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Remblais en zones humides et/ou inondables
Conséquences de l’inondation du remblai du CER Rouen
Valéry FerberLCPC
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Sommaire
� Objectifs� Tassements induits par l’humidification des
sols fins compactés� Conception et instrumentation de
l’expérimentation� Propriétés hydromécaniques du limon A28� Conséquences des inondations du remblai� Trois questions� Conclusions
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Objectifs
� Limiter les emprunts pour la constitution des bases de remblai en ZI/ZH
� Apporter des éléments pour une rationalisation de la conception� Prévoir les mouvements d’eau
(remontées capillaires, transferts sous charge hydraulique)
� Estimer les risques de tassement
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-1-
Tassements induits par l’humidification des sols fins compactés
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La base des remblais
� Contrainte fonction de H (10 m � 200 kPa)� Humidification potentielle à court
(inondation) ou long terme (infiltration)
H
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Humidification sous contrainte - LimonInfluence de l’état initial
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0,4 0,6 0,8 1 1,2
Indice des vides initial
Indi
ce d
es v
ides
wi = 13,4 %
wi = 18,1 %
σσσσ verticale100 kPa
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Organisation des particules à l’échelle microscopique
![Page 8: Remblais en zones humides et/ou inondables Conséquences …Courbe oedométrique Essais d’humidification. Conclusion pour les bases de remblais Pour les sols peu plastiques : Critères](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022040816/5e5fbd0ab00e2557f53457ef/html5/thumbnails/8.jpg)
Humidification sous contrainte - LimonInfluence de la contrainte verticale
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1 10 100 1000 10000Contrainte verticale (kPa)
Indi
ce d
es v
ides
Courbe oedométrique
Essais d’humidification
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Conclusion pour les bases de remblais
� Pour les sols peu plastiques :� Critères de compactage adaptables
� Remblais de grande hauteur ?� Remblais de ZI/ZH ?
� Nécessité d’une confrontation à des ouvrages
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-2-
Conception et instrumentation de l’expérimentation
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Idées conductrices
� Remblai de hauteur limitée
� Base de remblai mal compactée
� Instrumentation couplant état hydrique et déformation
� Différencier cas ZI et cas ZH
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Phases de l’expérimentation
Construction 1ère Inondation
1 m
Saturation base drainante (ZH) : 4/1/2006
Inondation (ZI) : 7/2/2006
Vidange : 18/2/2006
2ème Inondation (18/10/2006)
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Construction
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� Limon A28
� IP ~ 12,1
� C80µm ~ 97 %
� wOPN ~ 14,5 % - ρd,OPN ~1,85 g/cm3
� Limon sableux SNEC
� IP = 8,6
� C80µm ~ 40 %
� wOPN ~ 12,5 % - ρd,OPN ~1,92 g/cm3
Matériaux
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Teneur en eau
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
< 9
%
9 -
10 %
10 -
11
%
11 -
12
%
12 -
13
%
13 -
14
%
14 -
15
%
15 -
16
%
16 -
17
%
17 -
18
%
18 -
19
%
19 -
20
%
20 -
21
%
Intervalles de teneur en eau
Fré
quen
ce
Limon sableux SNEC (couches 6 à 15)
Limon A28 (couches 1 à 5)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
12 13 14 15 16 17 18 19 20Teneur en eau (%)
Hau
teur
(cm
)
w OPN = 14,5 %
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Profil de masse volumique sèche
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1
Masse volumique sèche (g/cm3)
Hau
teur
(cm
)
Double-sonde
GPV
LimonSNEC
LimonA28
15
1413121110
9
8
7
6
5
LP 3
LP 2
1
OPN
90 % OPN
80 % OPN
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InstrumentationDisposition générale
01Lit de pose 02Lit de pose 03
4 m
5 m
3 m
2 m
1 m05
06
0708
1009
1112131415
Base drainante
Sonde TDR (w)Equitensiomètre (succion)Boucle hyperfréquence (w)Capteur température
01Lit de pose 02Lit de pose 03
4 m
5 m
3 m
2 m
1 m05
06
07
08
1009
1112131415
Base drainante
Capteur déplacementhorizontal
Capteur déplacementvertical
H =60 cm H =30 cm
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Autres méthodes
Tomographie derésistivité électrique
Station météorologique
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-3-
Quelques propriétés hydro-mécaniques du limon A28
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Courbe de rétention
0,1
1
10
100
1000
5 10 15 20 25 30Teneur en eau (%)
Suc
cion
(kP
a)
ρd = 1,45 t/m3
ρd = 1,85 t/m3
Limon A28
10
Hau
teur
(cm
)
1
100
1000
10000
wOPN
ms hts th
? ?
