CHAPITRE 3 - EXEMPLES D'APPLICATIONS DU PNEUSOL

3.1. GENERALITES

D'une manire gnrale, le dimensionnement des ouvrages en Pneusol n'est pas ais car lesdonnes disponibles restent fragmentaires.

Pour chaque application, nous avons essay de prsenter une mthode de dimensionnement aussiraliste que possible et d'en vrifier la bonne concordance sur des ouvrages rels. Il est certain que,pour chaque type d'ouvrage, on pourrait construire un ouvrage exprimental quip d'appareils demesure permettant de faire des constatations et un suivi dans le temps. Mais cela n'a pas tpossible et les rsultats prsents dans le chapitre 2 sont la seule base exprimentale qui a permisde caractriser le matriau pour pouvoir ensuite convaincre les matres d'uvre et d'ouvrages deraliser des ouvrages en Pneusol et de participer aux constatations et au suivi.

Par exemple, grce aux rsultats des essais du Centre d'Exprimentation Routire de Rouen(connaissance entre autres du module et du poids volumique du Pneusol), nous avons pu raliser leremblai lger de Cannes-Mandelieu et le massif de Pneusol rpartiteur de contraintes deMonistrol-sur-Loire pour crer un effet de vote sur un conduit en bton arm sous-dimensionnet enterr sous une forte hauteur de remblai (13 m).

De plus, les moyens disponibles pour les constatations et le suivi doivent rester mesurs et un justemilieu doit tre trouv entre les impratifs d'une bonne recherche (rsultats nombreux permettantdes tudes paramtriques,...) et la simple vrification du bon comportement de l'ouvrage.

3.2. OUVRAGES DE SOUTENEMENT.

Nous avons jusqu' prsent limit volontairement la hauteur de des murs de soutnement enPneusol 5 mtres, notamment lorsqu'on utilise des renforcements constitus de bandes deroulement sur chant disposes en nappes. Cette hauteur couvre peu prs 80% des ouvrages desoutnement actuellement construits, tous procds confondus. Pour des hauteurs plus importantes(infrieures 7 mtres), la mthode reste valable mais des prcautions supplmentaires doiventtre prises, notamment lors de la mise en place des nappes, et un tri des bandes de roulement estncessaire.

Nous avons prfr d'autre part souvent l'utilisation de l'ARMAPNEUSOL, c'est direl'association d'un parement en Pneusol et des renforcements en treillis souds, qui respectentstrictement les normes concernant la corrosion.

3.2.1. Mthode de dimensionnement interne

a) Gnralits

Les ouvrages de soutnement (murs) ont t les premiers ouvrages en Pneusol conus et raliss.Aprs les premiers essais en laboratoire pour dterminer les caractristiques mcaniques despneumatiques et les premiers essais en place pour tudier l'adhrence sol-pneumatique, le premiermur exprimental en Pneusol a t construit en 1982 pour vrifier le bien fond de la mthode dedimensionnement et de la mise en uvre.

Avec l'aide de SCETAUROUTE (Agence de Nancy), un site a t dfini sur la section Toul-Gemonville de l'autoroute A4, prs du village d'Harmonville. A cet endroit, l'autoroute est longepar un chemin de dsenclavement prvu en remblai de 5m de hauteur. Le mur construit a 5m dehauteur et 10m de longueur. On y a utilis des nappes de bandes de roulement sur chant de 5m delongueur.

Nous avons profit, lors de la ralisation de ce mur comme lors des tudes prliminaires, desimportantes recherches et ralisations effectues sur la Terre-arme et des connaissances plusclassiques sur les murs de soutnements, notamment les murs-poids.

Rappelons ici quelques rsultats particulirement intressants pour la suite de notre travail (LONGet al)., 1972, 1973)

Les essais effectus sur des modles bidimensionnels ont mis en vidence trois types de rupturespour les murs en sol renforc:

Figure 58 : Rupture par grand glissement d'un massif bidimensionnel renforc par des armatures en papier d'aluminium.

- une rupture dans laquelle la masse renforce ne se dforme pas. Il peut s'agir soit d'ungrand glissement englobant le mur (Fig.58), soit d'un glissement sur la base. L'tude de ce type destabilit fait appel aux mthodes classiques de la mcanique des sols;

- une rupture dans laquelle il y a dcohsion de la masse renforce par glissement desarmatures (Fig.59). Pour viter ce genre de rupture, il est ncessaire que les longueurs desarmatures soient suprieures une longueur minimale appele "longueur d'adhrence". Cettelongueur d'adhrence est fonction du niveau du lit d'armatures, de la gomtrie du mur et dessollicitations exerces;

Figure 59 : Rupture par dfaut d'adhrence d'un massif bidimensionnel Renforc par des armatures en papier d'aluminium

- une rupture dans laquelle il y a dcohsion de la masse renforce par rupture desarmatures (Fig.60). Dans la rupture par cassure des armatures, lorsque les armatures ne sont passollicites de la mme manire, il y a propagation de la rupture partir du point o a lieu lapremire cassure d'armatures.

Figure 60 : Rupture par cassure des armatures dans massif bidimensionnel renforc

Les mthodes de calcul dveloppes pour le Pneusol visent prvenir ces trois types de ruptures.Elles comportent, comme pour la Terre-arme, un calcul des tractions dans les nappes, un calculde la longueur d'adhrence et un calcul de stabilit gnrale.

b) Calcul de la traction dans les nappes

Le principe du calcul utilis pour dterminer les tractions dans les renforcements d'un mur enPneusol consiste crire l'quilibre local entre le parement et la nappe de pneus au niveauconsidr. On suppose que le matriau de remblai entre les nappes est en tat de rupture et que lesdirections des contraintes principales sont parallles et perpendiculaires au parement (Fig.61).

Figure 61 : Dimensionnement interne des murs en Pneusol

Cette mthode permet de dterminer l'effort de traction dans chaque lit de renforcement, en accordavec les phnomnes qui apparaissent lors d'une rupture par cassure des renforcements.

L'hypothse selon laquelle le matriau de remblai entre les renforcements est partout en tat derupture est tout fait valable car les renforcements utiliss sont assez dformables et les efforts decisaillement qui se dveloppent entre deux nappes sont rapidement mobiliss. Les observations surouvrages rels ont effectivement confirm le bien fond de cette hypothse.

Cette mthode suppose de plus que les efforts dans les renforcements sont maximaux sur leparement.

L'quilibre local entre le parement et le lit de renforcements se traduit pour le Pneusol par laformule:

T =Ka v H

o Ka est le coefficient de pousse, gal tg(/4+ /2) dans le cas d'un sol pulvrulent, et Hest l'espacement entre deux nappes de renforcements.

Le calcul dfinitif de la force de traction T ncessite une hypothse sur la rpartition de lacontrainte verticale v. l'quilibre du mur de soutnement sous l'action des forces de pousse quis'y exercent permet de considrer trois types simples de rpartition:

la rpartition linaire la rpartition de Meyerhof la rpartition uniforme

Elles conduisent aux formules suivantes pour la valeur de la traction maximale par mtre de murdans un lit de renforcements situ la profondeur H partir du sommet du mur:

Rpartition linaire:

T1=Ka H (1+ Ka H2/L2)Rpartition de Meyerhof

T2= Ka H H /(1- Ka H2/3L2)

Rpartition uniforme

T3= Ka H H

c) Calcul de la longueur d'adhrence. (SCHLOSSER, 1972)

Aprs avoir calcul les valeurs des forces de traction maximales dans les diffrents lits, il convientde vrifier que les longueurs des nappes sont suffisantes pour qu'il n'y ait pas danger de rupture del'ouvrage en Pneusol par dfaut d'adhrence. Pour simplifier, l'ide consiste crire que lalongueur d'adhrence La est suprieure la longueur limite d'adhrence la.

Si la contrainte normale qui s'exerce sur la nappe est uniforme et approximativement gale lavaleur (H) rsultant du poids des terres, la condition d'adhrence s'crit:

Tm

la= 2e+-----------------

2bfn 1- Ka/3(H/L)2soit: H2 1la=-----Ka + -------------- Ka H/2bfn 3L 1-Ka/3(H/L)2

ce qui donne une longueur minimale d'adhrence la lgrement croissante avec la profondeur H.

Pour obtenir la la longueur limite d'un lit, il faudrait ajouter la longueur limite d'adhrence lacalcule prcdemment, une quantit correspondant la largeur du coin de pousse du niveauconsidr.

Tenant compte de l'exprience de la Terre arme, nous avons opt pour une gomtrie L = 0,5H, Ltant la largeur du mur et H sa hauteur.

Figure 62 : Calcul sommaire de la longueur d'adhrence (type Terre Arme)

d) Prdimensionnement du mur en Pneusol

Comme on l'a dj indiqu plus haut, le dimensionnement d'un mur en Pneusol comporte deuxparties:

- le dimensionnement interne, c'est dire la dtermination de la rsistance latraction des nappes de renforcements et de leurs longueurs pour viter la rupture par cassure desrenforcements et par dfaut d'adhrence;

- le dimensionnement externe, c'est dire la vrification de la stabilit aupoinonnement, au glissement sur la base, au glissement gnral et la vrification des conditionsde drainage. Ce sont des problmes classiques de mcanique des sols et des fondations.

Pour commencer ces calculs, il faut "prdimensionner" le mur. D'une manire gnrale, pour lesmurs dont la hauteur est infrieure ou gale 5 mtres, on prend L= 0,5 H, L tant la longueur des

renforcements et H la hauteur du mur. C'est partir de ce profil minimal que toutes lesvrifications seront faites.

Le drainage ne doit en aucun cas tre oubli.

3.2.2. Le mur de Fertrupt (Bas Rhin, 1987, GAIOTTINO et al)

Ce mur a t construit en 1984 l'occasion de la rectification d'une route dpartementale (CD 416)le long d'un ruisseau appel "le Fertrupt". Le projet consiste remplacer sur 40m le mur en pierresche qui menace de s'crouler et d'largir de 1m 1.5m la voie suprieure (Fig.63).

Figure 63 : Vue de face et de profil du mur en pierre sche

Le nouveau mur est construit la place de l'ancien en pierres sches mais aussi sur un bout du muren bton arm qu'on conserve.

Les terrains existants sur le site sont des gneiss appartenant la srie mtamorphique de Sainte-Marie-aux-Mines. Ces gneiss, trs fracturs, constituent un substratum compact qui a t reconnupar un sondage carott une profondeur de -4 -4,5m en dessous de la chausse. Le recouvrementest constitu d'boulis argileux, avec des dbris de roches altres.

