Mmoire de fin d'tude " Caractrisation et classification gomcanique du massif rocheux dAokas Bejaia "

  • Published on
    09-Apr-2017

  • View
    119

  • Download
    7

Transcript

  • REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

    Ministre de lEnseignement Suprieur et de la Recherche Scientifique

    Universit Abderrahmane Mira de Bejaia

    Facult de Technologie

    Dpartement des Mines et gologie

    Thme

    Caractrisation et classification gomcaniquedu massif rocheux dAokas Bejaia

    Soutenu le 28 / 06 /2016 devant le jury compos de:

    Prsident: Mr. Maza Mustapha Professeur U.A.M.BPromoteur: Mr. Boukarm Riadh M.A.B U.A.M.BExaminateur: Mr. Fredj Mohamed M.A.A U.A.M.B

    Anne Universitaire: 2015-2016

    En vue de lobtention du Diplme de Master en Mines

    Option : Exploitation Minire

    Prsent par :

    Chekir Mohammed

    Mani Nidal

  • Au terme de notre travail nous tenons exprimer toute notre reconnaissance dieu

    qui nous a donn la force, la volont et le courage pour accomplir ce modeste travail.

    On tient tout dabord exprimer toute notre gratitude et tout le respect notre

    promoteur Monsieur Boukarm Riadh pour sa bienveillance, son soutien et ses

    encouragements, sans lui, ce travail n'aurait pu tre accompli. On remercie aussi

    Madame Kicher pour son soutien et ses conseils durant notre priode de stage.

    On remercie aussi les membres de jury monsieur Maza Mustapha et monsieur Fredj

    Mohamed qui ont accept dvaluer notre travail.

    Je remercie mes trs chers parents qui mont guid durant les moments les plus

    pnibles de ce long chemin, Ma mre qui m'a donn l'espoir d'exceller dans mes

    tudes, et mon pre qui a sacrifi toute sa vie afin de me voir devenir ce que je suis, Je

    remercie ma sur Meryem qui na cesser de mencourager durant toute mes annes

    dtudes, toute ma famille, mes surs et mes amis qui mont encourag raliser ce

    travail.

    Mohammed

    Je remercie toute ma famille en particulier ma trs chre mre et mon cher pre et mes

    chers surs qui mont encourag tout le long de mes annes dtudes, ainsi qu tous

    mes amis et mes proches.

    Nidal

    On remercie tout responsables de luniversit et les enseignants du dpartement des

    Mines et gologie.

  • On remercie Monsieur Bouabid Nacer chef de chantier lentreprise CAN Algrie qui

    nous a vraiment aids raliser ce travail ainsi que tous les personnels de cette

    entreprise.

    On remercie en particulier Monsieur Hellal Nassim chercheur lUSTHB qui nous a

    beaucoup aids avec ces rapports sur le massif dAokas.

    tous ceux qui ont contribu de prt ou de loin mener terme ce travail.

  • Je ddie ce modeste travail :

    A Ma chre mre Naima et mon cher pre Mustapha.

    A Mes chres surs : Meryem, Zineb, Lisa et Anfel.

    Aux Familles : Chekir, Slimoune.

    A Mes chers(e) amis(e) en particulier : Yasser, Minou, Sofiane, Nassim, Noro, Brahim,

    Hamza, Bachir, ainsi qua tout mes amis de C112 Aamriw, mes copains de R.U.17

    octobre 1967 .

    A Tous ceux qui de loin ou de prs nont cess de mapporter leur soutien pendant mes

    annes dtudes

    A Tous les tudiants(e) en master 2 Mines et gologie.

    Mohammed

    Je ddie ce modeste travail :

    A ma chre mre Karima et mon cher pre Essaid

    A Mes chres surs : Ines, Ahlam et Chorouk.

    A toute ma Famille.

    A Mes chers(e) amis(e) en particulier :Nassim, Imad, Mohamed, Salah, Lamin, Saci,

    mounir, Massi, Koceila, Anis, Zino, Oussama, Chouib et tout mes copains de

    chambre I214.

    A Tous ceux qui de loin ou de prs nont cess de mapporter leur soutien pendant mes

    annes dtudes.

    Nidal

  • Sommaire

    Liste dAbrviations

    Liste de figures

    Liste de tableaux

    Introduction gnrale.................................................................................................................. 1

    Chapitre I : Les massifs rocheux : structure et comportement mcanique.... 3

    I.1- Introduction ............................................................................................................................... 3

    I.2- Structure gomtrique des massifs rocheux ................................................................. 3

    I.2.1- Aspect gologique..................................................................................................................... 4

    I.2.2- Paramtre gomtrique des discontinuits ........................................................................ 7

    I.2.3- Modle gomtrique des discontinuits ............................................................................. 8

    I.3- La matrice rocheuse..................................................................................................... 10

    I.3.1- Classification gologique des roches ........................................................................... 10

    I.3.2- Comportement mcanique des roches ....................................................................... 11

    I.3.2.1- Rsistance en compression........................................................................................ 11

    I.3.2.2- Rsistance la traction ......................................................................................... 12

    I.3.2.3- Critre de rupture ..................................................................................................... 13

    I.4- Les discontinuits ......................................................................................................... 13

    I.4.1- Morphologie dune discontinuit ............................................................................... 14

    I.4.2- Comportement mcanique dune discontinuit ........................................................ 15

    I.4.2.1- Rsistance au cisaillement ........................................................................................ 15

    I.4.2.2- Critre de rupture dune discontinuit .................................................................. 16

    I.5- Conclusion...................................................................................................................... 17

    Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux........................... 18

    II.1- Introduction ................................................................................................................ 18

    II.2- Les classifications gomcaniques........................................................................... 18

  • II.2.1- Types et buts des systmes de classification ............................................................ 18

    II.2.2- Rock Quality Designation (RQD) .............................................................................. 20

    II.2.3- Rock Mass Rating (RMR) .......................................................................................... 22

    II.2.4- Le Q Systme ............................................................................................................ 24

    II.2.5-Le Gological Strenght Index (GSI) ........................................................................... 27

    II.3- Slope Mass Raiting (SMR) ............................................................................................ 28

    II.4- Commentaire sur les systmes de classification................................................... 32

    II.5- Conclusion .................................................................................................................... 32

    Chapitre III : Les mouvements de terrain ............................................................... 34

    III.1-Introduction ............................................................................................................... 34

    III.2-Type de mouvement de terrain ............................................................................... 34

    III.2.1-Les mouvements rapides et discontinus ................................................................... 34

    III.2.1.1-Les croulements ..................................................................................................... 35

