ANALYSE GRANULOMETRIQt

Q/?<£/y Provenance :

n '. i Nature '.Kf>¿}¿)/£? çypossi^P

G Date de l'essai : -fû. 9. 9j

'•4/&0-Á$O Poids initial sec: Stfcp

A . S . T . M . 5' 2" 1' 1/2' 1/4- n"10 18 40

10O

l90 -

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00

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0 f5 50 |

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O 250

module

ArNOR

CAILLOUX

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100

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50 20

125 63 25

[50] [48] [441

GRAVIERS

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1

10

• ^

- -

1 l/l

---

-

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5 2

12.5

[4Ï1

JE

Classif ic.

L . P . C .

Limites d'Atterberg

W L w p 1 P

70 200

GROS SABLE

" —

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-

«^ _L

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T

1

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---

Vs

' 1

t

0.4 0,2

6,3 2 ^ 1,25 0,5(mm)

[381 f34l [3Î1. Í271 [241

S A B L E FIN

±:--

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YCP•»

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LIMON

l L "I I

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-

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n •< •»

Diamètres equi

—

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\ 1

ARGILE

.. _

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4

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1006<*>•*

(3

I

Ivl

B. R. G. M. Chantier :.

Dossier N° :.

ESSAI DE CISAILLEMENT

Sondage :.

Profondeur - 4-.80 d:

Nature du sol • p»

Echantillon N° : .

¿>j« W L :.

WP :.

IP :.

f3.k- Type d'essai UU

o

ann

Def

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A

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/I/Mmf\ i

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f

RESISTANCE CISAILLEMEN1

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S* K»

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4 5 6

Tamps »n minutes

Consolidation :

Boite :

Anneau : .

s

E1 - 1fASSEMENT (3ONFLEMENT A L"ESSAI

4 5 6

Temps en minutes

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oU

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X

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COURBE INTRINSEQUE

/

X

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0,0 b.

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o,T Contraintes normales en bars o~