Granulomtrie: dmax = 60mm < 80 = 30%

Equivalent de sable 17%Classification de la RTR : C2 ou B6Essai Proctor normal sur 0/20 : OPN =12%

d OPN = 19,60kN/m3 Indice CBR la teneur en eau optimale = 10Teneur en eau optimale : 10 11%

Le rgime hydraulique du ruisseau est de type torrentiel avec des plus hautes eaux 1m parrapport au lit habituel. La solution technique adopte est un ouvrage de soutnement en Pneusolcomportant, pour des raisons esthtiques, un parement en bton. Ce parement comme nous l'avonsvu, joue un rle mcanique assez faible. L'lment choisi a la forme d'une plaque en T aplati de 14cm d'paisseur et de surface d'un mtre carr. Par la suite, on a utilis des plaques de dimensionsplus importantes (ouvrages du Col de Bussang).

La plaque suprieure repose sur le sol et sur le retour de la plaque infrieure. La face arrire duretour comporte deux amorces, sur lesquelles viennent se fixer ultrieurement les renforcements.

L'obturation des joints verticaux et horizontaux, pour viter des pertes de fines, est assure par unnon-tiss et des bandes de mousse de polyurthanne.

Les renforcements en pneumatiques, constitus de bandes de roulement sur chant, sont disposs ennappes horizontales. Le comportement d'une telle structure est diffrent de celui des ouvragesclassiques en sols renforcs. En effet, le sol se trouvant l'intrieur de la bande de roulement estemprisonn et ne pousse pas sur le parement ; celui se trouvant entre deux nappes poussefaiblement par suite du frettage lev, gale tg ( angle de frottement du sol), exerc sur toutela surface de la nappe.

On peut considrer aussi que le Pneusol, dans ce cas, est constitu d'un empilement de petitsgabions poss les uns sur les autres si l'espacement des nappes est faible. De ce type defonctionnement (trs favorable) dcoulent des critres de choix des matriaux moins svres, caron peut mobiliser toute la rsistance au cisaillement du sol et "l'effet des gabions".

Le dimensionnement externe est classique et doit tre fait pour tout ouvrage en tenant compte bienentendu de la souplesse du Pneusol.

Le dimensionnement interne tient compte des diffrents types d'assemblages des pneus, descaractristiques du matriau de remblai, des charges appliques, de l'hypothse choisie sur larpartition de la contrainte verticale.

Pour le mur de Fertrupt de hauteur H= 5m, avec L= 2,5m, H= 0,5m, Ka= 0,39, = 20 kN/m3, on aselon les diffrentes hypothses sur la rpartition de la contrainte verticale v:

Rpartition linaireT1 = 22 kN ,

Rpartition trapzodaleT2 = 19 kN ,

Rpartition MeyerhofT3 = 17 kN

Le suivi du mur a t fait par contrle des inclinaisons des plaques et par les mesures des pressionstotales horizontales et verticales (capteurs Gltzl) prs du parement, ainsi que par des tassomtresplacs dans l'axe du massif trait. La figure 64 montre l'volution des mesures.

Figure 64 : Evolution des dplacements du mur de Fertrupt

On en a conclu que:

- ds la pose, la plaque perd environ la moiti du fruit initial d'o la prcaution initiale debien tendre la nappe vers l'arrire avant le remblaiement ;

- l'ensemble est devenu quasi stable au bout de trois mois. Le dplacement moyen desplaques a t de l'ordre de 1 1,5 cm/m de hauteur, soit globalement environ un centime de lahauteur du mur.

La dformation du mur est seulement due la dformation du premier lment de pneumatiquefix sur le parement.

Bien que les mesures donnes par les capteurs prsentent une certaine dispersion, il se confirmeque la contrainte horizontale h sur le parement est relativement faible, de l'ordre de 0,75 1 KPa.Ce rsultat est d'ailleurs dj obtenu sur le mur de Langres construit en Octobre 1982. Lacontrainte verticale v est aussi faible, de l'ordre de 0.20 0.26.105 KPa.

Bien la contrainte verticale et horizontale ne soient pas des contraintes principales, leur rapportdonne cependant une ide de l'tat du sol; on trouve h/v = 0,30.

La valeur exprimentale de la pousse horizontale trouve Fertrupt est infrieure (trois fois plusfaible) celle calcule prcdemment.

Plusieurs raisons pourraient expliquer ces faibles valeurs exprimentales:

* difficults de compactage du remblai prs du parement.* pousse faible du remblai, due au frettage important des renforcements Pneusol;

* dformation immdiate de la premire bande de roulement sur chant, permettant auremblai d'atteindre l'tat limite.

En conclusions, si des perfectionnements sur la mthode de dimensionnement sont toujourspossibles, il reste qu'elle est parfaitement oprationnelle car les rsultats thoriques obtenus sontassez pessimistes.

Le cot au mtre carr de cet ouvrage est de l'ordre de 15% moins cher qu'un mur en bton arm.Cette conomie est relativement faible. C'est pourquoi la solution de parement en bton a tabandonne au profil d'un parement en Pneusol, sauf dans certains cas particuliers (Pneusol lgercach par des plaques en bton).

3.2.3. Le mur de Lutzelhouse (Bas-Rhin, 1986, LONG et al)

Au printemps, lors de la fonte des neiges, des glissements de terrains se produisent souvent,parfois dans des pentes trs faibles. Ils sont dus dans la majorit des cas des infiltrations d'eaudans le sol.

Les solutions de rfection sont multiples et varies. Certaines peuvent tre mises en uvrerapidement et de manire conomique. C'est le cas de notre prsentation.

Un glissement de terrain est survenu au dbut de l'anne 1986 sur la route nationale 420 l'entrede la ville de Lutzelhouse dans l'est de la France. Ce glissement intresse le talus aval de la route,qui passe en profil mixte au pied d'une colline dont les affleurements sont des grs feldspathiques,conglomrats et brches (Fig.65).

Une srie de sondages la tarire et au pntromtre statique ont montr la prsence de sols, quisont, dans l'ensemble, des couches sableuses avec prsence de fines trs sensibles l'eau. On aconstat en particulier :

* l'existence de venues d'eau depuis l'amont, collectes par un foss vers - 2m par rapport la cote de la chausse (cote de rfrence) ;

* l'existence d'une couche sablo-graveleuse de 0,30m d'paisseur vers - 4m de profondeur.Ds l'arrive de la tarire dans cette couche, le niveau d'eau s'est tabli rapidement vers -0,20m ;

* au droit de la crte de talus, les sols rencontrs jusqu' - 4,20m sont trs peu compacts (qc= 0,5 1 MPa), puis leur rsistance augmente de - 4,2 m - 7,75, avec une rsistance de cne qccroissant de 1,2 3 MPa (1,5 2 MPa en moyenne);

* le sol en place ne devient compact ou trs compact qu' partir de -8m de profondeur.

Figure 65 : Vue du glissement de Lutzelhouse

Le glissement de Lutzelhouse s'est produit en raison de la conjonction de plusieurs facteursdfavorables (Fig.66) :

Figure 66 : Analyse du glissement de Lutzelhouse

- existence d'une source juste en amont, ancien collecteur disjoint et absence d'tanchitdu foss ;

- prsence d'un matriau (sol en place et matriaux rapports) trs sensibles l'eau : sablefin lgrement limoneux, avec niveaux plus permables sablo-graveleux, dont les caractristiquesde rsistance au cisaillement sont mdiocres:

d= 27Cd= 0

- profil du talus assez dfavorable par suite du manque de bute en pied ;

- mauvais drainage en pied.

Pour la confortation de ce glissement, les travaux raliss peuvent tre diviss en trois parties:

- drainage extrieur effectu en priorit

Il s'agit de capter toutes les eaux internes et externes, de les canaliser et de les loigner de la zoneinstable. Les fosss situs au niveau de la chausse sont approfondis et rendus tanches. La sourcesitue en amont est capte et ses eaux canalises.

- confortation du talus sous accotement et leur drainage

Deux possibilits se prsentent. La premire , consiste reconstituer le talus ancien avec laconstruction d'une banquette (Fig.67). Elle ncessitait toutefois une purge de la zone aval (pied detalus) avec le risque de perturber l'quilibre fragile du site. Elle prsentait, d'autre part,l'inconvnient d'une longue stabilisation au niveau de la chausse et l'amene d'engins deterrassement dans une zone d'accs trs difficile.

Figure 67 : Une variante de rparation du glissement de Lutzelhouse: reconstitution du profil avec banquette.

La deuxime solution consiste raliser un mur de soutnement sous accotement, solution quiprsente plusieurs avantages:

* la possibilit de construire des plots trs courts et d'accder par le haut,

* la non ncessit de traiter la partie aval

L'inconvnient de cette solution pourrait tre son cot, si l'on se rfre aux ouvrages classiquesadopts jusqu'alors.

Compte tenu de l'poque hivernale, une solution du deuxime type a t retenue pour ne pasmodifier l'quilibre des terres l'aval et ne pas provoquer de nouveaux glissements qui auraient puentraner la dtrioration d'une habitation situe non loin de l. La purge du volume de terraingliss ABCDE ncessitait en effet une excavation quasi complte, donc un allgement de la zonersistante nfaste l'quilibre global.

L'excution d'un mur de soutnement tait envisageable avec diffrentes techniques:

- murs prfabriqus- la Terre arme- le Pneusol- massifs d'enrochements de grandes dimensions.

L'appel d'offre a montr que la solution en Pneusol a un cot plus faible.

Figure 68 : Profil du mur en Pneusol (glissement de Lutzelhouse)

Le massif de Pneusol a t ralis avec des bandes de roulement de pneus de tourisme, disposessur chant et relies par une sangle en polyester de rsistance la traction de l'ordre de 15 kN. Cet

assemblage constitue une nappe tridimensionnelle, dont la figure 68 donne une sectiontransversale.

Plusieurs dispositions ont t adoptes lors de la ralisation de cet ouvrage :

.un dispositif de drainage amont et aval, avec vacuation des eaux tous les 15m. Dans lecas prsent, un collecteur central tait suffisant. Les drains sont de petit diamtre et placs dansune cuvette tanche;

.un premier matriau de remblaiement, sur deux lits, en grave propre drainante, un matriaulocal , un dchet de carrire 0/150 (5 10% de fines). L'emploi d'un vibreur lger est suffisantpour compacter des couches de 25 30cm;

.le parement aval est rgl avec une pente de 3/1 puis de 2/1

.les plots dfinis pour l'excution ont 7 m de longueur.

L'ouvrage est dimensionn comme un mur-poids de 6m de haut reposant sur un bon sol defondation. Les paramtres pris en compte pour effectuer ce calcul de stabilit sont les suivants:

+ la gomtrie reprsente sur la figure 68,+ les caractristiques du sol ' = 25

c' = 0 = 20 kN/m3,

+ nappe sous la base du mur+ la rsistance de pointe qc prise en compte entre -6m et -8m est de 2 MPa

Le nombre de pneus par nappes est trop important pour avoir une rupture par dfaut d'adhrenced'autant plus que le mur est but sur presque toute sa hauteur.

Le coefficient de scurit au poinonnement est de l'ordre de 3 et celui vis vis du glissement surla base est suprieur 2.

A la suite de cette opration un bilan financier prcis a t tabli. Il s'ensuit que le cot de ce murs'tablit 540 F/m2 de surface (en lvation) pour une hauteur de rfrence de 5,6 m.

