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Méthodes de calcul en

stabilitédes pentes

R.M. Faure

ENTPE cours Mécanique des sols 2

Principes de base

•Une partie mobile du sol glisse sur une partie fixe •Le frottement est défini par la loi de Coulomb •Les forces motrices sont celles de la pesanteur •La surface de rupture est la clépour l'interprétation et la compréhension du phénomène •Leséquations sont basées sur l'équilibre d'un bloc posésur un plan incliné

Equation du plan incliné

•Force résistante : c'L + (W cos-u L) tan' W sin

W cosW

L u

Coefficients de sécurité

en développementUtilisation logique floue 7 sur une grandeurpar ex: H /HmaxMarge de sécurité6 cfMonte CarloDistribution de FProbabilitéàx%5 cfEurocodesp = p / FParamètres réduits4

RotationF =Mtrésist/MtmoteurRapport de moment3

Direction de

déplacementF =Erésist/EmoteurRapport de forces2 Méthodesàla ruptureF =max/Rapport de contraintes1

CommentairesFormuleDéfinition

Un plan de rupture

W

F(Į) = (c'L + W cosĮtanij') / W sinĮ

Deux plans de rupture

W1 W2

Cas des barragesànoyau

A B On se fixe A, B varie et on cherche F minipente AB

On fait varier AF de la recharge

Blocàface verticale

Méthodes des tranches

•Le sol en mouvement est découpéen tranches verticales (au moins 25) •Onécrit l'équilibre de chaque tranches et on constate un déficit de n-2équations pour résoudre. •Le choix de ces n-2équations différencie les méthodes

Méthodes des tranches

Ti, Ni, Vi, V'i, Hi, H'ipour chaque tranche6n inconnues y(Hi) ety'(H'i)pourchaquetranche2ninconnues

Fcoefficient desécurité1inconnue

soit8n+1inconnues Equations : 3n (équilibre) + 3(n-1) (interaction) + n (Coulomb) + 6 (CL) => n-2équationsàrajouter

Cas particuliers de la méthode des

tranches •Fellenius -Circulaire, pas d'effort entre tranches -méthode conservative •Bishop -Circulaire, efforts horizontaux pris en compte, résolution itérative sur l'équation de moment -méthode très employée, génération facile de cercles de rupture

Cas particulier de la méthode de

Bishop

•Rôle de l'eau -Lorsqu'il y a de fortes valeurs de u, les contraintes peuvent devenir négatives.

Plusieurs tests numériques corrigent ce

problème et LA méthode de Bishop peut être écrite de six façons différentes qui entraînent des résultats variant jusqu'à30% ! -Il faut bien connaître la méthode que l'on utilise

Méthodes globales

•Le lobe des contraintes normales est paramétréavec deux variables, qui 'perturbent'une valeur approchée de la contrainte normale. Avec F, les trois

équations de la statiques permettent de

résoudre complètement l'équilibre.

La méthode des perturbations

•Courbes circulaires et non circulaires •Lobe de contrainte représentatif •Facilitépour introduire des efforts externes

La méthode des perturbations

PM T h C' 01 vc' tan tan' cossin coscu n=o(+v)

Méthode des perturbations en 3D

Séismes

•Définition d'un séisme -Nombre de cycleséquivalents -Accélération maximale -Effet de site •Règlement parasismique

Prise en compte d'un séisme

•Méthodes pseudo statiques -L'effet du séisme est simulépar une force non verticale appliquée sur chaque tranche •Prise en compte deǻu -L'effet du séisme est simulépar une augmentation de u en fonction du nombre de cycleséquivalent, de l'amplitude de cisaillement et de paramètres du sol obtenus expérimentalement •Ramollissement du sol -La valeur deCuest minorée en fonction des paramètres du séisme

Clouage (1)

•Les inclusions induisent des efforts stabilisateurs estimés par une approchemulti-critèredans le cas des clous'souples'et par l'effort correspondantàune déformation imposéeàun pieu dans le cas d'inclusions'rigides' •Les quatre critères -arrachement du clou -le clou cisaille le sol -rupture du clou par cassure -rupture du clou par rotule plastique

Multi-critère

DiagrammeTn, Tt, avec

les quatre critères

Déformation du clou

Prise en compte des déplacements

•Si on connaît le déplacement en tout point de la pente et une loi effort-déformation, on peutévaluer un coefficient de sécurité en fonction du déplacement. •Ce qui permet de définir un seuil d'alerte.

Exemple de lois pour la prise en

compte des déplacements maxrésiduel r

Sol seulavec clous

Cas des murs faits de blocs

nouvelles techniques, importants développements

Comportementàlong terme

•Pluviométrie -Il faut passer de la pluieàu (p.i) •Fluage -la vitesse de déformation est fonction du rapportmax/etmaxdépend de u

Pluviométrie

0 10 20 30
40
50
60
70
80
90

02/08/99

02/09/99

02/10/99

02/11/99

02/12/99

02/01/00

02/02/00

02/03/00

02/04/00

02/05/00

Ob s e r vatio n d ay

Rainfall(mm)

0 10 20 30
40
50
60
70
80

Piezometriclevel(kPa)

Rainfall

Piez ometric lev el

La pluie reste le facteur déclanchant le plus important

Déplacements de fluages =/max

İ(s, t) =Ȝ(s) + v0(s) (sinh((s-s1)(t+T) (cosh((t+T)))s-s1 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00

05101520253035404550

0.4 0.5 0.6 0.62 0.65 0.68quotesdbs_dbs10.pdfusesText_16

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