1. Talus de déblais dans les sols
Talus de déblais dans les sols.
L’observation d’un grand nombre de glissements de déblais permet d’énoncer quelques règles générales.
     L’eau joue un rôle important dans la rupture.
     Dans la plupart des cas, un délai de plusieurs mois à plusieurs années s’écoule entre la fin des travaux et le glissement. Les coûts de restauration sont en général élevés.
6 - 1 - 1 - L’eau et le temps.
Réaliser un talus dans un sol correspond à une diminution rapide des contraintes totales à l’intérieur du massif. Cette modification rapide de l’état de contrainte totale produit un changement de la pression de l’eau du à un gonflement dont la vitesse dépend de plusieurs facteurs liés à la nature du sol et à la géométrie du problème. Cette variation de la pression de l’eau va entraîner une migration de celle-ci et le retour à un équilibre dépendra des conditions hydrauliques. Bishop et Bjerrum (1960) décrivent le cas simple d’une excavation.
Ils considèrent trois états dans le temps. Avant les travaux la pression interstitielle est en équilibre à la valeur u0. A la fin des travaux, la diminution des contraintes du fait de l’enlèvement du sol, produit un gonflement, donc une augmentation du volume des vides et la pression interstitielle chute de Du. Après une période de rééquilibrage la pression interstitielle se rétablit à une valeur uf inférieure à u0, mais voisine de celle-ci et définie par la géométrie de l’excavation. (Fig 6 - 1). Une approximation de Du peut être obtenue par la relation de Skempton correspondant aux essais triaxiaux (Du = B ( Ds3 + A (Ds1 - Ds3 ) ) ou celle de Henkel plus générale. (Du = a Dsi + b Dsd) si et sd sont respectivement les composantes isotrope et déviatoire du tenseur des contraintes. Pour les sols saturés B = a = 1 et la correspondance entre A et b peut être donnée par les couples A, b suivants (- 0.5, -0.59), (0, -0.24), (0.5, 0.12), (1, 0.47).
Fig 6 - 1 - Evolution des pressions interstitielles dans un talus de déblai.
Des observations en place confirment cette approche. Le cas du canal de Kimola (Kankare, 1969), instrumenté par des piézomètres montre une réponse rapide, la période transitoire étant de l’ordre du mois. Le cas de la tranchée d’Edgewarebury (Vaughan et al., 1973) met en évidence des pression négatives de 60 kPa, neuf années après les travaux, ce qui montre que le rééquilibrage des pressions est loin d’être terminé. Le premier cas cité ci-dessus correspondait à une argile sensible légèrement surconsolidée alors que le second, dans l’argile de Londres intéresse un sol nettement surconsolidé. On rappelle aussi le cas de Bisaccia présenté au chapitre 3 en annexe ou l’érosion sur 700 000 ans est plus rapide que le processus de rééquilibrage. (Picarelli et al., 1995)
Une des conséquence de ce phénomène de redistribution pour l’ingénieur, est que les calculs à court terme sont très favorable et surestiment la stabilité à long terme qui doit être abordée par un calcul en contraintes effectives avec une évaluation réaliste du champ de pressions interstitielles.
Cependant d’autres aspects peuvent aussi être importants. L’eau circule parfois dans des boyaux et son cheminement est très rapide, des conditions extérieures comme la pluie ou la fonte des neiges vont faire que le temps de rééquilibrage sera raccourci. Le comportement du sol n’est pas seul en cause, l’environnement joue un grand rôle.
6 - 1 - 2 - Prise en compte du temps dans le mécanisme de rupture.
La résistance au cisaillement d’un sol en place dépend de nombreux facteurs comme :
     L’histoire géologique et mécanique du site, mode de formation, histoire de ses contraintes et déformations.
     Des amplitudes et des vitesses de variation des contraintes lors des travaux.
     Des états hydriques et de la température.
     De la structure fine du sol et de sa composition.
     Etc...
Lors de la mesure des caractéristiques du sol tous ces paramètres ne peuvent être pris en compte, même si l’on évite l’écueil supplémentaire du prélèvement qui remanie le sol. Dans le calcul à la rupture classique seules les caractéristiques suivantes sont prises en compte et doivent être mesurées.
     La résistance non drainée cu.
     La résistance maximale drainée définie par c’ et j’.
     La résistance résiduelle drainée pour tenir compte de grands déplacements. c’res et jres
Pour tenir compte des effets de la vitesse d’essai, de la dimension des échantillons et de l’anisotropie, de nombreux auteurs ont proposé diverses corrections. Ces corrections n’évitent pas cependant d’avoir recours à d’autres concepts comme la rupture progressive présentée au chapitre 4. L’usage des méthodes de calcul à la rupture doit donc être fait avec précautions. Des méthodes plus complexes seront utilisées.