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ïIgranulairesa) le long d'un talusLes buts du dimensionnement sont d'assurer, dansI'ordre d'importance suivant, la stabilité globale etlocale, et la petitesse des déformations. On expliquerad'abord les méthodes théoriques développées pourcela à Karlsruhe, et ensuite leur vérification expérimentale.L'exposé suivant se restreindra au système de lafigure 1.2.1 Études théoriques+ +t t tb) dans un sol mou///'s.,//rs.,///\//N//N.// s.///\. // .,//N.//N//N.La stabilité globale se perd par le glissement deprismes de terre. Diverses surfaces de glissement sontcinématiquement possibles (fig. 3). Dans le cas d'unesurface de Coulomb (plane ou faiblement courbée) onaura un seul prisme, et les armatures inférieures sontarrachées (a). Un cercle de glissement profond peutentourer tous les barres et sortir devant le pied (b). Unprisme de terre peut pousser latéralement un autreprisme sur un plan de glissement moins incliné que lapente du prisme.supérieur. Lors d'un tel mécanismecomposé on aura une troisième surface de glissementséparant deux corps rigides (Gudehus,. 1gT2). Les deux,corps peuvent aussi être formés par des su rfacesicylindriques (d). Dans le cas d'un tel mécanisme delrotation les trois centres des cercles doivent être surune droite.1.otIiIc) autour d'un tunnelFig. 2 Arrangements des armaturesmassif de terre autour d'un tunnel peut être stabilisépar des ancrages sans précontrainte (c). Le derniersystème est bien connu en relation avec la méthodenouvelle autrichienne.Un projet de recherche et développement su r leclouage a été effectué durant les années 1975 à 1980en Allemagne. Pour augmenter et vérifier le savoirtechnologique, I'entrepreneur K. Bauer (le même quecelui qui a développé des techniques d'ancrage dansles sols depuis presque 30 ans) a effectué neuf essais àgrande échelle. Le IBF Karlsruhe a développé desrègles pour le dimensionnement et les a vérifiées pardes mesures in situ aussi bien qu'en laboratoire. Ceprojet était partiellement financé par le MinistèreFédéral de la Recherche et de la Technologie (BMFT).Entre-temps la Société Bauer a réalisé plus de vingtprojets réels avec le même procédé.Le présent rapport est principalement consacré auxméthodes de dimensionnement et à leur vérification.Dans le parag raphe 2, on traitera du cas des solsgranulaires. Les sols argileux seront I'objet duparagraphe 3. Un projet réel dans un sol mixte seradécrit dans ce contexte. Finalement quelques développementspratiques et théoriques récents serontbrièvement traités (paragraphe 4).Fig. 3 Mécanismes de ruine d'un massif clouté :a) prisme de Coulombb) cercle de glissement profondc) translation composéed) rotation composéeL'analyse statique suit les principes bien établis de laMécanique des Sols. Les forces agissantes par unité delongueu r su r u n prisme de Cou lomb sont, à titred'exemple (fig. 4a) :W, poids;P, su rcharge résu ltante;Q, résultante de la force normale et de ta force defrottement associée, inclinée à 9 par rapport à ranormale;A, force axiale résultante des parties arrachées desarmatu res.La force A est calculée parA - T-Il;"'(1)REVUE FRANçAISE DE GEOTECHNIQUE NUMEBO 1930

T- étant la force d'arrachement par unité de longueurd'une armature, et Il," la longueur cumulée dessections arrachées (relativement à I'unité de longueurperpendiculairement au plan de représentation).L'équilibre d'état limite peut être atteint par des causesdiverses. Par exemple, la surcharge P peut croître sanschangement des autres variables (fig. 4b). Ou bien, laforce A peut décroître sans variation de P, ou bienI'angle de frottement peut être réduit. Pour obtenir unseul facteur de sécurité on peut introduire une forcefictive Tr agissante le long de la surface de glissement(Goldscheider et Kolymbas, 1980). T, doit remplacer lesdiverses causes de ru ine (réduction de I ou T-,augmentation de P etc.). Le facteur global de sécuritéest défini parTRr1: -T"Tp symbolise le travail virtuel des forces résistantes Qet A calculées avec la force fictive T, (fig.4c), tandisque Ta représente le travail des forces motrices W et P.Le déplacement virtuel est un glissement du prisme.W, P, A et q sont fonctions de la pente e du prisme.Généralisant le principe de Coulomb, on doit fairevarier 0 pour obtenir le minimum de r1.On peut appeler0" la position du minimum; sa valeur est simplementappelée rt parce que cet rg sêul est déterminant pour ledimension nement.