Ce type d'ouvrage est particulirement conomique et actuellement, nous le proposons de plus enplus, par exemple pour les murs antibruit facilement vgtalisables.

Notons que pour cet ouvrage, quelques conomies supplmentaires auraient pu tre faites, parexemple en diminuant l'paisseur de la couche drainante en grave de la base.

La mise en uvre des poteaux des glissires de scurit fichs de deux mtres dans le Pneusol, n'apas prsent de difficults particulires.

Le remblai termin, les premiers nivellements sur le bord des talus ont montr une stabilitcomplte (tassements nuls et absence de fissures). Un an aprs, de nouveaux contrles n'ont pasmontr . L'ouvrage et la route sont en parfait tat.

3.2.4. Le mur d'Aigueblanche (Haute Savoie)

a) Gnralits sur le mur

C'est la suite de plusieurs tudes effectues par MM Rochet (LRPC Lyon), Cort et Lepert(LCPC), Marchal (LRPC Lyon) et par Melle Pichollet (DDE Savoie) que plusieurs solutions ontt proposes au matre d'ouvrage pour la construction du merlon de protection contre les chutesde blocs Aigueblanche (Terre arme, Plasterre, etc.). Ce paragraphe prsente la solution initialeen Pneusol prsente par le LCPC et la solution finale adopte.

L'ide du mur en Pneusol "absorbeur d'nergie" dcoule de l'observation courante de la viequotidienne. En effet, sur les murs des garages, on constate l'existence de quelques pneusngligemment appuys. Dans les virages difficiles d'un circuit de formule 1, des pneus ont tentreposs pour amortir les sorties non contrles des bolides. Le long des quais d'embarquement,des pneus sont suspendus tantt seuls, tantt dans un mandrier en bois.

Les premiers essais effectus au CER de Rouen ont permis de bien connatre le comportementdynamique de ce matriau, par exemple que son coefficient de restitution, gal 0,10 (rapportentre la hauteur de rebond H de la masse tombante et sa hauteur de chute Ho. Ce coefficientexprime le rendement nergtique du matriau. Il signifie que le Pneusol a rendement faible et ungrand pouvoir absorbeur. De plus, sa vitesse particulaire est beaucoup plus faible (jusqu' 300%).Les ondes s'y propagent beaucoup plus difficilement que dans un milieu homogne.

La dcision prise la fois de supprimer la traverse de l'agglomration d'Aigueblanche par laNationale 90 et de protger les biens et les personnes directement menacs par les chutes des blocsvenant des falaises de la Roche Plate et de la Roche Pourrie a amen la DDE et le Conseil Gnralde la Savoie s'orienter vers la solution d'un merlon de protection avec fosse de rcupration enamont pour la protection de cette route largie quatre voies.

Le dimensionnement de cet ouvrage a t effectu en deux phases:

* une tude de trajectographie s'appuyant sur des donnes gomcaniques,

* le dimensionnement de l'ouvrage en s'appuyant sur une tude en centrifugeuse.

L'tude de trajectographie effectue par le CETE de Lyon, combine avec l'observation desimpacts rels antrieurs, a permis de dterminer la hauteur du merlon par rapport au terrainnaturel.

Pour obtenir cette hauteur de coupure, on a retenu un talus de 7,20 m de hauteur avec un parementinclin sur l'horizontale de 60 degrs (Fig.69)

Figure 69 : Coupe type du merlon d'Aigueblanche

Le parement aval ne posant pas de problmes particuliers, celui d'amont impose l'utilisation deremblais renforcs que nous dveloppons ultrieurement.

Aprs bien des difficults de mise au point, les essais en centrifugeuse ont pu tre raliss et ontdonn des rsultats trs intressants : pour la vitesse d'impact et l'incidence tudies pour un blocde 500 tonnes, l'enfoncement du bloc varie de 2,40 3,80 m, le dplacement du merlon lui-mmetant faible l'chelle de l'ouvrage. Par contre, les dsordres en crte s'tendent sur deux fois lediamtre du bloc, soit environ 15m. Dans le plan vertical contenant l'axe du projectile, la zoneplastique la forme d'une ellipse dont le demi-grand axe vertical dpasse de 2 m par rapport aurayon du projectile, et dont le petit axe horizontal ne dborde que de 50 cm. En profondeur, l'avant du bloc, la zone des grandes dformations plastiques s'tend sur une longueur au moinsgale au diamtre du projectile, soit environ 7 m.

Il semblerait qu'au-del de 20 m du point d'impact les dformations soient essentiellementrversibles, cependant qu'aucune mesure directe ne vient confirmer cette observation.

A partir de cette distance, il est possible de retenir l'hypothse de propagation d'ondes lastiquespour estimer les efforts et les sollicitations sur les ouvrages sous remblai.L'ensemble des essais en centrifugation montre que le dimensionnement adopt pour le merlondevrait tre suffisant pour stopper une chute de blocs de 200 m3 avec une marge de scuritsuffisante pour tenir compte des incertitudes lies une rotation possible du bloc sur lui-mme.

b) Dimensionnement du mur

Un mur en Pneusol "absorbeur d'nergie" est compos

- d'un parement en Pneusol constitu de pneus de poids lourds,- de renforcements en Pneusol ou en tout autre type d'inclusions, la condition que

le frottement sol-renforcement soit le plus lev possible,

- de remblais de bonne qualit.

Le profil du mur construit Aigueblanche est indiqu sur la figure 69. Selon sa masse (sa taille,son inertie), un tel mur peut tre destin arrter, soit les prismes fragments dtachs du sommetdes falaises, soit les blocs eux-mmes.

Dans un mur absorbeur, le parement est l'un des lments les plus importants de l'ouvrage carc'est lui qui reoit en premier les blocs. Certes, il doit tout d'abord tre rsistant, flexible, stable etdformable pour pouvoir lors d'un choc encaisser une grande partie des nergies avant desolliciter la bute du massif situ l'arrire du parement. Cette bute est particulirementimportante, car elle conditionne la stabilit de l'ensemble de l'ouvrage.

Cette mobilisation doit tre optimale et c'est l qu'intervient la qualit des inclusions, qui doitprsenter un coefficient de frottement sol-inclusion aussi lev que possible. Des inclusions lissesseraient peu adaptes car elles fragiliserai le massif de bute en y crant des surfaces potentiellesde rupture.

Un brevet dpos par la socit BORIE-SAE (Pierre Vezole) et le LCPC ( Nguyen Thanh Long)permet de remdier cette inconvnient, en utilisant notamment des grilles de trs faibledformabilit (par exemple des treillis souds galvaniss).

Notons enfin que l'aspect esthtique du parement ne joue qu'un rle secondaire dans la mesure oil est plac face un boulement, c'est--dire face une zone interdite la circulation pitonnireet que, de plus, il est facilement vgtalisable.

L'utilisation de pneus poids de lourds est hautement conseille, surtout si l'on a affaire des blocsde grandes tailles. De plus pour leur donner plus d'inertie et de poids, un seul flanc serait enlev etl'lment restant rempli de bon matriau de remblai.

Le dimensionnement d'un tel ouvrage est difficile car ce genre de problme est relativement rare ;c'est pourquoi, la demande de la DDE de la Savoie, le LCPC a effectu l'tude en centrifugeusevoque plus haut.Comme pour tout ouvrage en sol renforc, le dimensionnement du Pneusol est compos de deuxparties, une tude de stabilit interne et une tude de stabilit externe. Cette dernire, effectue parle LRPC de Lyon, a donn de trs bons rsultats, au niveau de sa stabilit au poinonnement, auglissement sur la base ou au glissement gnral avec des cercles de glissement l'intrieur et l'extrieur du Pneusol.

L'utilisation du programme CARTAGE, mis au point pour l'tude des massifs renforcs l'aide degotextiles, moyennant quelques hypothses simplificatrices, a aussi donn des coefficients descurit satisfaisants.

La solution adopte finalement Aigueblanche est un mur compos d'un parement en Pneusolprcdemment dcrit, renforc l'arrire par des nappes de gotextiles tisss.

c) Quelques aspects thoriques

D'une manire gnrale, le phnomne d'impact d'un bloc sur un remblai de sol est encorerelativement peu connu. De nombreux chercheurs se sont penchs sur ce problme depuis EULERen 1742, et on s'y intresse encore aujourd'hui.

Trois directions essentielles ont t suivies par les auteurs de ces tudes. La premire consiste interprter des essais, en laboratoire ou in situ, pour donner les proprits qualitatives du choc,particulirement en ce qui concerne l'influence des principaux paramtres (dimensions, masse etvitesse du projectile, nature du sol,...), qu'il est possible de faire varier. La seconde consiste tirerd'un programme d'essais des formules quantitatives pour les contraintes et les mouvements. Latroisime part d'une formule tablie par un raisonnement thorique et dont les coefficients sontajusts par comparaison avec des rsultats exprimentaux. Une tude bibliographique sur ce thmesera publie prochainement par l'auteur. On se contentera de citer ici quelques rsultats facilementapplicables pour les ouvrages en Pneusol.

La formule de la capacit portante de TERZAGHI est bien connue (qualits et dfauts) dans le casd'un chargement statique du sol. Aussi de nombreux chercheurs ont essay de l'tendre au cas d'unchargement dynamique.

Dans le cas des fondations de dimensions finies, on considre que la formule gnrale deTERZAGHI donnant la contrainte moyenne limite est encore valable condition d'affecter lestermes de coefficients correctifs empiriques en rapport avec la gomtrie de la fondation.

qc = z Nq + 0,80 B/2N + 1,3 cNc (fondation carre B*B)

ql = z Nq + 0,60 rN + 1,30 cNc (fondation circulaire de rayon r)

avec:

ql: pression moyenne de rupture du sol, : poids volumique du solB : largeur de la semellez : profondeur d'encastrement de la semellec : la cohsion du solNq, N Nc, sont les facteurs de portance du sol

Si l'on suppose que l'on est toujours dans les conditions de la rupture du sol, la raction R du sol un projectile de surface projete S vaut:

R= ql * S

Cette approche est particulirement fconde car le problme du chargement statique est enprincipe particulirement bien connu.

Habib admet que la pntration du bloc dans le matelas de sol est possible parce que la forcedynamique a dpass la limite de rupture du sol, d'o la formule prcdente expose dans l'tuded'Awad, qui comporte en outre un calcul pour diffrentes conditions de chute, (sol ou blocinclin). Il est intressant de noter qu'une inclinaison du sol de 30 divise R par 4.(Awad, 1980).

Pour tenir compte de l'effet dynamique, les coefficients statiques de la mthode prcdente serontmultiplis par 3, facteur par lequel on multiplie les coefficients statiques obtenus lors d'un essaipressiomtrique quand on traite un problme dynamique.

Selig et Mc Kee (1961), partant de la mme formule de Terzaghi, ont fait des essais sur du sable(c=0) et avec un enfoncement faible. Le terme dominant est donc celui en N .

