Objectifs
Cette unité a pour but de décrire la phénomène de l’instabilité. L’apprenant va pouvoir dans cette unité identifier les différentes types d’instabilité des pentes

[I-U1] 1. Introduction

Les problèmes de stabilité de pentes se rencontrent fréquemment dans la construction des routes, des canaux, des digues et des barrages. En outre certaines pentes naturelles sont ou peuvent devenir instables. Une rupture d’un talus peut être catastrophique et provoquer des pertes en vies humaines ainsi que des dégâts naturelles considérables.

L’estimation de la sécurité réelle vis-à-vis du risque de rupture est une question complexe surtout dans le domaine des données limitées ou peu connues.

L’étude d’un talus comporte, outre la reconnaissance du site et le choix des caractéristiques mécaniques des sols, un calcul de stabilité pour déterminer d’une part la courbe de rupture le long de laquelle le risque de glissement est le plus élevé, d’autre part la valeur correspondante du coefficient de sécurité.

Cependant une longue expérience a été acquise tant que les méthodes de calcul que dans les techniques de construction, de telle sorte que les problèmes de stabilité de pentes peuvent maintenant être résolus avec une assez bonne fiabilité.

L’étude qui suit est générale et pourra être appliquée à l’ensemble de ces ouvrages que nous appellerons «talus».

Les mouvements de terrain sont très variés, par leur nature (glissements de terrains, éboulements rocheux, coulées de boues, effondrements de vides souterrains, affaissements, gonflement ou retrait des sols, ...) et par leur dimension (certains glissements, comme celui de la Clapière dans les Alpes Maritimes, peuvent atteindre plusieurs dizaines de millions de m3).

Leur répartition spatiale est guidée par la topographie et par la géologie (nature et fracturation des formations affleurantes, hydrogéologie) c'est-à-dire par l'environnement physique. Ils concernent non seulement les régions montagneuses et côtières, mais aussi les bassins à forte densité de vides souterrains (naturels ou minés), les sols argileux sensibles aux variations de teneur en eau, ... Leur occurrence est très marquée par les variations climatiques (périodes de fortes pluies, fonte des neiges, sécheresse) mais peut aussi être liée à des secousses sismiques ou encore être induite par les activités humaines

Dans leur principe, les mouvements de terrain sont bien compris: ils surviennent lorsque la résistance des terrains est inférieure aux efforts moteurs engendrés par la gravité et l'eau souterraine ou par les travaux de l'Homme; leur dynamique répond naturellement aux lois de la mécanique.

Dans la pratique cependant, les choses sont très complexes, du fait des incertitudes:

-sur les conditions initiales, notamment en profondeur,
-sur les propriétés mécaniques des terrains, en général hétérogènes, non linéaires, anisotropes, discontinus, ...
-sur les conditions hydrauliques: position de la nappe, phénomènes se produisant en zone non saturée. L'eau est la cause déclenchante de la plupart des mouvements; c'est un facteur variable dans le temps.

Une bonne connaissance du risque "mouvements de terrain" doit permettre de répondre aux 6 questions reproduites ci après

[I-U1] 2. Types de rupture

Dans leur construction et leur fonctionnement, les talus subissent des conditions de chargement variées. Nous pouvons classer les types de rupture liés aux mouvements de terrains, en deux groupes; ceux associés au pentes naturelles et ceux des talus artificiels.
 

 [I-U1] 2.1. Pentes naturelles

Il s’agit des talus existants, peu homogènes et présentant des variations géologiques et éventuellement des discontinuités. Les accidents observés dans ce cas montrent qu’il est possible de classer les instabilités de terrain en trois grandes familles :

-Les glissements qui se caractérisent par l’apparition de surfaces de cisaillement relativement bien définies à l’intérieur du milieu. La formedes surfaces de rupture observées permet de classer ces glissements en trois catégories : plane, circulaire et quelconque.
-Les écoulements et les coulées boueuses qui se caractérisent par une déformation et un écoulement de type visco-plastique ou fluide.
-Les éboulements (par perte de la cohésion, fluage).

La majorité des glissements observés se rattache assez correctement à l’une des familles précédentes, la première étant la plus répandue.

[I-U1] 2.2. Talus artificiels

Les talus artificiels sont essentiellement affectés par des glissements et parfois par des phénomènes de fluage. On peut les classer en fonction des types d’ouvrages :
-talus en déblai ;
-talus en remblai sur sol non compressible ;
-talus en remblai sur sol compressible ;
-digues et barrages en terre.

Pour chaque type, on peut identifier certains modes de rupture, ils sont distingués ci-dessous :

[I-U1] 2.2.1. Talus en déblais et talus en remblais sur sols non compressibles

Les ruptures ont, d’une façon générale, l’allure de glissements rotationnels circulaires. On distingue:

-les cercles de talus se produisent généralement dans les sols hétérogènes, la base du cercle correspondant à une couche plus résistante ;
-les cercles de pied (sont les plus courants dans ce type d’ouvrages) ;
-les cercles profonds ne se produisent que dans le cas où le sol situé sous le niveau du pied du talus est de mauvaise qualité.

[I-U1] 2.2.2. Talus en remblais sur sols compressibles

La rupture constatée dans des remblais en sol compacté (remblai routier par exemple) repose sur une couche d’argile molle, de vase ou de tourbe souvent profonde. Les cercles de rupture sont tangents à la base de la couche molle lorsque celle-ci est relativement peu épaisse.

Si le facteur de sécurité vis-à-vis de la rupture est peu élevé tout en étant supérieur à 1, il peut se produire un fluage du sol de fondation entraînant un tassement anormal du remblai latéral de la couche molle et une perte de résistance du remblai ou de la fondation ou des deux

[I-U1] 2.2.3. Digues et barrages en terre

L’étude de la stabilité des talus amont et aval est la partie essentielle de la conception des barrages en terre. Différents cas doivent être étudiés en tenant compte de l’état des pressions interstitielles à l’intérieur de la digue.

Pratiquement, on calculera le facteur de sécurité FS le long des cercles de glissement supposés :

-pendant la construction et peu après la construction ;
-lorsque le barrage vient d’être rempli (avec percolation permanente) ;
-lors d’une vidange rapide.

[I-U1] Activités

Vous devez choisir la réponse correcte:

1- Les mouvements de terrain surviennent lorsque la résistance des terrains est inférieure aux efforts moteurs engendré par la gravité et l'eau souterraine ou par les travaux de l'Homme.

2- Les sols argileux ne sont pas sensibles aux variations de teneur en eau.

3- La vidange rapide aide en général à stabiliser le barrage en terre.