(2)b) que le cercle profond peut être déterminant dans lecas exceptionnel d'une charge très forte etéloignée du bord;c) que la translation composée est la plus probable(i.e. r est minimal) dans la plupart des cas réels(environ p< th/2, a> hl4\;d) que la rotation composée donnant le minimum de 11est très proche de la translation, de sorte que ce casne vaut pas la peine d'une analyse.La stabilité locale ne peut encore être estimée avec lamême précision. Dans le cas de conditions extrêmes ilest possible que la coque ou les armatures soientdéchirées. La distribution des efforts le long desparties de la structure dépend de leur déformationrelative par rapport au sol d'une manière trèscompliquée. De même une prédiction exacte desdéplacements est encore impossible.Cependant, les lois de similitude pour des modèles ensable permettent d'établir une approximation grossière.Pour des contraintes modérées (environ o (1 MPa) le sable est complètement décrit par descaractéristiques sans dimensions (Gudeh us, 1980 a).C'est pourquoi on peut transférer toute quantité sansdimension mesurée dans un modèle (Gudehus,1980 b). Pour le çlouage d'un déblai dans l'état enservice les quantités su ivantes sont importantes(fig. 5) :o).TJ'VFig. 4 Analyæ statique d'un prisme clouté :a) système et forcesb) équilibre limite avec surcharge augmentéec) équilibre limite avec effort tranchant fictifb)c)Fig. 5 Ouelques quantitésde service1h5I+[IohUdéterminantes dans l'étatLe même principe de la sécurité minimale (Gudehus,1981) s'applique aussi pour les autres mécanismes dela f igure 3. on a besoin de plusieu rs variablescinématiques pour décrire le mécanismea) 2 pour le cercle à travers le pied du mur,b) 3 pour le cercle profond,c) 3 pour la translation composée,d) 5 pour la rotation composée.En introduisant une force fictive T, on peut satisfaireles conditions d'équilibre limite. Comme dans le cas def a figure 4,T, doit remplacer un changement défavorabledes paramètres de charge et de résistance. C'estpourquoi le facteur de sécurité rt et la position de sonminimum dépendent du choix de T, (voir parag r. 4.2\.Pour un certain ensemble de paramètres (de géométrie,matériaux et charge) on peut déterminer lemécanisme le plus défavorable dans le cadre de lafigure 3. Par une série de calculs comparatifs on peutdémontrer :a) que le mécanisme de Coulomb n'est déterminantque si la charge est forte (environ p > g/2\ etproche du bord (environ a < h/4\;a) u/h, u étant le déplacement moyen du mur. Selon ladensité on au raulh - 0,001 à 0,003.b) K, coefficient de pression des terres, défini(} rn" + ph) x,(3)parE étant la pression de terre et F la su rchargemoyenne sur le prisme de Coulomb. On aura(4)K - 0,5K" à 0,6 K", (5)K" étant le coefficient de poussée des terres. (onnéglige ici la cohésion capillaire.)c) hE/h, h= étant la hauteur du point d'application dela résu ltante E. On au rahElh - 0,4 à 0,5 (6)selon que la surcharge est faible (environ p < fi/2)ou non.Ces indications suffisent pour estimer les efforts dansla coque et les armatures. On doit les,augmenter pardes facteurs de sécurité purement empiriques pour led i mension nement.REVUE FRANçA|SE DE GEOTECHNTOUE NUMERO 19

T- étant la force d'arrachement par unité de longueurd'une armature, et Il," la longueur cumulée dessections arrachées (relativement à I'unité de longueurperpendiculairement au plan de représentation).L'équilibre d'état limite peut être atteint par des causesdiverses. Par exemp<strong>le</strong>, la surcharge P peut croître sanschangement des autres variab<strong>le</strong>s (fig. 4b). Ou bien, laforce A peut décroître sans variation de P, ou bienI'ang<strong>le</strong> de frottement peut être réduit. Pour obtenir unseul facteur de sécurité on peut introduire une forcefictive Tr agissante <strong>le</strong> long de la surface de glissement(Goldscheider et Kolymbas, 1980). T, doit remplacer <strong>le</strong>sdiverses causes de ru ine (réduction de I ou T-,augmentation de P etc.). Le facteur global de sécuritéest défini parTRr1: -T"Tp symbolise <strong>le</strong> travail virtuel des forces résistantes Qet A calculées avec la force fictive T, (fig.4c), tandisque Ta représente <strong>le</strong> travail des forces motrices W et P.Le déplacement virtuel est un glissement du prisme.W, P, A et q sont fonctions de la pente e du prisme.Généralisant <strong>le</strong> principe de Coulomb, on doit fairevarier 0 pour obtenir <strong>le</strong> minimum de r1.On peut appe<strong>le</strong>r0" la position du minimum; sa va<strong>le</strong>ur est simp<strong>le</strong>mentappelée rt parce que cet rg sêul est déterminant pour <strong>le</strong>dimension nement.