w
h
w
h
Saturation de la base drainante
Inondation sur 1 mètre
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Synthèse
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
1 10 100 1000
Contrainte verticale (kPa)
Indi
cede
s vi
des
oedo saturé
oedo non saturé (s=100 kPa)
Inondation en oedo
100 % ρρρρd,OPN
90 % ρρρρd,OPN
95 % ρρρρd,OPN
85 % ρρρρd,OPN
80 % ρρρρd,OPN
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-4-
Conséquences des inondations du remblai
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Charge hydraulique – Zoom 1ère inondation
![Page 24: Remblais en zones humides et/ou inondables Conséquences …Courbe oedométrique Essais d’humidification. Conclusion pour les bases de remblais Pour les sols peu plastiques : Critères](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022040816/5e5fbd0ab00e2557f53457ef/html5/thumbnails/24.jpg)
Suivi des teneurs en eau
![Page 25: Remblais en zones humides et/ou inondables Conséquences …Courbe oedométrique Essais d’humidification. Conclusion pour les bases de remblais Pour les sols peu plastiques : Critères](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022040816/5e5fbd0ab00e2557f53457ef/html5/thumbnails/25.jpg)
Suivi des déplacements verticaux
![Page 26: Remblais en zones humides et/ou inondables Conséquences …Courbe oedométrique Essais d’humidification. Conclusion pour les bases de remblais Pour les sols peu plastiques : Critères](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022040816/5e5fbd0ab00e2557f53457ef/html5/thumbnails/26.jpg)
-5-
Trois questions
![Page 27: Remblais en zones humides et/ou inondables Conséquences …Courbe oedométrique Essais d’humidification. Conclusion pour les bases de remblais Pour les sols peu plastiques : Critères](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022040816/5e5fbd0ab00e2557f53457ef/html5/thumbnails/27.jpg)
Question n°1Où passe l’eau lors de l’inondation ?
![Page 28: Remblais en zones humides et/ou inondables Conséquences …Courbe oedométrique Essais d’humidification. Conclusion pour les bases de remblais Pour les sols peu plastiques : Critères](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022040816/5e5fbd0ab00e2557f53457ef/html5/thumbnails/28.jpg)
Hypothèse initiale
Sonde TDR �
� � Perméabilité supposée : 10-7 m/s� Cheminement 1 : 1157 jours� Cheminement 2 : 11 jours pour 10 cm de hauteur
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Détail du suivi des sondes TDR
![Page 30: Remblais en zones humides et/ou inondables Conséquences …Courbe oedométrique Essais d’humidification. Conclusion pour les bases de remblais Pour les sols peu plastiques : Critères](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022040816/5e5fbd0ab00e2557f53457ef/html5/thumbnails/30.jpg)
Interprétation proposée
1ère partie de trajet : Interface entre
couches compactées ou base drainante
2ème partie de trajet : Transfert dans le sol
compacté
![Page 31: Remblais en zones humides et/ou inondables Conséquences …Courbe oedométrique Essais d’humidification. Conclusion pour les bases de remblais Pour les sols peu plastiques : Critères](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022040816/5e5fbd0ab00e2557f53457ef/html5/thumbnails/31.jpg)
Question n°2Remontées capillaires : combien ?