    III.2.1.2- Les chute de blocs .................................................................................................. 35

    III.2.1.3- Lboulement .......................................................................................................... 36

    III.2.2- Les mouvements lents et continus............................................................................ 37

    III.2.2.1- Les glissements........................................................................................................ 37

    III.2.2.2- Laffaissement ........................................................................................................ 39

    III.2.2.3- Le Fluage ................................................................................................................ 39

    III.2.2.4- Le tassement............................................................................................................ 40

    III.2.2.5- Solifluxion ............................................................................................................... 40

    III.3-Conclusion ..................................................................................................................... 41

    Chapitre IV : Prsentation du site dtude Cap Aokas ....................................... 42

    IV.1-Introduction ................................................................................................................ 42

    IV.2-Situation Gographique ............................................................................................ 42

    IV.3-Cadre gologique rgional ....................................................................................... 43

  • IV.3.1-Un domaine septentrional ou Babors sensu stricto (s.s) ........................................ 43

    IV.3.2-Un domaine mridional ou subbaborien .................................................................. 43

    IV.4-Place du secteur dtude dans lunit du Barbacha .......................................... 43

    IV.5-Tectonique .................................................................................................................... 44

    IV.6-Sismicit ........................................................................................................................ 44

    IV.7-Gomorphologie de la zone dtude ...................................................................... 45

    IV.8- Gologie Locale........................................................................................................... 46

    IV.8.1- Les calcaires dolomitiques du jurassique infrieur ................................................ 46

    IV.8.2-Les calcaires brchiques intra-formationnels ......................................................... 47

    IV.8.3-Les marno-calcaire plitiques dge crtac infrieur ............................................ 47

    IV.8.4-Les colluvions grossires quaternaires ..................................................................... 47

    IV.8.5-Les terrasses graveleuses marines ............................................................................ 48

    Chapitre V : Problmes engendrs par ce massif rocheux ............................... 49

    V.1-Historiques des mouvements gravitaires falaise de Cap Aokas ....................... 49

    V.1.1-Eboulement de Cap Aokas en 2005 ............................................................................ 49

    V.1.2-Eboulement davril 2014 ............................................................................................. 49

    V.1.3-Eboulement de fvrier 2015 ....................................................................................... 50

    V.2-Causes possibles ........................................................................................................... 50

    V.2.1-Analyse de la fracturation de la zone dtude .......................................................... 50

    V.2.2-Les joints de stratification .......................................................................................... 50

    V.2.3-Les discontinuits lies la tectonique ...................................................................... 51

    V.2.4-Karstification ................................................................................................................ 52

    V.2.5-Hydro-climatologie et Hydrogologie ........................................................................ 52

    V.3-Conclusion ..................................................................................................................... 53

    Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements de la falaise

    Cap Aokas ............................................................................................................................ 55

    VI.1-Introduction ................................................................................................................. 55

  • VI.2-Nature et position des ouvrages de protection .................................................... 55

    VI.3-Donnes topographiques ........................................................................................... 58

    VI.4-Calculs de trajectographie ...................................................................................... 59

    VI.4.1-Hypothse de base ...................................................................................................... 59

    VI.4.2-Ala de propagation .................................................................................................. 60

    VI.4.3-Nature des sols ........................................................................................................... 61

    VI.4.4-Gomtrie du merlon ................................................................................................ 62

    VI.4.5-Points de dpart des trajectoires .............................................................................. 63

    VI.4.6- Zones de mesures ...................................................................................................... 64

    VI.5-Rsultats ...................................................................................................................... 65

    VI.5.1-Ala de propagation avant travaux .......................................................................... 65

    VI.5.2-Dtermination de lala de propagation rsiduel ................................................... 65

    VI.5.3-Cas de blocs de 40 m.................................................................................................. 68

    VI.6-conclusion .................................................................................................................... 70

    Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas ............... 71

    VII.1-Introduction .............................................................................................................. 71

    VII.2-Etude des discontinuits ......................................................................................... 71

    VII.2.1-Description des discontinuits et des affleurements ............................................. 71

    VII.2.1.1- information en en-tte .......................................................................................... 72

    VII.2.1.2- caractristiques rocheuse .................................................................................... 72

    VII.2.2-Mesure de lorientation des discontinuits ............................................................ 74

    VII.2.2.1-Mesure de lespacement ....................................................................................... 74

    VII.2.2.2-Persistance ............................................................................................................. 75

    VII.2.2.3-La forme ................................................................................................................. 75

    VII.2.2.4-Rugosit .................................................................................................................. 75

    VII.3-La prsentation des donnes et des mesures ..................................................... 76

    VII.3.1-Le premier affleurement ......................................................................................... 76

  • VII.3.1.1-La projection strographique ............................................................................. 78

    VII.3.2-Le deuxime affleurement ....................................................................................... 80

    VII.3.2.1-La projection strographique ............................................................................. 83

    VII.4-Caractrisation du massif ....................................................................................... 83

    VII.4.1-Calcul du RQD ......................................................................................................... 83

    VII.4.2-Calcul du RMR ........................................................................................................ 85

    VII.5-Calcul du SMR ......................................................................................................... 87

    VII.6-Conclusion ................................................................................................................. 88

    Conclusion gnrale.......................................................................................................... 89

    Rfrences bibliographiques ......................................................................................... 90

    Annexes

  • Liste dAbrviations

    UCS : La rsistance en compression uniaxiale.

    E : Le module de Young.

    : Le coefficient de Poisson.

    t: rsistance la traction.

    P: charge la rupture.

    D: diamtre de l'prouvette.

    L: longueur de l'prouvette.

    : contrainte de cisaillement

    c: cohsion

    : contrainte normale

    : angle de frottement interne

    p : la rsistance au pic.

    c: la cohsion sur la discontinuit.

    n : la contrainte normale.

    p : langle de friction de la discontinuit.

    r: la rsistance rsiduelle.

    : la contrainte normale.

    r : langle de friction rsiduel

    : la rsistance au cisaillement.

    : la contrainte normale.

    r: langle de friction rsiduel de la discontinuit.

  • JRC (Joint Roughness Coefficient): le coefficient de rugosit, qui peut tre estim partir des

    profils de joints.

    JCS (Joint Compressive Strength): le coefficient qui reprsente la rsistance la compression

    du joint.

    RQD: Rock Quality Designation.

    RMR: Rock Mass Rating.

    A1 : Rsistance en compression uniaxiale de la roche intacte;

    A2: Rock Quality Index (RQD);

    A3 : Espacement des diaclases;

    A4 : Condition des joints;

    A5 : Ltat dinfiltration deau souterraine; et

    A6 : Orientation des discontinuits.

