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COM.ONIXSUITE.9782875581051 03 02 i6doc 01 SKU 87347 02 2875581058 03 9782875581051 15 9782875581051 02 01 00 BC 01 9.45 in 02 6.30 in 03 1.57 in 08 16.65 oz 01 24 cm 02 16 cm 03 1.57 cm 08 472 gr 10 02 406.406 01 02 Thèses de l'Université catholique de Louvain (UCL) 03 Volume 406 Thèses de l'École polytechnique de Louvain 01 01 Numéro 406 Étude pluridisciplinaire de la stabilité des pentes Application au glissement de Kenscoff-Mahotière (Haïti) 1 A01 01 Onixsuite Contributor ID 18803 Berthoumieux Junior Jean Jean, Berthoumieux Junior Berthoumieux Junior Jean 1 01 fre 00 294 03 10 TEC000000 29 2012 3069 TECHNIQUES ET SCIENCES APPLIQUEES 01 06 Ingénieurs 03 00 L'objectif de cette thèse est d’analyser l’influence des phénomènes stabilisants ou déclenchants sur la stabilité des pentes en les appliquant au glissement de Kenscoff-Mahotière. Dans notre travail, nous mettons essentiellement l’accent sur les avancées réalisées dans le domaine des sols non saturés et de la sismicité, à la fois en termes de techniques expérimentales et de modélisation pour étudier le comportement des sols soumis à ces deux facteurs. Par la suite, nous les couplons dans une approche paramétrique à la position de la nappe et à la pluviométrie afin de prendre en compte tous les paramètres susceptibles d’entraîner cette instabilité. Pour comprendre ces approches, nous avons dans la partie expérimentale réalisé in situ une série d’essais géotechniques et géophysiques, puis en laboratoire sur les échantillons prélevés sur le site des essais plus précis en conditions saturées et non saturées afin de déterminer les paramètres nécessaires à l’estimation des comportements sismique et hydromécanique de ces sols et ainsi d’évaluer l’évolution de leur résistance au cisaillement. Ensuite, dans la partie modélisation numérique, nous avons analysé la stabilité de Kenscoff-Mahotière. Cette modélisation a été accomplie avec le logiciel GEOSLOPE utilisant les méthodes d’équilibre limite couplées avec les méthodes des éléments finis pour analyser le rôle de ces différents paramètres sur cette stabilité.Les applications effectuées à partir des différentes approches examinées dans notre modèle ont permis également de comprendre les principales causes pouvant amener à la rupture du glissement de Kenscoff-Mahotière. 02 00 L'objectif de cette thèse est d’analyser l’influence des phénomènes stabilisants ou déclenchants sur la stabilité des pentes en les appliquant au glissement de... 04 00 Dédicace...................................................................................................... i REMERCIEMENTS ..................................................................................... i RÉSUMÉ ..................................................................................................... i ABSTRACT................................................................................................. ii TABLE DES MATIÈRES ........................................................................... iii TABLE DES FIGURES.............................................................................viii LISTE DES TABLEAUX ........................................................................... xv TABLE DES NOTATIONS.......................................................................xvii LISTE DES ABRÉVIATIONS..................................................................xxiii CHAPITRE I : INTRODUCTION.................................................................1 1.- Introduction générale.............................................................................1 2.- Objectifs.................................................................................................1 3.- Plan du travail........................................................................................2 4.- Apports originaux...................................................................................2 Première partie ...........................................................................................5 Plan de la première partie ..........................................................................6 CHAPITRE II : ÉTAT DES CONNAISSANCES SUR LES SOLS NON SATURÉS...................................................................................................7 1.- Généralités ............................................................................................7 2.- Succion dans les sols............................................................................7 2.1- Comportement du ménisque : tension de surface ..............................7 2.2- Phénomène d'adsorption de l’eau sur les particules solides : interaction eau-solide................................................................................10 2.3- Définition de la succion .....................................................................13 2.4- Relation succion - humidité relative...................................................15 3.- Aspects hydriques fondamentaux des sols non saturés.....................16 3.1- Courbe de rétention d’eau.................................................................16 3.2- Phénomène d’hystérésis ...................................................................18 3.3- Méthodes d’estimation ......................................................................21 3.3.1- FREDLUND et XING [1994].......................................................21 3.3.2- VAN GENUCHTEN [1980].........................................................22 3.4- Perméabilité à l’eau...........................................................................23 3.4.1- FREDLUND et al. [1994]............................................................25 3.4.2- GREEN et COREY [1971] .........................................................26 3.4.3- VAN GENUCHTEN [1980].........................................................27 4.