=>Dimensionnement \ Approche paramétrique et comparée \

Comparaisons des méthodes empiriques

11.1  Introduction

Une comparaison entre méthodes empiriques et méthodes analytiques ou numériques n'a pas beaucoup de sens. En effet, tout d'abord, les méthodes empiriques n'offrent que très rarement des valeurs numériques, ce qui rend les comparaisons compliquées. De plus, ces méthodes ne possèdent pas d'hypothèses bien définies ni de justification scientifique rigoureuse, car elles proviennent de l'expérience d'une ou plusieurs personnes, plutôt que du fruit de recherches scientifiques.

Néanmoins, nous nous sommes efforcés de trouver des rapprochements entre méthodes à travers les résultats obtenus ou, tout au plus, de formuler certaines observations ou remarques.

11.2  Comparaisons et observations

11.2.1  AFTES

L'AFTES ne propose pas directement de valeur de dimensionnement de soutènement mais décrit les soutènements les plus appropriés. Dans les cinq cas étudiés, ces recommandations sont le béton projeté, les boulons d'ancrages ponctuels et répartis ainsi que les cintres lourds.

Nous pouvons ainsi conclure que, dans tous les cas, du béton projeté avec des boulons d'ancrages sera le soutènement le plus approprié.

11.2.2  Bieniawski

Bieniawski a la particularité de ne prendre que fort peu en compte la profondeur³. Ainsi, nous pouvons en réalité distinguer seulement deux cas: la roche de bonnes caractéristiques et celle de mauvaises caractéristiques. La valeur du paramètre équivalent RMR est de respectivement 47 (roche de qualité moyenne) et 39 (roche de qualité médiocre). Les résultats au niveau du soutènement nous donnent respectivement des épaisseurs de 100 mm de béton projeté avec occasionnellement un treillis et des boulons, et de 150 mm de béton projeté avec treillis soudés et boulons espacés de 1,5 à 3m. retient également les boulons d'ancrage et les cintres comme modes de soutènement envisageables.

L'AFTES et Bieniawski sont ainsi fort semblables au niveau de leurs recommandations.

11.2.3  Barton

Certaines précisions complémentaires sont nécessaires pour utiliser le classement de Barton:

• Nous considérons un schiste fracturé ayant plusieurs familles de discontinuités et une ardoise n'ayant qu'une famille principale de discontinuités.
  
  

• Nous considérons dans les deux cas des discontinuités plane et lisse.
  

A partir de ces précisions, qualifie le schiste comme une roche mauvaise (Q=0.587-0.733) tandis que l'ardoise comme une bonne roche (Q= 13.2-16.5).

Barton quantifie également le module de Young du massif (Tab. 11.1).

Ces valeurs permettent certaines observations:

• Dans le premier et le deuxième cas, l'estimation de Barton pour le module de Young donne un résultat assez correct puisque la valeur réelle est de 1000 MPa.
  
  

• Dans le troisième et quatrième cas, l'estimation est de loin exagérée. Cette estimation exagérée s'explique sans doute par un trop grand optimisme face aux caractéristiques du sol (voir ci-dessous).
  
  

Barton propose enfin un mode de soutènement pour chaque cas (Tab. 11.2). La première observation est que la profondeur ne joue qu'un rôle mineur dans le mode de soutènement.

comparaison Barton-Bieniawski

Le tableau récapitulatif (Tab.11.3) permet de mettre en évidence le fait que ces classifications sont le fruit de l'expérience des auteurs. En effet, on peut ainsi remarquer une plus forte utilisation de boulons d'ancrage et de moins de béton projeté dans le cas de la classification de Bieniawski sans autre raison que l'expérience personnelle de Bieniawski.

Après cette première observation, une manière de comparer et est d'utiliser la relation entre leurs paramètres équivalents, soit respectivement RMR et Q grâce à la relation 11.1.

Le tableau comparatif 11.4 montre que le massif de schiste a bien été modélisé tandis que le massif d'ardoise beaucoup moins. A partir des éléments que nous possédions, nous en avons déduit que la différence entre les valeurs du RMR calculées par la méthode de Barton et de Bieniawski s'explique par:

• un choix de paramètres d'entrée erronés,
  
  

• l'importance relative d'un critère par rapport à un autre dans les deux classifications.
  
  

A partir de l'expression 11.2 et connaissant la valeur réelle du module de Young (10000 MPa), on peut estimer que le RMR du massif (cas 3 et 4) doit valoir approximativement 55.

Cette valeur exagérée du RMR dans le cas de la classification de explique l'évaluation exagérée du module de Young via cette classification (Tab.11.1). Nous n'avons pas pu entrer dans l'analyse détaillée des raisons de cette surévaluation, vu que nous possédions qu'une vue d'ensemble de ces méthodes, grâce aux travaux des années précédentes, et non une connaissance précise.

11.2.4  Terzaghi

L'intérêt de la méthode de Terzaghi est de nous offrir une estimation simple de la pression de soutènement. Néanmoins, ces estimations ne sont valables que dans le cas de tunnel rectangulaire et de plus, soutenus par cintres. Nos cas étudiés ne pourront donc pas être étudiés via la méthode de Terzaghi.

* Définition du cadre des comparaisons

* Comparaisons de distributions de contraintes et de déplacement

* Comparaisons des méthodes de comportement de soutènement