    Q Systme: Mass Quality ou Tunnelling Quality Index

    JN: Nombre de familles de joints.

    JR: Indice de rugosit des joints.

    JA: Indice de laltration des joints.

    JW: Facteur de rduction pour la prsence deau.

    SRF: Facteur de rduction pour les contraintes in situ.

    SMR: Slope Mass Raiting

    F1, F2, F3: Sont des facteurs d'ajustement lis joint orientation par rapport l'orientation des

    pentes.

    F4 : facteur de correction.

    A : dsigne l'angle entre les frappes de la face de la pente (p) et celle des articulations (Aj),

    soit (comme j).

  • j : angle dinclinaison de discontinuit.

    KJ : kilos jouls

  • Liste de figures

    Chapitre I:

    Fig I.1: Structure gomtrique du massif rocheux de calcaire la falaise dAokas (Bejaia) .. 4

    Fig I.2 : Diffrentes structures gomtriques des massifs rocheux fracturs ............................. 5

    Fig I.3: Types de structures des massifs rocheux avec les reprsentations statistiques

    correspondantes ................................................................................................................................... 6

    Fig I.4 : Mesures de lorientation du plan de discontinuit, diffrents types de reprage ....... 7

    Fig I.5: Modles gomtriques des discontinuits ......................................................................... 9

    Fig I.6: Schma de principe dun essai de compression uniaxiale ............................................ 11

    Fig I.7: Schma de principe dun essai de compression triaxiale .............................................. 12

    Fig 1.8: Dispositif pour un essai brsilien .................................................................................... 13

    Fig 1.9 : Caractristiques des discontinuits dans un massif rocheux ...................................... 15

    Fig I.10: Schma de principe dun essai de cisaillement ............................................................ 16

    Fig I.11: Rsistance de cisaillement dun joint ............................................................................ 17

    Chapitre II:

    Fig II.1: Illustration graphique des paramtres de caractrisation du RMR ........................... 22

    Fig II.2 : orientation dune pente de type plane ........................................................................... 29

    Chapitre III :

    Fig III.1 : Chute de bloc au Cap Aokas en fvrier 2015 ............................................................ 36

    Fig III.2 : Eboulement rocheux ...................................................................................................... 36

    Fig III.3: Schma des deux types de glissement ......................................................................... 38

    Fig III.4 : Affaissement sur la route nationale N24, reliant Bejaia Tizi-Ouzou par Azzefoun

    .............................................................................................................................................................. 39

    Fig III.5 : Exemple dun fluage ..................................................................................................... 39

    Fig III.6 : Le tassement ................................................................................................................... 40

    Fig III.7: Schma du mcanisme de solifluxion .......................................................................... 41

    Chapitre IV :

    Fig IV.1 : extrait de la carte topographique de Bejaia .................................................................. 42

    Fig IV.2 : La carte gologique du massif Aokas ......................................................................... 46

    Chapitre V :

    Fig V.1 : Ecroulement de la falaise rocheuse en 2005 ................................................................ 49

  • Fig V.2 : Dgts causs par lboulement de fvrier 2015 ......................................................... 50

    Fig V.3 : Plan de stratification lancienne route RN9 .............................................................. 51

    Fig V.4 : Karstification prs de la route RN9 (Partie Est du massif) ........................................ 52

    Chapitre VI :

    Fig VI.1 : positionnement des ouvrages de protection ................................................................ 56

    Fig VI.2 : Localisation des crans EC1 EC4 et du merlon ...................................................... 56

    Fig VI.3 : cran EC2 et EC3 respectivement ............................................................................... 57

    Fig VI.4 : positionnement des crans EC1 EC2 EC3 .................................................................. 57

    Fig VI.5: positionnement de lcran EC4 ..................................................................................... 58

    Fig VI.6 : (a) courbe de niveau tous les 0.5m (b) modlisation de la falaise (MNT) (c) Leica

    Scan station P20 scanner laser Ultra-rapide .................................................................................. 59

    Fig VI.7 : Nature des sols ............................................................................................................... 62

    Fig VI.8 : Gomtrie du merlon cot Aokas ................................................................................ 63

    Fig VI.9 : Gomtrie du merlon cot Bejaia ................................................................................ 63

    Fig VI.10 : Les zones de dpart de trajectoire ............................................................................. 64

    Fig VI.11 : Les zones de mesures .................................................................................................. 65

    Fig VI.12 : Reprsentation d'une slection de 1000 trajectoires avec le dispositif d'crans en

    place et le merlon .............................................................................................................................. 66

    Fig VI.13 : Les points darrt des trajectoires pour 100 000 trajectoires modlises ............. 67

    Fig VI.14 : un cas de franchissement du merlon ......................................................................... 67

    Fig VI.15 : Rpartition cumule des nergies maximums observes lors de la chute de

    100000 blocs sur une vue en plan. La ligne reprsentant la position du parement amont du

    merlon n'est pas sollicite au del de 25 000 Kj ........................................................................... 69

    Chapitre VII :

    Fig VII.1: conseil pour lorientation des ensembles de discontinuits ..................................... 74

    Fig VII.2 : plan dun affleurement avec deux ensembles de discontinuits ............................ 75

    Fig VII.3: profils de rfrence et chiffres-cls pour la dtermination du coefficient de rugosit

    du joint (JRC) .................................................................................................................................... 76

    Fig VII.4 : des photos du premier affleurement ........................................................................... 78

    Fig VII.5: Projection strographique des discontinuits du premier affleurement ............... 80

    Fig VII.6: laffleurement du deuxime site .................................................................................. 82

    Fig VII.7 : projection strographique des discontinuits du deuxime affleurement ........... 83

    Fig VII.8 : des photos de fentres ralises pour estimer le nombre de joints par m ............ 84

  • Liste de tableaux

    Chapitre II :

    Tableau II.1: Systmes de classification du massif rocheux ..................................................... 19

    Tableau II.2 : corrlation entre lindice RQD et la qualit du massif rocheux....................... 21

    Tableau II.3 : Classification du massif rocheux selon le RMR; traduit de Bieniawski ......... 24

    Tableau II.4: Paramtres de la classification du systme Q ...................................................... 25

    Tableau II.5 : valuation de la cote Q et de la qualit du massif ............................................. 27

    Tableau II.6 : le Tableau de classification de Romana (Annexe 1) [26] .................................. 30

    Tableau II.7 : Les diffrentes classes de stabilit par la valeur du SMR ................................. 31

    Tableau II.8: les suggestions de soutnement selon la classe du SMR ................................... 31