Pour une semelle circulaire, ils arrivent : ql = 0,60 r N ' et pour une semelle carreql = 0,40B N ' o N ' est un coefficient de portance dynamique tabli exprimentalement.

Des formules empiriques ont t mises au point par le Service Fdral des Routes de Suisse partir des essais de chute de blocs dont la masse atteint 57 kg, pour une hauteur de chute de 45mtres sur un matelas de gravier de 70 cm d'paisseur. Elles fournissent un majorant de R, soit

Rmax= 137h/45Mg

Rmax en Newtonsh : hauteur de chute en mtresg : acclration de la pesanteur (m2/s),M : masse du bloc en kilogrammes.

En supposant la raction du sol constante et gale Rmax, on majore la raction de calcul par uncoefficient de scurit.

On trouve des formules analogues chez Reese et al : Rmax= 23,9 MVo, o M est la masse duprojectile en kg et Vo la vitesse d'impact en m/s, et chez Poor et al (1975).

Des essais en vraie grandeur effectus par Campenon Bernard, la DDE du Var et le LCPC l'occasion de la construction de la station d'puration du Cap Sici ont t faits (bloc de 7 tonnes,hauteur de chute 37m).

3.3. PNEUSOL REPARTITEUR DE CONTRAINTES

3.3.1. Gnralits sur l'effet de vote

Le phnomne d'effet de vote est trs connu et largement tudi par de nombreux chercheurs. Lephnomne peut tre mis en vidence de manire extrmement simple. Un essai de chargementeffectu sur deux conduits, l'un en clinquant de cuivre souple, l'autre en matire plastique rigidemontre une concentration de contraintes sur la gnratrice suprieure du tuyau plastique rigide,alors qu'il se dveloppe un effet de vote sur celui en clinquant souple.

Figure 70 : Comportements compars d'un conduit rigide et souple

Dans le cas des buses souples enterres (buses mtalliques par exemple), les charges se reportentsur le remblai technique environnant par suite de l'ovalisation de la buse et du tassementdiffrentiel entre celle-ci et le remblai. Dans le cas d'un conduit rigide, le report des charges se faitdans l'autre sens, avec une concentration de la charge sur la buse et un tassement plus important duremblai.

On schmatise souvent ce phnomne en disant que, sur deux plans verticaux encadrant la sectionde la buse, se dveloppent des contraintes de cisaillement qui, dans le cas d'une buse rigide, sontorientes vers le bas, et dans le cas d'une buse souple, sont orientes vers la surface libre.(Fig.70).

Tire de celle qui est utilise pour le calcul des silos, la thorie de Marston, base sur l'hypothsed'un remblai pulvrulent et de l'existence de deux plans de cisaillement encadrant la conduite,

permet de dterminer la position d'un plan d'gal tassement la hauteur He.Au-dessus de la buse(Fig.71) (Dantec et al, 1987).

Cela entrane pour la conduite une charge verticale suprieure au poids des terres. On appellera Kou "coefficient de Marston" le rapport entre ces deux charges. Spangler (19 ) propose lesformules suivantes en fonction de Ka, coefficient de pousse du matriau de remblai, et = tgo est l'angle de frottement interne du remblai:

Figure 71 : Effet de vote (Dantec et al, 1987)

- lorsque H < He :

Le plan d'gal tassement est virtuel ; les forces de frottement ngatif dues aux tassementsdiffrentiels entre le prisme intrieur et les deux prismes extrieurs agissent sur toute la hauteur H.

exp(2Ka H/Bc) - 1K= _________________________

2Ka H/Bc

- lorsque H > He :

Le plan d'gal tassement est rel ; les forces de frottement ngatif n'agissent que sur la hauteur Heet le remblai au-dessus de He agit comme une surcharge rpartie.

[exp (2Ka He/Bc)- 1] +(1-He/H)exp(2Ka He/Bc)K = ___________________________________________

2Ka H/BcD'autres auteurs ont travaill sur ce sujet; citons pour mmoire, entre autres: CURIAL, WOLFER,WETZORFE, GUERRIN,...et bien entendu MARSTON et SPANGLER.

3.3.2. Calcul de l'paisseur du Pneusol.(LONG, 1985)

Pour viter l'effet Marston" dcrit ci-dessus au-dessus d'une buse rigide, il suffit de provoquer untassement du remblai situ au-dessus de la gnratrice suprieure du conduit, tassement qui seraplus important que celui du remblai technique environnant.

A notre connaissance, le calcul de cette paisseur de sol "mou" pour crer l'effet de vote n'a tabord par aucun chercheur, il existe diverses recommandations trangres prconisant, pour cettepaisseur, la porte de l'ouvrage et en largeur deux fois cette mme porte.

Nous avons opt pour la simplicit de la mthode de dimensionnement, afin de permettre une largediffusion du Pneusol auprs des entreprises de gnie civil. Cette simplification n'exclut pas larigueur dans sa vrification exprimentale. Cette faon de procder a t fructueuse au vu desrsultats obtenus puisque actuellement, prs du tiers des ouvrages Pneusol sont des rpartiteurs decontraintes.

Figure 72 : Schma de calcul de l'paisseur du Pneusol

C'est le principe de la "pose en dpression" qui est d'adapter un phasage des travaux deterrassement et de module de remblai tel que le plan d'gal tassement se situe aussi prs que

possible de la gnratrice suprieure de l'ouvrage. Ainsi, le poids des terres ne sera pas major!(Fig.72).

E1 et H1, respectivement module et hauteur des remblais techniques latraux situs entre le niveaud'assise et le plan d'gal tassement ;

E2 et H2, module et hauteur du remblai en Pneusol situ au-dessus du conduit, entre la gnratricesuprieure et le plan d'gal tassement ;

v, contrainte uniforme exerce au-dessus de ce plan d'gal tassement.

En admettant que le conduit est trs rigide (non dformable) et par la dfinition mme du pland'gal tassement, on a approximativement:

H1/ E1 = H2/ E2 = (H1 + H2)/( E1 +E2) = V/( E1 +E2)

ce qui permet de calculer H2 au moyen de la formule

H2 = V E2/(E1-E2)

3.3.3. Application Monistrol-sur-Loire

a) Caractristique du conduit et des matriaux

L'ouvrage concern sert de galerie technique la conduite force du Lignon alimentant en eaupotable la ville de St-Etienne. Une dviation routire en remblai d'environ 10 m d'paisseur doitrecouvrir le conduit, de type P.I.V. et constitu d'lments prfabriqus en bton arm de 5,1 deporte et 1,24 de longueur

Les lments prfabriqus s'appuient sur des longrines en bton arm fondes sur des micro-pieuxancrs dans le substratum rocheux granitique.

La longueur totale de l'ouvrage est de 137,75 m. L'ouvrage prsente une pente longitudinalemoyenne de l'ordre de 8%.

L'ensemble du projet de dviation tant situ dans une zone granitique, les matriaux de remblaiutiliss sur le site sont des arnes granitiques de granulomtrie 0-140 mm environ. Ce sont desmatriaux de bonne qualit, se mettant en uvre facilement.

Des contrles de compactage la dynaplaque ont t effectus durant toute la construction duremblai. C'est sur cet ouvrage que la mthode de "pose en dpression" avec l'utilisation du Pneusola t applique pour la premire fois en France et dans le monde, le SETRA ayant estim que lecoefficient de Marston appliqu au dimensionnement de l'ouvrage insuffisant. Toute l'oprationvise limiter au maximum les descentes de charges sur l'ouvrage en ramenant autour de l'unit cecoefficient de Marston et aussi en les rejetant suffisamment loin pour ne pas perturber les micro-pieux qui ne supportent pas de pousse horizontale.

Le calcul de l'paisseur selon la mthode prcdemment expose donne:

H2 = VE2 /E1-E2 E2 = environ 15 MPaE1 = environ 50 MPa V = 3,7 m.

d'o H2 = 1,6 m.Comme c'tait notre premire opration, nous avons arrondi 2 m pour plus de scurit.

L'ouvrage et les remblais ont t raliss au cours de l'hiver 1985-1986, les travaux tant achevsau cours du mois de fvrier 1986.

b) Rsultats des constatations

Afin de vrifier l'efficacit de ce systme de "pose en dpression", un programme de mesures et decontrles a t mis en place. Le Laboratoire Rgional des Ponts et Chausses de Clermont-Ferrand, charg de la ralisation, a procd aux mesures des contraintes totales exerces par leremblai sur l'ouvrage et latralement celui-ci pendant toute la construction du remblai et jusqu'12 mois aprs la fin du remblaiement.

Pour mesurer les pressions totales, nous avons utilis des cellules Gltzl E/20KF20 (sensibilit +ou - 2kPa)

Lorsque la hauteur de remblai a atteint la cote de + 0,20 m au-dessus de la longrine de cl del'ouvrage, 17 cellules de pression totale ont t poses selon trois profils en travers de l'ouvragedistants de 0,50 m. Les cellules ont t disposes comme suit:

* 3 au droit de la cl de vote (au-dessus de la longrine),

* 4 au droit des articulations,

* 4 en limite d'emprise des pneumatiques,

* 6 hors d'emprise des pneumatiques, dans les remblais latraux.

Le dtail de l'implantation est explicit sur la figure 73.

Nous avons report ci-aprs:

- le tableau des pressions enregistres par les capteurs jusqu' 12 mois aprs la fin duremblaiement (chausse sous circulation). A noter que toutes les cellules ont fonctionnnormalement.

- les graphiques d'volution des pressions totales pour les 3 profils instruments (Fig 74, 75, 76))ainsi que l'volution des valeurs moyennes mesures (Fig.77).

Des commentaires peuvent tre formuls deux niveaux sur cette exprimentation:

- Tout d'abord et globalement, on peut dire que la "pose en dpression" utilisant le Pneusol aatteint son objectif. Si on se reporte au diagramme reprsentant l'volution des pressions totalessur un profil moyen de P1, P2, P3 (Fig.76), on peut constater que les pressions totales enregistressous la couche de Pneusol sont infrieures aux pressions totales enregistres dans les remblaisadjacents (except au droit de la longrine de cl o les pressions sont plus leves). Nous auronsl'occasion de revenir sur ce point particulier.Les valeurs les plus faibles sont enregistres au droit des articulations avec des contraintes variantde 0,17 0,21 MPa. En limite de la nappe mais l'intrieur de celle-ci, elles sont de l'ordre de 0,23 0,27 MPa et, enfin, dans les remblais latraux, de l'ordre de 0,27 0,40 MPa.Les contraintes mesures au droit des articulations de l'ouvrage sont donc de l'ordre de 35% 45%infrieures celles mesures en dehors de l'emprise de l'ouvrage.

Figure 73 : Plan de situation des capteurs sur la buse de Monistrol-sur-Loire

Les valeurs de contraintes leves mesures dans la partie centrale de l'ouvrage peuvent tre lies la proximit de la longrine en bton situe une quinzaine de centimtres sous les capteurs et quiconstitue de ce fait un point dur. Pour remdier ce problme, on doit utiliser un Pneusold'paisseur variable, plus paisse dans la partie centrale que sur les bords, ou crer un module plusfaible au centre que sur les cts.