- Comportements mécaniques fondamentaux des sols non saturés ....29 4.1- Contraintes effectives ou variables indépendantes...........................29 4.1.1- Hypothèse des contraintes effectives en sol non saturé ...........30 4.1.2- Analyse en variables indépendantes .........................................32 4.2- Déformations volumiques..................................................................33 4.3- Comportement déviatorique ..............................................................36 5.- Prise en compte de la succion dans la résistance au cisaillement .....39 6.- Conclusion...........................................................................................44 CHAPITRE III : STABILITÉ DES PENTES...............................................45 1.- Introduction..........................................................................................45 2.- Stabilité des pentes et influence de certains paramètres sur la stabilité ..................................................................................................................45 Table des matières iv 2.1- Historique et causes des glissements de terrain en Haïti .................45 2.2- Méthodes de calcul de stabilité des pentes ......................................47 2.2.1- Facteurs de sécurité...................................................................48 2.2.2- Choix de la méthode de calcul...................................................49 2.3- Méthodes d’équilibre limite................................................................49 2.3.1- Méthodes des tranches..............................................................50 2.3.2- Méthode de FELLENIUS [1927] ................................................53 2.4- Méthodes de calcul de stabilité des pentes non saturées ................55 2.5- Méthodes de calcul de stabilité des pentes sous séismes ...............58 2.5.1- Méthodes pseudostatiques de calcul à la rupture .....................59 2.5.2- Modification de l’analyse de stabilité en tenant compte du coefficient sismique ..............................................................................60 2.6- Méthode des éléments finis...............................................................63 3.- Conclusion...........................................................................................64 CHAPITRE IV : TECHNIQUES EXPÉRIMENTALES...............................65 1.- Introduction..........................................................................................65 2.- Méthodes Géophysiques.....................................................................65 2.1- Mesures de la résistivité électrique ...................................................65 2.1.1- Sondage électrique ....................................................................66 2.1.2- Tomographie électrique .............................................................67 2.2- Mesures de la vitesse des ondes sismiques.....................................68 2.2.1- Sismique réfraction ....................................................................69 2.2.2- Sismique MASW 1D...................................................................70 2.3- Mesures H/V......................................................................................72 2.4- Synthèse des méthodes sismiques...................................................75 3.- Techniques de contrôle et de mesure de la succion...........................75 3.1- Technique de contrôle de la succion.................................................76 3.1.1- Contrôle par plaques tensiométriques .......................................76 3.1.2- Contrôle par phase vapeur ........................................................77 3.1.3- Contrôle osmotique....................................................................78 3.1.4- Contrôle par translation d’axes ..................................................79 3.2- Technique de mesure de la succion..................................................80 3.2.1- Mesure tensiométrique de la succion ........................................80 3.2.2- Plaque de succion......................................................................81 3.2.3- Watermark..................................................................................81 3.2.4- Méthode du papier filtre .............................................................82 3.2.5- Mesure psychrométrique de la succion .....................................83 3.3- Synthèse des Techniques de la succion...........................................84 4.- Conclusion...........................................................................................85 Deuxième partie........................................................................................87 Plan de la deuxième partie .......................................................................88 CHAPITRE V : PRÉSENTATION DU SITE DE KENSCOFF-MAHOTIÈRE ..................................................................................................................89 1.