    Chapitre VI :

    Tableau VI.1 : les alas de propagation par trajectographie ..................................................... 61

    Tableau VI.2 : Les rsultats obtenus par comptage .................................................................... 68

    Chapitre III :

    Tableau III.1 : Principales classes et types de dstabilisation sur les versants en fonction des

    terrains concerns (daprs Campy M, Macaire J.J. 2003) .......................................................... 37

    Chapitre VII :

    Tableau VII.1: Critre destimation de la rsistance de la roche ............................................. 72

    Tableau VII.2 : degrs daltration de la roche .......................................................................... 73

    Tableau VII.3 : Rsultats des essais gomcaniques au laboratoire, moyennes rgionales . 85

    Tableau VII.4 : les valeurs du RMR et ces paramtres dans des diffrentes valeurs ............ 85

    Tableau VII.5 : les valeurs du SMR ............................................................................................. 87

  • Introduction gnrale

    1

    Introduction gnrale :

    Un massif rocheux sur lequel ou dans lequel on va faire une caractrisation est, a priori, un

    objet parfaitement dfini. Ses caractristiques lithologiques, structurales, gomcaniques sont

    des donnes dont les variations dans le temps et lespace obissent des lois objectives

    accessibles lobservation et la mesure. Toutefois, en pratique, cette connaissance est

    toujours trs imparfaite. Elle rsulte de linterprtation et de la synthse dun ensemble de

    donnes rsultant :

    De la connaissance de lhistoire gologique du site,

    De lexamen des affleurements,

    Des reconnaissances par mthodes gophysiques,

    Des donnes de sondages,

    Des rsultats dessais de laboratoire et dessais in situ.

    Les roches et les massifs rocheux sont la fois complexes et opaques. Mme les plus simples

    en apparence peuvent rserver des surprises. Pour connaitre leurs composants, leurs

    structures, et ce qui sy passe, lingnieur dispose de mthode de reconnaissance et

    dauscultation, depuis les mthodes de la gologie > avec le marteau et la

    boussole, jusqu des technologies et mtrologies de pointe, en passant par des techniques

    classiques (forage, prlvement dchantillons, essais de laboratoire et in situ, mthodes

    gophysiques, etc.), toutes mthodes qui font des progrs plus ou moins rapides. On

    sattachera surtout ici aux aspects qui concernent le comportement mcaniques [7].

    Les trois premiers chapitres tant caractre bibliographique.

    Nous prsenterons, dans le chapitre 1, une tude bibliographique concernant la structure

    gomtrique des discontinuits et leur comportement mcanique, ainsi que celui de la matrice

    rocheuse.

    Le chapitre 2 est en rapport avec les mthodes de classification des massifs rocheux.

    Nous exposerons, en premier lieu, les classifications gomcaniques les plus utilises

    (RQD, RMR, Q-system, GSI et SMR). Puis, nous prsenterons leurs avantages, les

    diffrentes corrlations existant entre leurs indices et les paramtres mcaniques des

    massifs rocheux.

    Le chapitre 3 on parlera des mouvements de terrain qui ont des caractristiques tre

    difficilement prvisible et constituent un danger pour la vie humaine, en raison de son

    intensit, de la soudainet et du caractre dynamique de son dclenchement. Qui a un

    rapport avec les la structure du massif rocheux.

  • Introduction gnrale

    2

    Les chapitres 4 et 5, on fera une prsentation du site dtude Cap Aokas sa situation

    gographique ainsi que son cadre gologique et bien sur la gologie locale et les

    problmes engendrs par ce massif, lhistorique des accidents survenus les dgts et

    les causes possibles de ces accidents qui sont en relation avec le comportement

    mcanique de ce massif

    Le chapitre 6 on prsentera ltude de confortement ralise par IMSRN (Algrie)

    (Ingnierie des mouvements des sols et des risques naturels) et les diffrents ouvrages

    de protection et leur positionnement ainsi que ltude trajectographique des chutes des

    blocs.

    Le chapitre 7 on applique les calculs mesurs sur site pour calculer le RMR afin de

    dfinir la qualit de la roche du massif pour le classifier, et lutiliser pour calculer le

    SMR ce dernier nous qualifie la nature de la pente de la falaise et nous permet davoir

    des recommandations de stabilisation et soutnement.

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    3

    Chapitre I : Les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    I.1- Introduction :

    Dans ce chapitre nous prsentons une tude bibliographique sur les constituants dun massif

    rocheux. Elle concerne la structure gomtrique des discontinuits, leur comportement

    mcanique ainsi que celui de la matrice rocheuse. Ce chapitre prsente une matire

    bibliographique bien utile pour la dfinition :

    Des familles de fractures pour lesquelles lapplication de la mthode de classification

    est pertinente.

    Des proprits lastoplastiques dfinissant les lois de comportement dune matrice

    rocheuse ainsi que de leur ordre de grandeur pour diffrents types de roche.

    Des caractristiques gomtriques des fractures ainsi que de leur plage de variation.

    Des paramtres caractrisant le comportement lastoplastique des discontinuits ainsi

    que de leur ordre de grandeur.

    Une analyse des diffrents sujets cits ci-dessus est tablie. Nous nous servons de cette

    analyse pour appuyer le choix des divers paramtres gomtriques et mcaniques de la roche

    et des discontinuits que nous ferons au un autre chapitre pour tablir la base de donnes de

    notre classification numrique.

    I.2- Structure gomtrique des massifs rocheux :

    Les massifs rocheux, structures trs complexes, sont forms dune juxtaposition de matriaux

    htrognes. Ils sont assimils un assemblage de blocs appels matrice rocheuse qui sont

    dlimits par des discontinuits constitues de fissures, de fractures ou de failles ou encore de

    limites stratigraphiques (Fig I.1).

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    4

    Fig I.1: Structure gomtrique du massif rocheux de calcaire la falaise dAokas (Bejaia).

    Le comportement mcanique des massifs rocheux est un facteur essentiel dans le

    dimensionnement des ouvrages qui y sont excuts. Afin de comprendre, expliquer et

    modliser ce comportement, il est ncessaire de connatre la structure gomtrique ou plus

    prcisment le modle de distribution gomtrique des fractures, ainsi que les proprits

    mcaniques de chacune des composantes que sont la matrice rocheuse et les discontinuits.

    I.2.1- Aspect gologique :

    Pour tudier le comportement mcanique ou hydraulique dun massif rocheux, il est essentiel

    de connatre son degr de fracturation ainsi que la rpartition des discontinuits dans lespace.

    Des mesures in-situ permettent de dfinir les diverses familles de discontinuits et leurs

    paramtres de faon statistique.