Figure 74 : Capteurs de pressions totales - Profil P1

Figure 75 : Capteurs de pressions totales - Profil P2

Figure 76 : Capteurs de pressions totales - Profil P3

Figure 77 : Capteurs de pressions totales, moyennes de P1, P2, P3.

- On peut ajouter les observations suivantes:

* Jusqu' une hauteur de remblai de 3,40 m. au-dessus du Pneusol, l'accroissement depression totale est sensiblement rgulier pour l'ensemble des capteurs (except au-dessus de lalongrine de cl o elles sont plus rapides). Entre la mesure (1) et la mesure (2), soit pour unemonte de 3 m (60 kPa), cet accroissement moyen de la pression totale est de 50 kPa au sein duremblai et aux droits des articulations. L'effet de vote ne s'est pas encore dvelopp;

* Entre les mesures (2) et (3), c'est dire lorsqu'on passe de 3,40 m 5 m au-dessus duPneusol (de l'ordre de 32 kPa), la pression totale croit beaucoup plus rapidement dans les remblaislatraux (de l'ordre de 70 80 kPa) qu'aux droits des articulations (30 35 kPa). La dformationdu Pneusol est suffisamment importante pour dclencher l'effet de vote ;

* de la mesure (3) la mesure (4), c'est dire lorsqu'on passe de 5 7 m (de l'ordre de 56kPa), le phnomne de rpartition s'amplifie:

- 40 50 Pa au droit des articulations,- 60 65 kPa en limite du Pneusol,- 90 120 kPa dans les remblais latraux- 90 kPa la cl.

On retrouve ici des rsultats peu prs identiques ceux obtenus pour les mesures (1) et (2);

* lors des mesures (5) et (6), c'est dire jusqu' 1 mois aprs la fin du remblaiement, lesvaleurs restent relativement constantes, bien que la hauteur du remblai passe de 7,8 m 8,2 m au-dessus des pneus, du fait de la ralisation de la chausse ;

* pour ce qui concerne les mesures dans le temps qui ont t ralises jusqu' un an aprs laconstruction de l'ouvrage, on notera une lgre diminution des pressions au droit de la cl de vote.

Les valeurs des contraintes mesures dans le remblai en dehors de l'emprise de l'ouvrageaugmentent par contre trs lgrement (de 4 19 kPa) montrant ainsi la poursuite dudveloppement de l'effet de vote ;

* enfin, si l'on compare la valeur de la surcharge apporte par le remblai au-dessus descapteurs (10,40 m) aux valeurs des contraintes mesures, on obtient les rsultats suivants un anaprs l'achvement des terrassements:

- contrainte apporte par le poids des terres: 220 kPa environ ;- contrainte mesure au droit des articulations de l'ouvrage: 159,7 201 kPa ;- contrainte mesure dans le remblai en dehors de l'emprise de l'ouvrage: 281,3 382,8 kPa

;

* en outre, les mesures effectues sur les jauges de dformation colles sur les aciers ontmontr que la vote en bton tait entirement comprime.

3.3.4. Conclusions

L'utilisation du Pneusol dans le corps d'un remblai permet de rduire la charge applique l'ouvrage par la formation de votes de dcharge s'appuyant sur les remblais techniques contigus.

Cette caractristique offre la possibilit de construire des ouvrages semi-rigides en bton armsous de fortes hauteurs de remblais.

Plus de soixante ouvrages de ce type ont t raliss ce jour selon cette technique, donnantentirement satisfaction. Certes, d'autres techniques bases sur le mme principe, comme leremplacement du Pneusol par du remblai peu ou pas compact, de la paille, de la sciure de boisdonnent des rsultats quivalents. Ces matriaux prsentent cependant l'inconvnient d'unemconnaissance totale de leurs caractristiques mcaniques (leur module, par exemple) et leurmise en uvre malaise (remblai non compact). De plus, pour les autres, leur comportement dansle temps laisse dsirer car ils pourrissent et l'tat des contraintes autour des conduits ne seraitplus homogne.

Les avantages du Pneusol rsident dans la facilit de sa mise en uvre et dans la constance de lavaleur de son module de dformation au cours des travaux, notamment avec la circulation desengins de terrassement, et au cours du temps aprs la fin des travaux. Le rapport du module duPneusol par rapport au sol est toujours de l'ordre 1/3 1/4.

Des calculs plus pousss sont actuellement entrepris pour mieux cerner le phnomne derpartition des contraintes. Plusieurs plans d'gal tassement sont ainsi mis en vidence (LONG etVEZOLE, 1993), et on les retrouvera par la suite dans l'tude du Pneusol par les lments finis.

3.3.5. Etudes numriques

a) Gnralits

Le code de calcul CESAR-LCPC, dont le dveloppement a dbut en 1981, est le successeur dusystme ROSALIE dvelopp au Laboratoire Central des Ponts et Chausses de 1968 1983. C'estun programme gnral de calcul par la mthode des lments finis, particulirement adapt larsolution des problmes de gnie civil et de gnie industriel; calculs des structures, mcaniquedes sols et des roches, thermique, hydrogologie. (HUMBERT 1989)Raliser une modlisation avec CESAR-LCPC se traduit en gnral par l'enchanement des tapessuivantes:

* utilisation du pr-processeur MAX pour la gnralisation des donnes de CESAR(maillage et autres donnes);

* lancement du programme de calcul par lments finis CESAR qui effectue larsolution numrique du problme tudi;

* utilisation du post-processeur PEGGY pour l'interprtation des rsultats sur crangraphique et la ralisation des sorties graphiques sur traceur.

b) Caractristiques et calculs

Les calculs effectus ont essentiellement pour but de vrifier de manire qualitative l'amliorationde l'effet de vote par l'utilisation du Pneusol sans prendre en compte les caractristiques rellesdu conduit et des matriaux de remblais utiliss.

Le cas d'cole considr est une vote semi-circulaire en bton arm de 2,5 m de rayon et 0,3 md'paisseur; le niveau du substratum granitique est 2,5 m en dessous de la base du conduit(DOAN et al, 1992, 1993).

Les caractristiques mcaniques sont indiques ci-dessous :

Tableau 16 : Caractristiques mcaniques adoptes________________________________________________________________

E(MPa) (kN/m3)_________________________________________________________________

Bton 25000 0,3 25 Pneusol 10 0,1 10 Sol 90 0,3 20__________________________________________________________________

Les limites du maillage, sont dfinies verticalement par:

* la hauteur maximale du remblai au-dessus de la buse, * les rayons intrieur et extrieur de la buse,* le niveau du substratum rigide,

et, horizontalement par une longueur L gale 6 fois le rayon de la buse, au-del de laquelle onadmet que le sol n'est pas perturb par la prsence du conduit.

Les dplacements latraux (direction Ox) sont nuls sur l'axe de symtrie et le long de l'autre limiteverticale du maillage.

Les dplacements verticaux sont nuls au niveau du substratum rigide et au niveau de la semelle duconduit, fonde sur des micro-pieux (Fig.78).

Deux lois de comportement ont t utilises :

* modle lastique linaire. Cette premire tude suppose une loi lastique, linaire etisotrope pour l'ensemble des matriaux. Elle a permis de dterminer l'influence des paramtressuivants:

- hauteur du remblai,

- module du sol,- longueur de la couche de Pneusol;

* modle lastoplastique. La deuxime tude est limite l'tude de l'influence de lalongueur du Pneusol, avec respectivement les hypothses suivantes :

- lasticit linaire isotrope pour la buse en bton et le Pneusol,- lastoplasticit avec le critre de Mohr-Coulomb pour le sol,- lois de comportement spcifiques pour les lments de contact entre le sol et le bton pour

des contacts de type "adhrence", frottement de Coulomb et glissement parfait, respectivement.

L'effet Marston est dfini localement par le rapport K de la contrainte verticale la pressioncorrespondant au poids des terres sus-jacentes.

Figure 78 : Maillage automatique

c) Rsultats du calcul

c.1. Rsultats obtenus avec un modle lastique

+ Influence du module du sol

Le tableau 17 et la figure 79 montrent la variation du coefficient de Marston pour une hauteur de10 mtres en fonction de la longueur du Pneusol Lp et du module du sol E. La couche de Pneusola une paisseur d'un mtre et un module de 10 MPa.

Tableau 17 : Variation du coefficient de Marston______________________________________________________________________

longueur E=50 MPa E=70 MPa E=90 MPa Pneusol_______________________________________________________________Lp(m) P(kPa) K P(kPa) K P(kPa) K______________________________________________________________________

0,00 288 1,44 275 1,38 264 1,322,80 190 0,95 163 0,81 143 0,713,50 198 0,99 170 0,85 153 0,755,00 210 1,05 185 0,92 168 0,847,50 220 1,10 200 1,00 185 0,92______________________________________________________________________

Ces rsultats appellent plusieurs remarques, qui ont une influence sur l'utilisation pratique duPneusol:

Figure 79 : Coefficient de Marston en fonction de E (H=10m)

* la concentration des contraintes sur la gnratrice suprieure d'un conduit rigide diminueavec le module du matriau de remblai utilis. Pour Lp = 0, le coefficient K passe de 1,44 1,32quand le module du sol passe de 50 MPa 90 MPa. On a donc tout intrt utiliser un bonmatriau de remblai technique ;

* pour une hauteur de couverture donne (10 m), il existe une longueur minimale de lacouche de Pneusol donnant le maximum de report des charges. Elle est peu prs gale audiamtre du conduit. Une augmentation sensible de cette longueur entrane par contre une faibleaugmentation du coefficient de Marston.

+ Influence de la hauteur de couverture H

Pour une valeur donne du module du sol gale 50 MPa , on a fait varier la longueur du Pneusolen fonction de H. Le tableau 11 montre l'ensemble des rsultats obtenus.

Tableau 18 : Variation du coefficient de Marston_____________________________________________________________________________

longueur Pneusol H = 3m H = 5m H = 10m_____________________________________________________________________________

(m) P(kPa) K P(kPa) K P(kPa) K_____________________________________________________________________________

0,00 69 1,15 132 1,32 288 1,44 2,80 52 0,87 93 0,93 190 0,95 5,00 54 0,90 102 1,02 210 1,05 7,50 54 0,90 105 1,05 220 1,10_____________________________________________________________________________

La valeur de la longueur minimale du Pneusol ne semble pas changer et influe relativement peusur le coefficient de Marston pour les faibles hauteurs de couverture. Le Pneusol serait d'autantplus efficace que la hauteur de couverture est importante.