Pouvait-on le prévoir ?
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Profils de teneur en eau
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
25% 30% 35% 40%
Teneur en eau volumique
H (
m)
Avant inondation
Après saturation base drainante
Inondation 1 mètre
Après vidange 1ère inondation
Max 2ème Inondation
Après vidange 2ème Inondation
Courbe de retentionLimon A28
?
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Evolution du front de saturation au cours des inondations
0 cm
10 cm
20 cm
30 cm
40 cm
50 cm
60 cm
70 cm
80 cm
90 cm
100 cm
110 cm
1D9
0D21
0D6
0D1
2ème inondation
1ère inondation
Saturation base drainante
120 cm
Cote maximale des fronts de saturation en fin de …
0W1
1W4
1W6
2W9
3W10
Capteurs déplacement vertical Sondes TDR
1D2
1W5
Sommet 1ère couche
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Question n°3Tassements dus à l’inondation :
Combien ? Pouvait-on le prévoir ?
![Page 35: Remblais en zones humides et/ou inondables Conséquences …Courbe oedométrique Essais d’humidification. Conclusion pour les bases de remblais Pour les sols peu plastiques : Critères](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022040816/5e5fbd0ab00e2557f53457ef/html5/thumbnails/35.jpg)
Déformations observées
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Profil vertical final
3,4
3,5
3,6
3,7
3,8
3,9
4,0
4,1
4,2
4,3
4,4
4,5
4,6
4,7
4,8
4,9
5,0
5,1
5,2
1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2
Masse volumique sèche (g/cm3)
Pro
f (m
)
Oedomètre sat.
AprèscompactageBanc gamma
Pa
ssé
e s
ab
leu
seP
ass
ée
lim
on
eu
se
3,4
3,5
3,6
3,7
3,8
3,9
4,0
4,1
4,2
4,3
4,4
4,5
4,6
4,7
4,8
4,9
5,0
5,1
5,2
70% 80% 90% 100% 110%
Taux de compactage
Pro
f (m
)
Oedomètre sat.Après compactageBc gammaCarottes
95 %
OP
N
92 %
OP
N
Essai inondation oedo
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En résumé
� Tassement avant saturation� 60 mm (maximum prévu : 30 mm)
� Saturation base drainante� Front de saturation : 10-20 cm� Tassement : 2-3 mm
� 1ère inondation (1 m en moyenne)� Front de saturation : ~70 cm� Tassement induit : 3-5 mm
� 2ème inondation (1,4 m en moyenne)� Front de saturation : ~ 1 m� Tassement induit : 2-7 mm
� Tassement dû à l’inondation� 7-15 mm (maximum prévu : 70 mm)
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Conclusions
� Importance de l’expérimentation en vraie grandeur� Evaluation de la méthodologie de prévision des
tassements� Prévision raisonnable du tassement total� Prévision délicate du tassement après construction et dû à
l’inondation� Prévisions pessimistes
� Courbe de rétention et remontées capillaires …� Utilisation de sols fins non traités en bases de
remblais ZI ?� Quid des sols grossiers ? � Autre point majeur : le risque d’érosion
![Page 39: Remblais en zones humides et/ou inondables Conséquences …Courbe oedométrique Essais d’humidification. Conclusion pour les bases de remblais Pour les sols peu plastiques : Critères](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022040816/5e5fbd0ab00e2557f53457ef/html5/thumbnails/39.jpg)
Suites possibles
� Courbe de rétention entre 0 et 10 kPa� Influence du traitement sur le
comportement (remontées capillaires, perméabilité non saturée, tassements)
� Investigations dans des remblais de ZH/ZI construits en sols sensibles
� Modélisation physique en centrifugeuse pour les sols grossiers
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Déformations volumiques plastiquesdans la base du remblai
(fin d’inondation)
Evolution des déplacements verticaux
0 100 200 300Time from 1st inundation (days)
-0.072
-0.068
-0.064
-0.06
Ver
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Modélisation numérique