    Lensemble des discontinuits dans un massif rocheux est le rsultat de la superposition de

    diffrentes familles. Chaque famille peut avoir des lois de distribution et des caractres

    statistiques diffrents. Donc, pour ajuster les lois de distribution dune famille, il faut

    distinguer cette famille dans lensemble des discontinuits. La mthode classique de

    classification est celle de la projection strographique.

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    5

    Lobjectif principal dune tude gomtrique des discontinuits est de dterminer :

    Si elles sont classables en familles (orientations voisines)

    Si elles structurent le massif rocheux en blocs (continuit et connectivit importantes).

    Le premier classement des discontinuits observes sur le terrain consiste les grouper en

    populations homognes du point de vue structural ; il faut donc prciser la nature gologique

    et tectonique de tous les lments structuraux relevs.

    Divers auteurs ont essay de regrouper les structures gomtriques des massifs rocheux dans

    des catgories bien dfinies. La figure 1.2 illustre une srie de massifs rocheux cite par

    Palmstrm [1995]. Nous distinguons les massifs blocs polydriques, equidimensionnels,

    prismatiques ou en colonnes, les massifs bancs minces dont lpaisseur est moins paisse

    que leur longueur et les massifs comprenant plusieurs familles de fractures.

    Fig I.2 : Diffrentes structures gomtriques des massifs rocheux fracturs. [1]

    Le Manuel de Mcanique de Roche (CFMR-MMR [2000]) vient appuyer dans ce sens la

    dfinition des divers types dj cits ci-dessous. Parmi plusieurs variantes plus complexes

    mais moins significatives, trois modles gomtriques principaux sont illustrs dans (Fig I.3)

    Forms de blocs paralllpipdiques (Fig I.3-a), beaucoup de granites et de calcaires

    massifs montrent trois familles de fractures trirectangulaires. Tous les joints sont

    continus. Afin de calculer les proprits mcaniques dun tel massif, des solutions

    analytiques sont possibles. Toutefois il faut noter que cette forme gomtrique parat

    trs idalise.

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    6

    Le schma de la figure (I.3-b) reprsente un massif caractre sdimentaire dont lune

    des directions prend davantage dimportance et les diaclases perpendiculaires sont

    moins continues. Cette dfinition peut correspondre des calcaires bancs minces,

    des alternances de marnes et de calcaires, de grs et de marnes des formations

    appeles flyschs ou des roches schisteuses. Les observations montrent que

    lespacement entre les bandes est souvent quivalent la taille des diaclases ou sa

    moiti. Ces types de massifs sont trs courants mais non accessibles des traitements

    analytiques simples; le recours des mthodes dhomognisation numriques nous

    semble trs pertinent. Du point de vue gomtrique, la structure de ces massifs est

    dfinie par un nombre limit de paramtres que nous prciserons dans le paragraphe

    suivant.

    Souvent situes dans des zones tectonises, les roches crases comme les schistes et

    les brches de faille prsentent une direction danisotropie largement disperse. Dans

    un tel type de massif (Fig I.3-c), la prcision dun nombre bien dfini de familles de

    fractures nest pas vidente. Toutefois, des mthodes empiriques approximatives

    permettent le calcul de leurs proprits mcaniques. [2]

    a- Roche massive trois familles grossirement quivalentes

    b- Massif rocheux stratifi ou schisteux une famille prpondrante

    c- Roche crase ou schiste froiss o la famille prpondrante est largement disperse

    Fig I.3: Types de structures des massifs rocheux avec les reprsentations statistiques

    correspondantes. [3]

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    7

    I.2.2- Paramtre gomtrique des discontinuits :

    La modlisation de la distribution spatiale et de lemplacement des familles de fractures dans

    un massif rocheux fractur est fonde principalement sur la connaissance des paramtres

    gomtriques des discontinuits. Chacun de ces derniers est associ une variable alatoire

    dont les lois de distribution sont dduites des donnes acquises sur le terrain. Dans ce qui suit

    nous dfinissons sommairement chacun de ces paramtres. Cette dfinition est un pralable

    ncessaire ltablissement de notre classification numrique.

    A- Orientation :

    Les orientations des discontinuits dterminent la forme de blocs individuels existant dans un

    massif rocheux et par suite elles sont responsables de leur anisotropie qui gouverne leur

    comportement hydraulique et mcanique.

    Une premire hypothse simplificatrice sur la gomtrie des discontinuits consiste

    supposer que ces surfaces sont des plans. La reprsentation dun plan dans lespace peut se

    faire de diverses manires partir du vecteur pendage ou de la normale oriente.

    Le pendage est langle que fait la ligne de plus grande pente avec lhorizontale. La direction,

    ou azimut, est langle que fait lhorizontale du plan de la discontinuit avec le Nord

    magntique.

    La distribution de lorientation et du pendage est souvent reprsente par une loi

    hmisphrique, normale ou log-normale. [2]

    Fig I.4 : Mesures de lorientation du plan de discontinuit, diffrents types de reprage [38]

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    8

    B- Extension :

    La taille des fractures conditionne, avec leur orientation et leur espacement, leur probabilit

    dintersection. Par consquent, elle joue un rle essentiel dans la connectivit des blocs. Une

    fracture est souvent assimile une forme gomtrique simple dont une dimension

    particulire dfinit son extension (exemple : diamtre dun disque dans lespace, longueur

    dun segment dans un plan). Cette dimension nest pas accessible directement ; il faut la

    dduire de la continuit des traces observes sur laffleurement. Les diamtres peuvent suivre

    une loi exponentielle dcroissante ou log-normale. [2]

    C- Espacement :

    Cest la distance moyenne qui spare deux intersections successives d'une ligne droite,

    appele galement ligne dchantillonnage, avec les traces de fractures dun affleurement.