+ pression sur le conduit

La pression calcule sur le conduit augmente de la semelle vers la cl de vote en passant par unmaximum dont la localisation et la valeur dpendent des paramtres tudis. Un exemple decourbe de variation est indiqu dans l'tude avec le modle lastoplastique.

c.2.Rsultats obtenus avec un modle lastoplastique

Nous avons adopt pour le sol et les lments de contact les valeurs suivantes:

angle de frottement = 30 degrscohsion = 0

+ Dformation de la structure

Pour une structure comportant une couche de Pneusol de 2,80m de largeur et une couverture de 10m, on peut observer d'importantes distorsions du maillage au voisinage du conduit et un tatgnral de plastification du sol.La figure 80 montre les lignes d'gal tassement vertical du remblai au voisinage du conduit. Onobserve qu' l'intrieur du Pneusol les lignes sont peu prs horizontales.

Figure 80 : Lignes d'gal tassement (DOAN et al, 1992)

Pour la ligne 14, le tassement au niveau de la gnratrice suprieure est peu prs gal la lignehorizontale passant par la semelle. Le glissement est observ sur la moiti du conduit.(Fig.81)

Figure 81 : Points de glissement du sol au contact du bton

+ Influence de la longueur du Pneusol

Nous montrons les rsultats pour une hauteur de 10 m pour illustrer l'allgement des contraintesobserv sur la cl et, d'autre part, le rle de rpartiteur de contraintes du Pneusol.La figure 82 montre la rpartition des contraintes verticales sur une ligne horizontale passant au-dessus du conduit en fonction de la longueur du Pneusol de 0 10 m.

Figure 82 : Rpartition des contraintes verticales

On remarque que :

* la contrainte maximale (sans Pneusol) n'est pas la cl de vote mais situeapproximativement 2/3 R. L'cart entre la valeur la cl (275 kPa) et ce maximum (325 kPa) estde l'ordre de 50 kPa soit presque 20%;

* c'est certainement avec Lp = 1m que le report des charges la cl est le plus important( 275 140 kPa ) avec cependant un inconvnient majeur, celui de les reporter un peu plus loinmais toujours au-dessus du conduit, la contrainte verticale est de plus de 375 kPa, suprieure lacontrainte sans Pneusol (325 kPa).

* il y a peu de diffrence entre Lp = 2 m et Lp = 2,8 m en valeur globale pour l'effet devote mais la contrainte verticale maximale reste trs proche de l'ouvrage pour Lp = 2m ;

* lorsque la longueur du Pneusol Lp est infrieure 7,50 m, partir de 15 m toutes lescourbes se rejoignent (poids des terres) except pour Lp = 10m.

Par contre, si on observe les contraintes maximales obtenues dans le bton sur la fibre interne etexterne de la section, on constate sur une zone correspondant approximativement Lp = 1m et Lp= 3,5 5 m, la section du bton est compltement comprime (Fig.83)

Figure 83 : Contraintes dans le bton du conduit

* toujours en faisant varier Lp, on peut obtenir une distribution des pressions quasiuniforme.

3.3.6. Canalisations de Mouans-Sartoux (Alpes Maritimes,1988).

a) Introduction

A la demande de la DDE des Alpes Maritimes, le Laboratoire Rgional des Ponts et Chausses deNice et le LCPC ont t consults pour formuler un avis sur la prennit et le cas chant sur lesdispositions constructives prendre, d'une canalisation d'eaux uses de diamtre 300 mm situedans les emprises des terrassements de la future RN 85 (dviation de Mouans-Sartoux).

Cette canalisation en tuyaux de fibres ciment Eternit a t pose entre 1975 et 1980 et dcouverteaccidentellement lors des premiers travaux de terrassement. Elle est actuellement remblaye surune hauteur de 2 2,50 m au maximum.

Le projet de dviation recoupe cette canalisation sur une longueur de l'ordre de 950 m et il estprvu localement des remblais, au droit de celle-ci, de 8,50 11 m de hauteur. Les questionsposes taient les suivantes :

* la charge de rupture des canalisations en place est-elle compatible avec les hauteurs deremblais prvues?

* des dispositifs constructives crant un "effet de vote" permettraient-elles de ramener lacharge au droit du conduit des valeurs infrieures la charge de rupture ?

b) Charge de rupture de la canalisation

La socit Eternit consult, suppose contrario, que le tuyau, pos entre 1975 et 1980 (srie9.000) a une charge de rupture de 2.700 kN/m.

D'aprs leurs calculs, labors partir des instructions du fascicule 70 du CCTG, la charge quis'exercera sur un tuyau de diamtre nominal 300 mm et d'paisseur 17 mm serait de:

- 5026 daN/m une profondeur de 8,50 m

- 6516 daN/m une profondeur de 11 m pour des tuyaux fabriqus partir de 1985

- 5572 daN/m 8,50 m

- 7224 daN/m 10 m pour des tuyaux 9000 fabriqus entre 1975 et 1980

On constate, donc d'aprs ces calculs que la charge effective relative au projet dpasse trslargement la charge de rupture suppose des conduits actuels qui thoriquement ne supportent que3,40 m de remblai pour un lit de pose de 120 sur sol compact, et 4,50 m pour 180 sur un lit depose en sol-ciment.

c) Exprimentation sur Pneusol

Les hauteurs de remblai projetes n'tant pas admissibles pour la conduite, nous avons propos auMatre d'uvre l'utilisation du Pneusol pour crer une vote de dcharge et une exprimentationpour quantifier son effet.

L'exprimentation a consist creuser une tranche de 20 m de long, 1,5 m de profondeur et 1,1 mde largeur et mesurer les contraintes totales induites par un remblai de 6 m de hauteur en fond detranche comble pour moiti (10 m) par du Pneusol et pour moiti par du remblai ordinaire noncompact.Outre les mesures de contraintes en fond de tranche, nous avons dispos deux capteurs au niveaudu terrain naturel pour servir de rfrence.

Les rsultats des mesures sont indiqus dans le tableau 19 dans lequel les pressions sont indiquesen kPa.

En creusant la tranche, on cre dj un effet de vote par le biais du frottement sur les parois et letassement du Pneusol augmente cet de vote.

On constate que l'allgement d au Pneusol est important, bien que la hauteur de remblai soitrelativement faible (entre 6 et 7 m).

Tableau 19 : Contraintes verticales mesures en fond de tranche

____________________________________________________________

Mesure n 1 2 3 4 5 6 7 Date(1988) 08/06 10/06 17/06 26/06 07/07 20/07 20/08 ____________________________________________________________

Hm remblai 0 0 3 4,5 6 6 6,5 ____________________________________________________________

Remblai 1 0 0 50 74 95 74 78 Remblai 2 0 0 90 106 130 110 114 ____________________________________________________________

Pneusol 1 0 0 52 50 52 52 52 Pneusol 2 0 0 32 28 28 28 28 ____________________________________________________________

TN 1 0 0 63 140 188 150 165 TN 2 0 0 980 150 195 158 158 ____________________________________________________________

Par ailleurs, la stabilisation des pressions sous le Pneusol est assez rapide.

En supposant que le rapport entre la pression mesure sous le Pneusol et celle mesure au droit duniveau du terrain naturel est conserve (rapport voisin de 0,30 dans le cas le plus dfavorable), onobtient pour un remblai de 11 m une pression sur le conduit correspondant sensiblement unehauteur de terre de l'ordre de 3,70 m dans le cas d'une vote de dcharge tranche-Pneusol.

On peut en outre considrer que l'ouvrage tant en place depuis longtemps son assise est bienconsolide et que le coefficient de pose est comprise entre 2,3 et 2,55, ce qui a pour effetd'augmenter la charge de rupture. Par ailleurs, de l'avis des spcialistes des ouvragesd'assainissement, le dimensionnement des canalisations est d'une manire gnrale assez svre etconservatoire.

d) Conclusions

L'exprimentation effectue a montr que l'on pouvait envisager de conserver la canalisation, laralisation de la vote de dcharge tant faite selon la mme mthodologie que pour l'essai envraie grandeur, savoir:

- creusement d'une tranche de largeur comprise entre 0,8 m et 1 m jusqu' 0,5 m dela gnratrice suprieure de la conduite ;

- mise en place du Pneusol

Pour plus de prcautions, nous avons prconis d'ajouter une couche supplmentaire de Pneusol la surface de la tranche remblaye avec des pneus de poids lourds, pour viter que la tranche nese compacte sous la circulation des engins de chantiers.

L'ensemble de l'opration s'est trs bien droul et cette technique a par la suite t largementreprise pour des oprations similaires.

3.3.7. Conclusions

Plus d'une centaine d'ouvrages utilisant cette technique de "pose en dpression" ont t raliss ce jour en France et ont donn entirement satisfaction.

La mthode de calcul simplifie propose donne de bons rsultats et est parfaitement adapte pourle dimensionnement pratique. Elle est facilite par l'utilisation d'un programme de calcul mis aupoint par P.VEZOLE de la Forzienne d'Entreprises (1993) sur la base des mmes considrationsque MARSTON et SPANGLER.

3.4. PNEUSOL REDUCTEUR DE POUSSEE

3.4.1. Gnralits

Les constatations effectues sur les murs de soutnements en Pneusol avec un parement en btonou en Pneusol ont montr de trs sensible rduction de la pousse derrire ces parements. A partirde ces rsultats, l'ide nous est venue de l'utiliser comme rducteur de pousse. La premireapplication s'est effectue sur un mur de soutnement construit Mende et fond sur des puitsmarocains. Le mur a 5 m de hauteur, 54 m de longueur et est lgrement sous-dimensionn auniveau du voile. Le Pneusol utilis est constitu de bandes de roulement sur chant lies les unesaux autres de faon constituer des nappes de 5 m de largeur et espaces de 0,5 m. Cette solutionncessite la dcoupe des pneus de tourisme, d'o l'ide d'utiliser des pneus entiers et notammentdes pneus de poids lourds.(LONG, 1985).

Nous prsentons ici les rsultats des essais effectus l'INSA de Lyon sur un modle rduittridimensionnel. Bien entendu, les inconvnients de ce genre de modle sont connus, enparticulier, le difficile respect des lois de similitude.... Ces recherches ont essentiellement pour butd'obtenir des rsultats d'ordre qualitatif, qui permettent de mettre en vidence l'influence decertains des paramtres (largeur et hauteur du Pneusol, mur-poids ou mur cantilever,...).(LAREAL et LONG 1987, 1991, 1992)

3.4.2. Dispositif exprimental

Partant d'un fait bien connu en gotechnique, qui est qu'un sol cohrent pousse trs peu du fait desa cohsion, on peut prtendre qu'un sol judicieusement renforc est un bon rducteur de pousse, condition que son cot et sa mise en uvre ne soient pas prohibitifs.

L'tude sur modle a t ralise l'INSA de Lyon dans une cuve paralllpipde de dimensions:0,8 m de hauteur, 0,8 m de largeur et 1,2 m de longueur (Fig.84).

