Analyse et modélisation d'un glissement de terrain. Cas de Sidi Youcef (Béni Messous, Alger )

Chapitre II :

Méthodes de calcul de glissement de terrain

II-1- INTRODUCTION :

Le danger de l'apparition d'un glissement peut être estimé par l'analyse de la variation du facteur de sécurité en fonction de la forme et de la position de la surface possible de glissement pour laquelle le facteur de sécurité a la valeur minimum qui représente la surface critique de rupture

Nous allons nous efforcer de montrer le mécanisme qui conduit à la rupture de certains talus ou pentes naturelles. Nous verrons les méthodes de calcul qui permettent d'évaluer si un talus est stable ou non.

Il existe plusieurs méthodes dans la littérature. Elles apparaissent en général trop simples et trop figées ou trop élaborées et de maniement délicat. Ces dernières diffèrent entre elles par les conditions d'équilibre statique utilisées et par les hypothèses admises pour annuler l'indétermination statique du problème.

II-2 - GENERALITES SUR L'ANALYSE DE STABILITE [11] :

II-2 -1- Notion de facteur de sécurité :

Le principe de calcul de stabilité des talus consiste à déterminer le facteur de sécurité Fs par lequel il faut diviser la résistance de la surface de glissement pour que la masse potentiellement stable soit à la limite de l'équilibre. Ce facteur peut être décrit de la façon suivante :

Qrnax

Fs = Q

Avec :

Q: cette valeur définit la sollicitation vectorielle ou tensorielle appliquée au massif (force H, force V, moment M).

Qmax: valeur maximale de Q.

Le facteur de sécurité pourrait être calculé, pour un paramètre sélectionné, en prenant le ratio de la valeur à la rupture, par la valeur calculée sous les conditions de projet de ce

paramètre, ce dernier peut être un rapport de forces, de moments, de grandeurs par rapport à une grandeur limite comme le montre le tableau II-1 :

Définition		Formule	Rapport de contraintes
F=ômax/ô		Rapport de forces
F=Erésist/Emoteur		Rapport de moments
F=Mresist/Mmoteur		Rapport de grandeurs
Par ex: H/Hmax

Tableau II-1 : Fs en fonction de grandeurs par rapport à une grandeur limite. On distingue deux manières différentes d'utiliser les méthodes de calcul:

· Dans la première, le glissement a déjà eu lieu, il s'agit d'une valeur de Fs inférieure ou égale à 1, dans ce cas la surface exacte est connue et on cherche à déterminer, pour Fs = 1, les caractéristiques correspondantes.

· La deuxième, la plus fréquente, consiste à déterminer la marge de sécurité disponible et adopter les solutions adéquates pour améliorer la sécurité de l'ouvrage en répondant à des exigences en fonction de l'emploi des talus.

Choix de la valeur du coefficient de sécurité dans le calcul de stabilité :

Le facteur de sécurité minimal Fs adopté est assez rarement inférieur à 1.5. Il peut quelquefois être égal à 2, voire à 2.5 pour des ouvrages dont la stabilité doit être garantie à tout prix (grand risque pour les personnes, site exceptionnel), ou pour des méthodes dont l'incertitude est grande (analyse en contrainte totale avec risque d'erreur sur la valeur de la cohésion drainé Cu).

Pour certains sites peu importants ou pour certains ouvrages courants, et lorsqu'il n'y a pas de risque pour la vie humaine, on peut accepter des valeurs plus faibles pendant un moment très court ou pour des fréquences faible : 1.2 voire 1.1.

Le tableau ci-dessous, nous donne les valeurs de FS en fonction de l'importance de l'ouvrage et des conditions particulières qui l'entoure :

FS		Etat de l'ouvrage	<1
Danger		1.0-1.25
sécurité contestable		1.25-1.4
sécurité satisfaisante pour les ouvrages peu importants sécurité contestable pour les barrages, ou bien quand la rupture serait catastrophique		>1.4
satisfaisante pour les barrages

Tableau II-2 : Valeur de FS en fonction de l'état de l'ouvrage. II-2 -2 - Les différentes méthodes de calcul :

Un autre choix important, qui dépend des moyens que l'on peut mettre en oeuvre, doit être posé entre une méthode modélisant toute la masse de sol (méthode des éléments finis) et une méthode cinématique, définissant une surface de rupture par exemple (méthode d'équilibre limite). Cependant, avec les possibilités d'analyse d'un grand nombre de courbes de rupture potentielles, les deux approches se rejoignent.

Le comportement global de la pente correspond à quatre mécanismes qui se traduisent par des déplacements du sol différemment répartis :

· Pré-rupture : où le comportement du sol est élasto-viscoplastique et où le massif est un milieu continu, sans zone de discontinuité, les déformations sont quasi homogènes

· Rupture : où une partie du massif se déplace par rapport à l'autre, le modèle de sol est élasto-plastique, voire rigide-plastique ;

· Post-rupture : où une partie du sol se déplace sur l'autre, comme un écoulement visqueux et avec une vitesse appréciable ;

· Réaction : quand la partie du sol ayant déjà glissé et s'étant stabilisée, le mouvement reprend sur une surface, suivant un comportement rigide-plastique; La distinction entre ces quatre mécanismes est fondamentale pour une étude fiable des pentes, et ceci va bien sûr influer sur le choix d'une méthode de calcul.