- Choix du site de Kenscoff-Mahotière ..................................................89 2.- Localisation du site..............................................................................90 3.- Topographie, morphologie et climat de Kenscoff-Mahotière ..............90 4.- Géologie du site...................................................................................92 5.- Visites du site ......................................................................................94 6.- Localisation des essais .......................................................................96 Table des matières v 7.- Délimitation de la zone du glissement.................................................97 8.- Analyse des photographies des principales zones du glissement....100 9.- Conclusion.........................................................................................106 CHAPITRE VI : RECONNAISSANCE GÉOPHYSIQUE DU SITE DE KENSCOFF-MAHOTIÈRE .....................................................................107 1.- Introduction........................................................................................107 2.- Mesures de la résistivité électrique ...................................................107 2.1- Sondage électrique .........................................................................107 2.2- Tomographie électrique...................................................................109 3.- Mesures de la vitesse des ondes sismiques.....................................110 3.1- Sismique réfraction..........................................................................110 3.2- Profils de vitesses des ondes S, sismique MASW 1D....................112 3.3- Détermination de l’accélération maximale (PGA) ...........................114 4.- Prospection H/V.................................................................................116 5.- Interprétations croisées des essais géophysiques............................120 5.1- Profil en long P-01...........................................................................121 5.2- Profil en long P-02...........................................................................122 5.3- Profil en long P-03...........................................................................122 6.- Conclusion.........................................................................................124 CHAPITRE VII : CARACTÉRISTIQUES DES SOLS UTILISÉS ............125 1.- Introduction........................................................................................125 2.- Identifications minéralogique et chimique .........................................127 2.1- Teneur en matières organiques ......................................................127 2.2- Teneur en chaux..............................................................................127 2.3- Diffractions des rayons X ................................................................128 2.4- Capacité d’échange cationique .......................................................128 2.5- Analyse minéralogique ....................................................................130 2.6- Analyse chimique ............................................................................130 2.7- Diffraction des rayons X sur les fractions argileuses ......................131 3.- Identification physique.......................................................................134 3.1- Teneur en eau .................................................................................134 3.2- Masse volumique des grains...........................................................134 3.3- Analyse granulométrique.................................................................135 3.4- Limites d’Atterberg ..........................................................................136 4.- Caractéristiques mécaniques ............................................................138 4.1- Essai de compactage - Essai Proctor .............................................139 4.2- Essai de perméabilité ......................................................................142 4.3- Essai oedométrique saturé ..............................................................143 4.4- Essais triaxiaux saturés CU : résultats et analyse ..........................146 5.- Essais en sols non saturés................................................................153 5.1- Essai de rétention d’eau..................................................................153 5.1.1- Méthode du Watermark ...........................................................153 5.1.2- Méthode du papier filtre ...........................................................155 5.1.3- Méthode de la surpression d’air...............................................156 5.1.4- Synthèse des résultats.............................................................158 5.2- Essais triaxiaux non saturés (UU) ...................................................159 5.2.1- Description de la méthodologie................................................160 5.2.2- Densité fixe et teneur en eau variable .....................................161 5.2.2.1- Résultats des essais .............................................................162 Table des matières vi 5.2.2.2- Interprétation des essais.......................................................165 5.2.3- Teneur en eau fixe et densité variable.....................................169 5.2.3.1- Résultats des essais .............................................................170 5.2.3.2- Interprétation des essais.......................................................173 6.