Figure 84 : Le modle exprimental de l'INSA de Lyon

Le mur, mis en place sur la largueur du cuve, est compos de trois lments identiques etindpendants afin d'liminer les effets de bord. Les mesures de dplacement du mur ne sonteffectues que sur l'lment central. Le voile de chaque lment a 0,24 m de largeur et 0,7 m dehauteur, et la semelle a la mme largeur et 0,12 m de longueur. La longueur amont de la semelleest de 0,085 m. Une bande de polyane forme un joint souple qui assure l'tanchit etl'indpendance de chaque lment.

Les pneus utiliss sont en mousse de polyurthanne. Ce sont des couronnes de 12 mm d'paisseuret respectivement de 30 et 60 mm de diamtre intrieur et extrieur (chelle de l'ordre du 1/20 parrapport un pneu de poids lourd).

Le sol utilis pour confectionner le massif en Pneusol, d'une part, le remblai, d'autre part, est unsable concass de granulomtrie uniforme (Dmin= 0.30 mm; Dmax= 1 mm). Il est mis en placepar pluviomtrie un poids volumique constant de 14,3 kN/m3.

Le poids volumique du Pneusol pour chaque espacement des nappes "e" et pour une dispositionorthorhombique des pneus est donn par le tableau 20 :

Tableau 20 : Poids volumique mesur du Pneusol

_______________________________________________________________________

e(cm) 18 28 38 48 58 68 78 sable seul _______________________________________________________________________

(kN/m3) 12,3 12,6 12,9 13,2 13,6 13,9 14,2 14,3________________________________________________________________________

Le mur repose sur une fondation rigide, et son dplacement est contrl par deux comparateurs aucentime de millimtre.

La nature et la gomtrie respectives du mur, du sable et de chaque pneu tant fixes, lesparamtres tudies sont relatifs la constitution du massif du Pneusol: l'espacement "e" desnappes de pneus entre elles, c'est dire l'paisseur de sable entre deux nappes, et le nombre "n" depneus de chaque nappe. Deux types de murs ont t tudis : le mur cantilever et le mur-poids.Pour chaque cas tudi, on mesure le dplacement du mur au fur et mesure de la mise en placedu Pneusol et du remblai.

3.4.3. Rsultats des essais

Les rsultats directs des mesures permettent le trac de courbes h= f(dl) de la hauteur de remblaiderrire le mur en fonction du dplacement de ce dernier.

a) Sable seul

Cette essai permet d'obtenir la courbe de rfrence pour la comparaison avec celles du Pneusolrducteur de pousse. On observe sur cette courbe des dplacements ngatifs du mur, dusessentiellement, lors de la mise en uvre du remblai, la stabilisation de la semelle sur le massifde fondation, qui prsente une certaine rugosit. Ces phnomnes parasites ne se stabilisent quelorsque la surcharge de sol est suffisante sur la semelle amont; ils seront nots dans tous les essaisraliss, mais n'affectent pas l'analyse des rsultats (Fig.85).

Figure 85 : Hauteur en fonction du dplacement (sable seul).

Cette courbe est similaire la courbe de cisaillement d'un sable lche. A partir d'une certainehauteur de remblai, la mise en place des couches successives entrane une augmentation rapide desdplacements et permet de tendre vers la hauteur critique de rupture de l'ouvrage, qui se renversebrutalement.

b) Mur avec Pneusol rducteur de pousse

Dans cette srie d'essais, on tudie l'influence du nombre "n" de pneus par nappe pour unespacement des nappes constant, du type de mur (cantilever, mur-poids) et de la hauteur relativedu remblai en Pneusol (mur mixte, c'est dire remplacement partiel du sable par le Pneusol).

L'assemblage simple, de type carr, de chaque nappe comprend 4 pneus au contact de chaquelment de mur et est constitu de 4n pneus. On fait varier n de 1 4.

b.1. Influence du nombre de pneus

En comparant les courbes de la figure 86 entre elles, on observe que la pente de la courbeaugmente avec le nombre n de pneus et que, pour n = 3 et 4, la courbure devient trs faible dans ledomaine des hauteurs de remblai testes. De mme, en dessous d'une certaine hauteur de remblaide l'ordre de 250 mm, toutes les courbes se confondent (le nombre de pneus ne joue aucun rle),ce qui est logique puisque le mur sans Pneusol ne subit que peu de dplacement et est peu sollicit.

Figure 86 : Dplacement du mur en fonction de la hauteur du sableAu-dessus de la semelle (e= 18mm, n= 1,2,3,4)

Par contre, lorsqu'on approche de la hauteur critique, les renforcements entranent une diminutionsensible du dplacement. La rupture d'un mur sans Pneusol ou avec n=1 est brutale alors que, pourn suprieur 1, cette rupture est progressive. La prsence du Pneusol amliore toujours la stabilitdu mur.La relation entre le dplacement du mur (rotation autour de la base) et la hauteur du Pneusol et duremblai pour chaque nombre n est illustre sur la figure 87.

Figure 87 : Courbes h = f(n) x% fix pour e= 18 mm.

On constate que:

- pour un dplacement fix, la hauteur du remblai varie linairement avec n ; plus lenombre de pneus augmente, plus la hauteur de remblai augmente ;

- pour des dplacements croissants, la pente de la droite et donc le gain de hauteuraugmentent

Ainsi, en jouant sur le nombre de pneus par nappe, on constate que l'utilisation du Pneusol serad'autant plus intressante que les dplacements autoriss du mur seront levs.

On observe que pour le sable seul (n= 0), les points de mesure ne sont pas situs sur les droitescaractristiques du Pneusol. La mise en place du Pneusol modifie la nature du massif mis enremblai derrire l'ouvrage, et donc son mode de fonctionnement. En effet, le massif du Pneusol aacquis une certaine "cohsion" qui rduit la pousse exerce sur le mur; de plus, il constitue en lui-mme un massif plus dformable rduisant ainsi la pousse sur le mur renforcer.

b.2. Influence de l'espacement entre les nappes de pneus

- Cas du mur cantilever

Pour un nombre de pneus fix par nappe (n=3), on fait varier l'paisseur de sable e entre chaquenappe.

La figure 88 reprsente les rsultats obtenus pour diffrents dplacements du mur.

Figure 88 : Relation de h = f(e) en fonction de la rotation du mur.

On constate que plus l'paisseur des couches de sable est faible, pour un dplacement fix, plus lahauteur atteinte par le remblai est leve. En effet, quand e diminue, le Pneusol tend secomporter comme un ouvrage poids compos de la juxtaposition d'un certain nombre de petitsgabions poss les uns sur les autres en quinconce et en quilibre derrire le mur cantilever.

De mme, l'influence de cette diminution de l'paisseur est d'autant plus importante que ledplacement tolr du mur est lev. Cependant, les points de mesure prsentent une discontinuitpour e = 50 mm qui n'est pas explique, la reproductibilit de l'essai ayant t vrifie.

Des essais ont t raliss avec une paisseur de sable nulle (e = 0) entre les nappes. Les rsultatsobtenus pour n = 1 et n = 2, confirment que, pour un dplacement donn, la hauteur de remblaiatteinte augmente avec n.

L'tude de la stabilit d'un massif en Pneusol seul, mont verticalement (e=0) a mis en videncel'influence de la disposition des pneus au sein de chaque nappe. Par exemple pour n=2,l'arrangement "cubique" utilis dans tous les autres essais a t compar l'arrangement compact"orthorhombique". Ce dernier permet d'atteindre une hauteur critique du massif de 0,29 m au lieude 0,22 m, soit un gain de plus de 30%.

Il faut remarquer que l'utilisation d'un remblai lger derrire un mur cantilever est en principedfavorable car on diminue le moment rsistant dans le calcul de la stabilit de l'ouvrage.

- Cas du mur-poids

Le basculement du mur est obtenu pour une hauteur gale 43 cm avec le sable seul. La courbe 89montre bien qu'au fur et mesure que l'espacement e des nappes augmente, la hauteur de rupturedu mur avec Pneusol diminue jusqu' devenir identique un mur sans Pneusol pour e = 88 cm.Pour cet espacement, l'influence des pneus est nulle.

Figure 89 : Hauteur de rupture en fonction de l'espacement

b.3. Influence de la hauteur du Pneusol dans un "mur-mixte"

Pour des raisons conomiques, il est quelque fois plus intressant, pour renforcer un mur"malade", de dcaisser seulement la partie suprieure de celui-ci et d'effectuer son remplacementpar le Pneusol uniquement sur cette partie. C'est pour cette raison que des essais simulant cettecondition ont t effectus, essais appels" double-couches".

Si nous appelons Hr la hauteur de rupture du mur et Hs la hauteur du sable partir de la fondation,la hauteur du Pneusol est alors donne par la relation suivante: Hp = Hr - Hs

On observe sur la figure 90 que, pour une hauteur Hs infrieure 23 cm, la hauteur totale derupture d'un mur bi-couche est gale la hauteur de rupture d'un mur entirement en Pneusol. Il

n'est donc pas ncessaire de faire la substitution sur toute la hauteur du mur. Nanmoins, dans lapratique et jusqu' ce jour, c'est tout le remblai qui est remplac.

Ensuite, plus la hauteur de sable est leve, plus la hauteur du mur "bi-couche" diminue, pourfinalement atteindre la hauteur du mur de sable seul.

La rduction de la pousse due la cohsion et au poids volumique faible du Pneusol, expliquel'augmentation de la hauteur de rupture Hr du bi-couche par rapport au cas du sable seul.

La figure 91 montre une variation linaire de la hauteur du Pneusol Hr - Hs, en fonction de lahauteur Hs de sable. La droite joignant l'abscisse Hs (hauteur du mur de sable seul) et l'ordonneHp (hauteur du mur avec uniquement du Pneusol) dlimite deux zones : au-dessus de cette droite,se trouve la zone d'instabilit du mur bi-couche. En dessous et l'intrieur des deux axes decoordonnes, c'est la zone de stabilit.

Figure 90 : Hauteur de rupture du mur "bi-couche"

Figure 91 : Hauteur du Pneusol fonction de la hauteur de sable

L'ensemble des droites de stabilit correspondant aux diffrentes valeurs de n, (nombre de pneuspar couche) et de e, (espacement des nappes), pivotent autour du point Hs, correspondant au mursans Pneusol. Les essais ne sont pas assez nombreux pour tracer toutes ces droites.

b.4. Autres essais

Une campagne d'essais raliss avec n = 1 et e = 0 a permis de comparer, pour le mur cantilevertest dans cette tude, le comportement d'un ensemble " mur + Pneusol" et d'un ensemble "mur +pneus sans sol". Cette dernire solution est non seulement plus dfavorable par rapport lasolution Pneusol mais aussi par rapport au remblai c'est--dire sans pneus ; le pneu sans solentrane un trop grand allgement de la semelle amont, ce qui nuit la stabilit du mur aurenversement.

c) Ralisations

Dix ouvrages connus utilisant le Pneusol comme rducteur de pousse ont t construits enFrance. Le premier de ces ouvrages, cit au dbut du chapitre, a t rpar avec un Pneusol dit"lourd" avec des bandes de roulement sur chant disposes en nappes et liaisonnes par desbandelettes en polyester. Le remblai se trouvant l'intrieur de la bande ne poussant pas et celuicompris entre deux nappes se trouvant fortement frett, le massif de Pneusol, si l'espacement des

nappes est faible, se comporte comme un mur-poids compos de milliers de petits gabions empilsles uns sur les autres.