(2)b) que <strong>le</strong> cerc<strong>le</strong> profond peut être déterminant dans <strong>le</strong>cas exceptionnel d'une charge très forte etéloignée du bord;c) que la translation composée est la plus probab<strong>le</strong>(i.e. r est minimal) dans la plupart des cas réels(environ p< th/2, a> hl4\;d) que la rotation composée donnant <strong>le</strong> minimum de 11est très proche de la translation, de sorte que ce casne vaut pas la peine d'une analyse.La stabilité loca<strong>le</strong> ne peut encore être estimée avec lamême précision. Dans <strong>le</strong> cas de conditions extrêmes i<strong>le</strong>st possib<strong>le</strong> que la coque ou <strong>le</strong>s armatures soientdéchirées. La distribution des efforts <strong>le</strong> long desparties de la structure dépend de <strong>le</strong>ur déformationrelative par rapport au sol d'une manière trèscompliquée. De même une prédiction exacte desdéplacements est encore impossib<strong>le</strong>.Cependant, <strong>le</strong>s lois de similitude pour des modè<strong>le</strong>s ensab<strong>le</strong> permettent d'établir une approximation grossière.Pour des contraintes modérées (environ o (1 MPa) <strong>le</strong> sab<strong>le</strong> est complètement décrit par descaractéristiques sans dimensions (Gudeh us, 1980 a).C'est pourquoi on peut transférer toute quantité sansdimension mesurée dans un modè<strong>le</strong> (Gudehus,1980 b). Pour <strong>le</strong> çlouage d'un déblai dans l'état enservice <strong>le</strong>s quantités su ivantes sont importantes(fig. 5) :o).TJ'VFig. 4 Analyæ statique d'un prisme clouté :a) système et forcesb) équilibre limite avec surcharge augmentéec) équilibre limite avec effort tranchant fictifb)c)Fig. 5 Ouelques quantitésde service1h5I+[IohUdéterminantes dans l'étatLe même principe de la sécurité minima<strong>le</strong> (Gudehus,1981) s'applique aussi pour <strong>le</strong>s autres mécanismes dela f igure 3. on a besoin de plusieu rs variab<strong>le</strong>scinématiques pour décrire <strong>le</strong> mécanismea) 2 pour <strong>le</strong> cerc<strong>le</strong> à travers <strong>le</strong> pied du mur,b) 3 pour <strong>le</strong> cerc<strong>le</strong> profond,c) 3 pour la translation composée,d) 5 pour la rotation composée.En introduisant une force fictive T, on peut satisfaire<strong>le</strong>s conditions d'équilibre limite. Comme dans <strong>le</strong> cas def a figure 4,T, doit remplacer un changement défavorab<strong>le</strong>des paramètres de charge et de résistance. C'estpourquoi <strong>le</strong> facteur de sécurité rt et la position de sonminimum dépendent du choix de T, (voir parag r. 4.2\.Pour un certain ensemb<strong>le</strong> de paramètres (de géométrie,matériaux et charge) on peut déterminer <strong>le</strong>mécanisme <strong>le</strong> plus défavorab<strong>le</strong> dans <strong>le</strong> cadre de lafigure 3. Par une série de calculs comparatifs on peutdémontrer :a) que <strong>le</strong> mécanisme de Coulomb n'est déterminantque si la charge est forte (environ p > g/2\ etproche du bord (environ a < h/4\;a) u/h, u étant <strong>le</strong> déplacement moyen du mur. Selon ladensité on au raulh - 0,001 à 0,003.b) K, coefficient de pression des terres, défini(} rn" + ph) x,(3)parE étant la pression de terre et F la su rchargemoyenne sur <strong>le</strong> prisme de Coulomb. On aura(4)K - 0,5K" à 0,6 K", (5)K" étant <strong>le</strong> coefficient de poussée des terres. (onnéglige ici la cohésion capillaire.)c) hE/h, h= étant la hauteur du point d'application dela résu ltante E. On au rahElh - 0,4 à 0,5 (6)selon que la surcharge est faib<strong>le</strong> (environ p < fi/2)ou non.Ces indications suffisent pour estimer <strong>le</strong>s efforts dansla coque et <strong>le</strong>s armatures. On doit <strong>le</strong>s,augmenter pardes facteurs de sécurité purement empiriques pour <strong>le</strong>d i mension nement.REVUE FRANçA|SE DE GEOTECHNTOUE NUMERO 19

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