    Cette grandeur dpend de la ligne de lev et de lextension des discontinuits. En effet, pour

    un nombre constant de traces sur une surface, les traces longues ont plus de chances dtre

    intersectes par la ligne de lev et paraissent plus rapproches. [2]

    D- Densit :

    Cette grandeur est en relation directe avec lespacement. Les modles gomtriques des

    discontinuits dcrivent leur position dans lespace en prcisant la localisation dun point

    reprsentatif, par exemple, le centre dun disque ou dun segment qui est souvent ajust par

    une loi uniforme. Le nombre de centres considrs dans un volume ou sur une surface dfinit,

    respectivement, la densit volumique et la densit surfacique des fractures. Quant la densit

    linique, elle est dfinie comme tant linverse de lespacement ou le nombre dintersections

    entre les discontinuits et la ligne dchantillonnage. [2]

    E- Ouverture :

    Ce paramtre affecte largement la permabilit des discontinuits et par suite leur

    comportement hydraulique. Il est dfini comme tant la distance entre les deux pontes dune

    discontinuit mesure perpendiculairement son plan moyen et il suit gnralement une loi

    exponentielle dcroissante ou log-normale. La dtermination de louverture est limite

    souvent aux relevs examins directement sur un affleurement ou sur des carottes de

    sondages. [2]

    I.2.3- Modle gomtrique des discontinuits :

    Les lois caractrisant le processus de rpartition des fractures dans lespace et les paramtres

    gomtriques des fractures sont estimes partir du traitement statistique ou gostatistique

    des discontinuits. Ces lois sont introduites dans des modles gomtriques de simulation qui

    gnrent les fractures dans un espace tridimensionnel.

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    9

    Plusieurs modles gomtriques existent dans la littrature. A savoir, les plans poissonniers de

    Dershowitz [1984] (Fig I.5-a) et les disques de Baecher et al. [1977] (Fig I.5-b) qui sont les

    plus utiliss grce leur traitement mathmatique simple. Ce modle prsente un intrt qui

    rside dans la possibilit destimer la loi de distribution des diamtres des disques partir de

    la longueur des traces.

    Le processus de gnration des familles seffectue suivant des mthodes diverses. Nous

    distinguons, parmi les plus employs, le processus de Poisson densit constante v dans

    lequel les centres de disques sont gnrs dans un volume V en tirant au hasard leur nombre N

    suivant une loi de Poisson de densit vV. Ensuite les coordonns des centres sont rpartis

    suivant une loi uniforme. Cette phase est suivie par une gnration de lorientation, du

    diamtre et de louverture de chaque discontinuit dune manire indpendante par tirage au

    hasard dans la distribution correspondante.

    Le modle des salves est plus complexe que celui de Poisson densit uniforme. Il a t

    utilis par plusieurs auteurs pour simuler des rseaux de fractures (Massoud [1987] et Billaux

    [1990]). Dans ce modle, la densit des fractures nest pas constante et les fractures sont

    rgionalises dans lespace (Fig I.5-c).

    (a) modle de disque. [4] (b) modle polygonal. [5]

    (c) modle de salves. [6]

    Fig I.5: Modles gomtriques des discontinuits.

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    10

    Afin de gnrer les familles de fractures de notre classification numrique, le modle des

    disques a t utilis. Les centres de ces derniers ont t distribus dans lespace suivant un

    processus de Poisson densit uniforme.

    I.3- La matrice rocheuse :

    I.3.1- Classification gologique des roches :

    Le Comit Franais de Mcanique des Roches (CFMR-MMR [2000]) dfinit la roche comme

    tant un assemblage de minraux qui ont acquis des liaisons plus ou moins fortes au cours

    de leur histoire gologique . [2]

    Trois catgories principales sont lorigine de la classification des roches :

    a- les roches magmatiques : Les roches magmatiques sont issues de la solidification de

    magmas siliceux, liquides aux hautes tempratures et pressions qui rgnent au contact du

    manteau et de la lithosphre ; les magmas trs siliceux ( 75 % ), trs visqueux, de type

    granitique se solidifient lentement en profondeur pour produire les roches plutoniques ; les

    magmas moins siliceux ( 50%), assez fluides, de type basaltique, se solidifient rapidement

    en surface pour produire les roches volcaniques. Entre ces deux ples, on pourrait en fait

    caractriser une varit continue de magmas, diversifis selon leur teneur relative en silice et

    silicates ferro-magnsiens, et donc de roches magmatiques.

    b- Les roches sdimentaires : elles rsultent de la dcomposition des roches dorigine

    magmatiques ou mtamorphiques et couvrent plus de trois quarts de la surface des continents

    et presque la totalit des fonds des ocans. Elles sont caractrises par leur paisseur limite

    (calcaires, grs, roches argileuses).

    c- Les roches mtamorphiques : les roches mtamorphiques sont issues de roches

    magmatiques et /ou sdimentaires retournes en profondeur par leffet de la tectonique de

    plaques, recristallises sans fusion selon la temprature et /ou la pression atteintes et revenues

    la surface par rosion. Leur minraux principaux sont les mme que ceux des roches

    magmatiques, mais le plus souvent ce ne sont plus ceux des roches transformes. Il en va de

    mme pour leurs structures et leurs textures ; la plupart ont une structure schisteuse et une

    texture folies en raison de lorientation commune des minraux qui les composent et de leur

    rpartition en lits. [7]

    I.3.2- Comportement mcanique des roches :

    Le comportement d'un massif rocheux est complexe, car il dpend des proprits mcaniques

    des roches et des discontinuits ainsi que de leurs interactions. Le roc intact est dfini en

    termes dingnierie comme tant de la roche ne contenant aucune cassure significative. En

    mcanique des roches, le comportement des roches est caractris par les essais suivants :

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    11

    Lessai de la rsistance en compression uniaxiale (NF P 94-420);

    Lessai de la rsistance en compression triaxiale (NF P 94-423);

    Lessai de la rsistance en tension;

    Lessai du double poinonnement.

    I.3.2.1- Rsistance en compression :

    La rsistance en compression est la rsistance quoppose une roche la rupture lorsquelle est

    soumise une sollicitation de compression. Elle est dfinie par la rsistance en compression

    qui correspond la contrainte normale maximale supporte par la roche, le module de Young

    ou module dlasticit qui correspond la rigidit de la roche et le coefficient de Poisson qui

    reflte llasticit de la roche. Ces paramtres sont obtenus grce lessai de compression

    uniaxiale dcrit ci-dessous.

    a- Essai de compression uniaxiale (NF P 94-420):

    Le principe du test consiste appliquer d'une manire croissante une force de compression sur

    une carotte de roc intact selon son axe longitudinal (Fig I.6).

    Fig I.6: Schma de principe dun essai de compression uniaxiale. [8]

    = / (I.1)

    P : La pression

    F : La force

    S : La surface

    Les paramtres dterminer au cours de cet essai sont :

    La rsistance en compression uniaxiale (UCS) de la roche qui correspond la

    contrainte normale au moment de la rupture de la roche;

    Le module de Young (E) qui correspond la pente de la zone lastique de la courbe

    contrainte dformation axiale de lchantillon;

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    12

    Le coefficient de Poisson () qui correspond la pente de la courbe dformation

    latrale - dformation axiale de lchantillon.

    b- Essai de compression triaxiale (NF P 94-423):

    L'essai de compression triaxiale est destin mesurer la rsistance d'chantillons cylindriques

    de roche soumis un tat de compression triaxiale (Fig I.7). Il permet d'obtenir les valeurs

    ncessaires la dtermination de l'enveloppe de rupture ainsi que les valeurs d'angle de

    frottement interne et de cohsion apparente.