Mais le cas le plus intressant, similaire aux essais raliss en laboratoire, est le mur de laFonderie. Une heure avant le dmarrage du chantier d'largissement de la route nationale RN. 66menant au col du Bussang, un mur ancien constitu de blocs vermoulus disposs de manire plusou moins jointive, et se trouvant dans l'emprise (Fig.92), a t class monument historique.

C'est la solution Pneusol qui a t immdiatement adopte. Tenant compte des rsultats des essaisdj raliss, un Pneusol compos de nappes de pneus de poids lourds disposs de manireorthorhombique a t mis en place sur toute la hauteur du mur cyclopen datant du 18e sicle. Ledimensionnement est similaire celui d'un mur-poids de poids volumique identique au Pneusollger utilis (10 kN/m3). Des capteurs ont t disposs l'intrieur du massif de Pneusol et du murpour mesurer les contraintes horizontales et verticales. Les constatations et le dpouillement sontactuellement en cours.

Figure 92 : Mur de la Fonderie

d) Conclusions

Ces essais sur modle rduit tridimensionnel ont permis de mettre en vidence de manirequalitative l'effet rducteur de pousse du Pneusol. Il est d'autant plus important que le nombre depneus par nappes est plus lev et que l'paisseur de sable entre les nappes est faible. Il existe aussiun espacement optimal au-del duquel cet effet est nul.

Les essais avec le mur cantilever confirme l'efficacit du Pneusol car, bien que le mur soitfortement allg sur sa base (diminution de son moment rsistant), le Pneusol entrane malgr toutune amlioration de la stabilit.

La prsence du Pneusol diminue la soudainet de la rupture lorsqu'on tend vers la hauteur critique.

Des abaques pourraient tre dduits des droites de stabilit afin d'optimiser conomiquement cematriau car on peut viter de dcaisser le remblai sur toute la hauteur du mur mais seulement surune partie de celui-ci.

Le dpouillement des constations du mur de la Fonderie permettra certainement un affinement dela mthode de calcul et une meilleure connaissance du comportement de ce type de Pneusol.

3.5. PNEUSOL LEGER

3.5.1. Gnralits

L'emploi des matriaux lgers apporte des solutions intressantes pour le franchissement des solsde faible portance. Que cette faiblesse provienne de la nature du terrain (vases, tourbes, argiles,...),ou de l'instabilit des pentes (boulis..), la fondation sur les couches dures et stables est trscoteuse, tandis qu'un remblai classique ordinaire subira des dformations, des tassementsdiffrentiels insupportables pour les usagers et aussi pour l'ouvrage lui-mme. Dans de nombreuxcas, la solution idale est un remblai lger qui vite un apport de charge incompatible avec lastabilit des sols de fondations ou des ouvrages voisins, et qui rduit de manire importante lestassements pour un surcot acceptable.

La difficult rside dans la recherche d'un matriau lger et conomique. On trouve une varitimportante de tels matriaux qui vont de l'corce (pin et sapin) au polystyrne expans en passantpar les matriaux alvolaires. Le principal problme de ces matriaux modernes est leur cotrelativement lev et parfois leur fragilit. Le critre conomique nous a conduit examinerl'utilisation des pneumatiques usags non rchapables (ou Punr). La notion de lgret desmatriaux est toute relative car il faut notre avis, pour comparer les diffrents matriaux entreeux, prendre en compte non leur poids propre, mais celui de l'ensemble des matriaux et desstructures de renforcement ncessaires (dalle, couche de forme plus importante,surdimensionnement de la chausse). Le cot du matriau doit aussi tre tudi en fonction de cesurcot ventuel.

Les caractristiques du Pneusol lger ont dj t prsentes. Nous ne revenons pas sur cesrsultats. Par contre, il nous a paru intressant de prsenter trois cas d'applications et deralisations de ce matriau, Cannes Mandelieu, Boulsios, Dommiers.

3.5.2 Cannes-Mandelieu (Alpes-Maritimes, 1985)

a) Aspects gologiques et gotechniques

Dans le cadre du projet d'amnagement de l'changeur de Cannes-Mandelieu et de l'largissement deux fois trois voies de l'Autoroute A8, des tudes ont t entreprises par la socit ESCOTApour l'utilisation du polystyrne expans comme matriau de remblai dans la traverse de la plainede la Siagne en remblais de 3 8 mtres de hauteur sur environ deux kilomtres de longueur. C'estdans le cadre de cette opration qu'un remblai exprimental en Pneusol lger de 80 m de longueuret 3 m de hauteur totale (la couche de forme ayant 0,50 m d'paisseur) a t ralis. (BAILLY etal., 1988 ; LONG, 1990)

a.1. Reconnaissance gotechnique

Des essais en laboratoire et in situ (sondages carotts, pntrations statiques) ont t effectus pourdterminer les caractristiques gotechniques du sol de fondation.

Cette reconnaissance a fait apparatre schmatiquement trois zones distinctes :

+ une zone superficielle d'argile et de limons plastiques de caractristiques mcaniquesfaibles et dont l'paisseur varie entre 6 et 10 mtres ;

+ une zone de sable fin ou de sable limoneux de caractristiques nettement meilleures, maisnanmoins encore mdiocres et htrognes, et d'paisseur variant de 6 11 mtres;

+ une couche profonde de limons de caractristiques faibles, quoique suprieures cellesde la couche superficielle, mais plus homognes.

A l'poque de nos forages (janvier 1982) la nappe se trouvait 3 mtres de profondeur, mais il estfort possible, compte tenu de la faible permabilit des terrains, que le niveau hydrostatique soit enralit plus haut. De toutes faons, en priode de hautes eaux, la nappe affleure presque.

a.2. Rsultats des essais de laboratoire

Les rsultats des essais en laboratoire ont montr qu'il s'agit de matriaux, lches et saturs, decompressibilit assez leve :

- sables

w = 28% Cc = 0,12 0,14

= 18,5 kN/m3 e0 = 0,68 0,79s = 26,5 kN/m3 Cc/(1+e0) = 0,0075

- argiles et limons:

32 < w < 43 % Cc = 0,29 0,467 < < 19 kN/m3 eo = 1,00 1,5026 < s < 27 kN/m3 Cc/(1+e0) = 0,17

a.3. Rsultats des essais pntromtriques

Les essais raliss au pntromtre statique de 100 kN montrent que les 3 zones prcdentes ontles caractristiques suivantes:

- la zone superficielle d'argile molle de trs faible rsistance, qui descend dansl'ensemble jusqu' des profondeurs comprises entre 6 et 10 mtres, a une rsistance de cne de700kPa.

Toutefois, dans certains parties du site, les premiers mtres sont encore plus faibles avecqc = 400 kPa ;

- la couche intermdiaire a des caractristiques meilleures, mais plus disperses :qc = 2 5 MPa. Cette formation, dans laquelle on a not quelques pics de 7 10 MPa, correspond la couche de sable dcele entre 12,30 et 16 m de profondeur par sondage carott. La grandedispersion des mesures et certaines valeurs de qc relativement modestes correspondent des sablespollus par les limons. L'paisseur de cette couche intermdiaire peut varier de 6 mtres 16mtres environ ;

- dans la couche profonde homogne on a :

qc = 12 daN/cm2

Il s'agit des alluvions limoneuses de la Siagne, que l'on a retrouves dans toute la zone del'changeur et qui s'tendent jusqu' une profondeur non atteinte par notre reconnaissance, maisqui pourrait tre d'une cinquantaine de mtres.

a.4. Tassement des sols sous un remblai classique

Enfin, le site, devant tre recouvert d'un remblai de l'ordre de deux mtres de hauteur, subira untassement d'environ 40 50 cm, avec des tassements diffrentiels de 10 15 cm.

b) Pneusol lger

Le remblai de Pneusol lger ralis a une longueur totale de 80m et une hauteur de l'ordre de 2,50m. Les rampes d'accs sont galement ralises en Pneusol. Le remblai d'essai comporte deuxsections qui se diffrencient par la conception du Pneusol, avec ou sans gotextile (non-tiss) entrechaque lit de pneus et par sa couche de forme avec ou sans gogrille l'intrieur de celle-ci.(Fig.93). Ce gogrille plac sous la couche de forme permet de voir ventuellement son influencesur la chausse.

Il est certain que, en cas d'utilisation d'un non-tiss, aucun matriau de remblai n'entre dans levolume des vides laiss par la chambre air. Mais les essais prliminaires (LONG et al., 1987) ontmontr que cette diffrence est minime, voire ngligeable.

Notons que le Pneusol lger, construit couche par couche (empilement en quinconce des pneus),permet aussi d'absorber partiellement les tassements diffrentiels.

Chacune des sections a t ralise comme suit :

a) le terrain naturel est nettoy mais non dcap de sa terre vgtale (pour avoir desconditions les plus dfavorables possibles) ;

b) la mise en place d'une couche de base de 0,2 m d'paisseur sur le terrain existant, enmatriau drainant concass 0/60 mm ;

c) sur cette base, les pneus du premier lit sont poss plat en disposition hexagonaleexcentre (figure 94) puis recouverts ou non d'un gotextile, et ensuite remblays (remplissage dela jante et des vides entre les pneus) sur une paisseur d'environ 25 30 cm, puis compacts ;

Figure 93 : Profil en long du tronon exprimental (Autoroute A8, Cannes-Mandelieu)

d) ensuite on pose un second lit de pneus, dcal par rapport au premier d'un demi-diamtre, de manire ce que le caoutchouc du premier lit se trouve sous le remblai du second, eton poursuit les oprations prcdentes et ainsi de suite jusqu'au niveau suprieur du massif dePneusol (Fig.94) ;

Figure 94 : Schma de pose en plan des pneus.(Disposition orthorhombique)

e) les matriaux utiliss sur le site sont :

- un matriau concass 0/60 mm pour le mtre suprieur du Pneusol,- un matriau de remblai 0/100 mm pour le reste du massif de Pneusol, les talus

latraux et les rampes d'accs ;

f) le remblai ct talus, est mont en mme temps que le massif de Pneusol (Fig.95) ;

Figure 95 : Profil du remblai en Pneusol lger

g) le dernier lit de pneus est recouverte d'un non-tiss dans les deux sections (Bidim U19) ;h) le compactage de chaque lit a comport 2 passes de compacteur vibrant type BOMAG

BW 200 pour les parties de Pneusol ralises avec du remblai 0/100 et permis d'atteindre unecompacit de 95% de l'OPM pour les parties de Pneusol ralises avec du matriau 0/60 ;

i) la couche de forme est ralise avec un matriau concass 0/60 sur une paisseurd'environ 50 cm.

A cheval sur les