- Conclusion.........................................................................................175 CHAPITRE VIII : ANALYSE NUMÉRIQUE DU GLISSEMENT (KENSCOFF-MAHOTIÈRE) ...................................................................177 1.- Introduction........................................................................................177 2.- Présentation du logiciel GEO-SLOPE...............................................177 3.- Hypothèses de calcul ........................................................................178 4.- Cas étudiés........................................................................................180 5.- Représentation du modèle géométrique retenu................................180 6.- Modélisation dans GEO-SLOPE .......................................................182 6.1- Facteur de sécurité à partir de l’analyse de stabilité statique .........182 6.1.1- Simulation du talus sans eau dans SLOPE/W.........................183 6.1.2- Comparaison des méthodes de tranches et influence c et f ...185 6.2- Influence des profondeurs de nappe...............................................187 6.2.1- Talus de Kenscoff-Mahotière avec eau ...................................187 6.2.1.1- Modélisation du talus avec eau dans SLOPE/W..................188 6.2.1.2- Evolution et analyse du facteur de sécurité en fonction des nappes................................................................................................190 6.2.2- Comparaison des pressions d’eau et conclusion ....................191 6.3- Influence de la succion sur la stabilité.............................................193 6.3.1- Prise en compte de la succion dans la résistance au cisaillement et la stabilité .......................................................................................193 6.3.2- Prise en compte de l’effet de la succion dans SLOPE/W........195 6.3.2.1- Courbes de rétention dans SLOPE/W..................................196 6.3.2.2- Modélisation de la succion dans SLOPE/W .........................197 6.3.3- Analyse de la succion dans le talus et conclusion...................201 6.4- Influence de la pluviométrie sur le facteur de sécurité....................204 6.4.1- Modélisation de l’infiltration d’eau dans SEEP/W....................205 6.4.1.1- Précipitations mensuelles analysées....................................206 6.4.1.2- Prise en compte de l’infiltration dans SEEP/W.....................207 6.4.1.3- Simulation du talus dans SEEP/W........................................208 6.4.2- Simulation du talus dans SLOPE/W et conclusion ..................209 6.5- Influence de la sismicité sur le facteur de sécurité..........................212 6.5.1- Analyse de la stabilité pseudo-statique dans SLOPE/W.........212 6.5.2- Analyse des effets combinés de nappe et coefficient kh..........216 6.5.3- Analyse des effets combinés de nappe, succion et coefficient sismique kh .........................................................................................217 6.5.4- Analyse des effets combinés de nappe, succion, pluviométrie et coefficient sismique kh ........................................................................219 7.- Synthèse de la modélisation numérique ...........................................220 8.- Conclusion.........................................................................................222 CHAPITRE IX : CONCLUSIONS GÉNÉRALES ET PERSPECTIVES..223 1.- Synthèse............................................................................................223 2.- Contributions de cette thèse..............................................................225 3.- Perspectives de ce travail .................................................................226 ANNEXES...............................................................................................229 Table des matières vii Annexe I..................................................................................................230 I.1- Accélération maximale du sol (PGA)................................................230 I.2- Critères pour la fiabilité des résultats ...............................................231 I.3- Résultats des mesures H/V..............................................................232 Annexe II : Résultats des essais CU ......................................................238 Annexe III : Résultats des essais UU .....................................................244 Références bibliographiques ..................................................................251 RÉFÉRENCES .......................................................................................252 01 00 03 02 http://www.i6doc.com/resources/titles/28001100690620/images/0baf163c24ed14b515aaf57a9de5501c/THUMBNAIL/9782875581051.jpg 09 00 03 02 01 D502 https://i6doc.com/resources/publishers/35.jpg 10 00 03 02 01 D503 https://i6doc.com/resources/publishers/73.png 06 3052405007518 Presses universitaires de Louvain 01 01 Dilicom PULOUVAIN 06 3052405007518 Presses universitaires de Louvain 01 Presses universitaires de Louvain http://pul.uclouvain.be/ 04 01 20121218 11 20121218 02 WORLD 02 01 GCOI 28001100690620 WORLD 04 03 06 3012405004818 CIACO - DUC 33 www.i6doc.com http://www.i6doc.com 01 2 20 1 02 00 02 02 STD 02 45.00 01 R 6.00 42.45 2.55 EUR