    Fig I.7: Schma de principe dun essai de compression triaxiale [8].

    I.3.2.2- Rsistance la traction (NF P 94-422) :

    La rsistance la traction est la rsistance quoppose une roche la rupture lorsquelle est

    soumise une sollicitation de tension. L'essai brsilien permet de mesurer de faon indirecte

    la rsistance la traction de la roche. Son principe est de mettre sous contrainte de tension une

    carotte de roche par application d'une force de compression suivant son diamtre. La figure

    1.7 prsente un dispositif pour un essai brsilien.

    La rsistance la traction de la roche teste se calcule comme suit [9]:

    t = (2P) / (DL) (I.2)

    t: rsistance la traction; P: charge la rupture; D: diamtre de l'prouvette; L: longueur de

    l'prouvette.

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    13

    Fig 1.8: Dispositif pour un essai brsilien [9]

    I.3.2.3- Critre de rupture :

    Un critre de rupture est une relation thorique ou empirique qui caractrise la rupture dune

    roche. Il permet de dfinir par une courbe, les zones de stabilit et dinstabilit de la roche

    soumise des sollicitations (compression avec ou sans confinement, traction). Les principaux

    critres de rupture du roc intact sont le critre de Mohr-Coulomb et le critre de Hoek-Brown.

    Ce dernier sera dvelopp la section 2.4. Le critre de Mohr-Coulomb sexprime sous la

    forme :

    = c + tg (I.3)

    : contrainte de cisaillement

    c: cohsion

    : contrainte normale

    : angle de frottement interne

    I.4- Les discontinuits :

    Une discontinuit est dfinie comme tant toute cassure mcanique ou fracture ayant une

    rsistance en tension ngligeable dans une roche (Priest, 1993). Il est important de distinguer

    entre les discontinuits naturelles, qui ont une origine gologique et les discontinuits

    artificielles qui sont cres par des activits humaines comme lexcavation dun massif

    rocheux. Bien que les discontinuits aient souvent une gomtrie irrgulire ou ondule, il y a

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    14

    gnralement une chelle laquelle la surface totale ou une partie de cette surface est

    suffisamment plane pour quelle soit reprsente par une seule valeur dorientation [10].

    I.4.1- Morphologie dune discontinuit :

    Plusieurs paramtres caractrisent la morphologie dune discontinuit. Nous prsentons leur

    dfinition de la faon suivante [11] :

    Type de roche : Le type de roche est dfini par son origine qui peut tre sdimentaire,

    igne ou mtamorphique.

    Type de discontinuit : Les types de discontinuit stendent des joints de tension de

    longueur limite des failles pouvant atteindre plusieurs kilomtres.

    Persistance : Cest la mesure de la longueur continue ou de la surface dune

    discontinuit. La longueur des traces des discontinuits est la seule quantification

    possible de la dimension des discontinuits sur le terrain.

    Rugosit : La rugosit d'une surface de discontinuit est souvent un lment important

    en matire de rsistance au cisaillement, en particulier l o la discontinuit est sans

    dplacement et imbrique. La rugosit devient moins importante lorsque la

    discontinuit est remplie.

    Rsistance des pontes : La rsistance de la roche formant les parois des discontinuits

    influence la rsistance au cisaillement des surfaces rugueuses. Lorsque des contraintes

    leves, par rapport la rsistance des pontes, sont gnres des points de contact

    locaux durant le cisaillement, les asprits seront broyes ou cisailles et conduiront

    une rduction de la composante relative la rugosit de l'angle de frottement.

    Dsagrgation : La dsagrgation contribue la rduction de la rsistance de

    cisaillement des discontinuits et du massif rocheux.

    Ouverture : Cest la distance perpendiculaire sparant deux pontes adjacentes dune

    discontinuit ouverte.

    Type de remplissage : Cest le matriau sparant les pontes adjacentes dune

    discontinuit.

    coulement : L'emplacement de l'infiltration de discontinuits fournit des informations

    sur l'ouverture parce que le dbit des eaux souterraines se concentre

    presquentirement dans les discontinuits (permabilit secondaire).

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    15

    Fig 1.9 : Caractristiques des discontinuits dans un massif rocheux [11].

    I.4.2- Comportement mcanique dune discontinuit :

    En vue de dterminer les paramtres affectant leurs proprits mcaniques et sous lhypothse

    dune rsistance ngligeable la traction, il est ncessaire de soumettre une discontinuit un

    essai de cisaillement et un essai de compression, ces essais permettent de mesurer certains

    paramtres utiles pour la caractrisation du comportement mcanique des discontinuits in-

    situ.

    I.4.2.1- Rsistance au cisaillement (XP P 94-424) :

    La rsistance au cisaillement dune discontinuit est la contrainte tangentielle maximale

    atteinte lors dun dplacement tangentiel relatif des pontes dune discontinuit. La rsistance

    au pic et la rsistance rsiduelle sont dtermines au moyen dun essai de cisaillement tel que

    dcrit ci-dessous.

    Lessai de cisaillement consiste induire un dplacement relatif des deux pontes dune

    discontinuit en maintenant la vitesse constante (Fig I.10). Une contrainte normale est

    applique et maintenue constante pendant toute la dure de lessai. Au cours de cet essai, la

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    16

    contrainte tangentielle sur le joint augmente progressivement avec le dplacement tangentiel

    jusqu atteindre un maximum qui correspond la rsistance au pic de la discontinuit. Au-

    del de cette rsistance, la contrainte tangentielle dcroit plus ou moins fortement pour

    atteindre un palier caractrisant la rsistance rsiduelle.

    Fig I.10: Schma de principe dun essai de cisaillement; [11]

    Un aspect important du comportement mcanique des discontinuits est leur dformabilit.

    Cette dernire peut tre mieux explique par les courbes contrainte-dplacement. Sur ces

    courbes, la raideur normale de discontinuit est dcrite comme le taux de variation de la

    contrainte normale par rapport aux dplacements normaux. La raideur tangentielle est dfinie

    par le taux de variation de la contrainte tangentielle par rapport aux dplacements tangentiels

    [9].

    I.4.2.2- Critre de rupture dune discontinuit :

    Un critre de rupture dune discontinuit est une relation thorique ou empirique qui

    caractrise la rupture dune discontinuit soumise une sollicitation de cisaillement. Il permet

    de dfinir par une courbe, les zones de stabilit et dinstabilit de la discontinuit soumise

    des sollicitations de cisaillement. La rsistance au cisaillement dune discontinuit est

    gnralement dcrite par le critre de rupture de Mohr-Coulomb dfini par une cohsion et un

    angle de frottement. La figure I.11 illustre la dfinition de la rsistance rsiduelle et au pic

    dune discontinuit. Cet essai seffectue en laboratoire sur des petits chantillons rendant ainsi

    difficile lextrapolation des rsultats lchelle du massif rocheux. En effet, au fur et mesure

    que le volume du massif rocheux pris en compte augmente, le nombre de fractures devient

    important et leffet dchelle et lanisotropie du massif rocheux doivent tre considrs.

  • Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement mcanique

    17

    Fig I.11: Rsistance de cisaillement dun joint; [11].

    La rsistance au pic en cisaillement dune discontinuit sexprime par :

    p = c + n tan p (I.4)

    p : la rsistance au pic; c : la cohsion sur la discontinuit; n : la contrainte normale; p :

    langle de friction de la discontinuit.

    La rsistance rsiduelle en cisaillement dune discontinuit sexprime par :

    r = tan r (I.5)

    r: la rsistance rsiduelle; : la contrainte normale; r : langle de friction rsiduel

    Barton a propos un critre de rupture de nature semi-empirique dans lequel la rsistance au

    cisaillement dpend de la rugosit des pontes. Ce critre sexprime par la relation suivante

    [12]:

    = tan [r+JRC log (JCS /)] (I.6)

    O apparat : la rsistance au cisaillement; : la contrainte normale; r : langle de friction

    rsiduel de la discontinuit; JRC (Joint Roughness Coefficient) : le coefficient de rugosit, qui

    peut tre estim partir des profils de joints; JCS (Joint Compressive Strength) : le coefficient

    qui reprsente la rsistance la compression du joint.

    I.5- Conclusion

    Nous avons prsent dans ce chapitre le comportement mcanique et une description de la

    structure gomtrique des massifs rocheux caractrise par la prsence des discontinuits.

    Nous avons montr la varit et la diversit des cas qui se prsentent pour un massif rocheux.

    Parmi les types de massifs prciss par le CFMR-MMR [2000], certains peuvent se prter

    des calculs analytiques. Dautres, prsentant des proprits varies et extrmement

    complexes, excluent la possibilit dtre facilement homognisable et imposent le recours

    des mthodes empiriques approches. Ces mthodes, ainsi que les mthodes analytiques,

    feront lobjet du chapitre suivant.

  • Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    18

    Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    II.1- Introduction :

    Dans ce chapitre, nous abordons le sujet des mthodes de classification gomcaniques des

    massifs rocheux.

    En premier lieu, nous prsentons les types de classification existante, puis nous exposons

    quatre classifications gomcaniques largement utilises dans le domaine de la Mcanique des

    Roches (RQD, RMR, Qsystme, GSI) ainsi que les SMR qui dtermine la stabilit des pentes

    et suggre des soutnements selon leurs classes, Les avantages et les limitations de chacune

    de ces dernires sont ensuite dtaills.

    Nous prsentons ce chapitre dans lobjectif de faire apparatre les avantages que peuvent

    apporter les mthodes dhomognisation numriques par rapport aux mthodes

    didentification des paramtres mcaniques que nous avons dj mentionnes.

    II.2- Les classifications gomcaniques :

    II.2.1- Types et buts des systmes de classification :

    Les classifications des massifs rocheux fracturs continuent voluer depuis plus dun sicle.

    Leur utilisation a un intrt considrable lors de ltude de faisabilit et de dimensionnement

    prliminaire dun projet, surtout quand les informations mcaniques, hydrologiques et ltat

    de contrainte in-situ du massif rocheux ne sont pas disponibles.

    Les systmes de classification prennent en considration plusieurs facteurs affectant la

    stabilit des massifs rocheux. Ces facteurs sont relis notamment la rsistance de la matrice

    rocheuse, la prsence de leau et la description des discontinuits (nombre de familles,

    espacement, rugosit, altration des pontes, matriau de remplissage). Nous nous

    intressons, dans ce qui suit, aux systmes de classifications quantitatives, nomms galement

    classifications gomcaniques.

    Les buts principaux de ces classifications se rsument comme suit :

    Estimer indirectement les proprits mcaniques grande chelle dun massif fractur,

    en particulier son module de dformation, sa rsistance la compression simple, sa

    cohsion et son angle de frottement interne.

    Estimer le temps durant lequel le massif rocheux peut tenir sans soutnement (stand-

    up time). Cest un indice trs essentiel dans la dtermination de la porte dexcavation.

    Donner des recommandations de soutnement des ouvrages.

    Daprs Singh et Goel [1999], la popularit des classifications quantitatives drivent de

    plusieurs facteurs :

  • Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    19

    Elles reprsentent un langage commun entre les gologues, les ingnieurs, les

    concepteurs et les entrepreneurs.

    Moyennant ces classifications, lobservation, lexprience et le jugement des

    ingnieurs sont mieux corrls.

    Les ingnieurs prfrent les nombres aux descriptions. [13]

    Ces systmes de classification ont t dvelopps une poque o la plupart des ouvrages

    dexcavation sont raliss par technique dessai-erreur. De nos jours, lutilit de ces systmes

    nest plus recommande et des prcautions doivent tre appliques lorsque ces documents

    sont consults, car ces systmes sont dvelopps pour des conditions dutilisation particulire

    ou bien calibrs daprs un nombre trs limit dtudes de cas documents. Actuellement, il

    existe plusieurs systmes de classification modernes dans la littrature. Le Tableau 1 numre

    ceux-ci, ainsi que les systmes plus anciens.

    Tableau II.1: Systmes de classification du massif rocheux [14] ; [1].

    Systme de

    classification

    Rfrence Pays

    d'origine

    Applications

    Rock Loads Terzaghi, 1946 .-U.A Tunnels avec

    support en acier

    Stand-up time Lauffer, 1958 Autriche Tunnels

    New Austrian

    tunnelling method

    (NATM)

    Rabcewicz, 1964/1965, 1975 Autriche Tunnels

    Rock Quality

    Designation

    Deere, 1968 .-U.A. Carottes de forage,

    tunnels

    Rock Strength

    Rating (RSR)

    Wickham et al. 1972 .-U.A. Tunnels

    Rock Mass Rating

    (RMR)

    Bieniawski, 1973,1974,

    1976,1979 Bieniawski, 1989

    Afrique du

    Sud

    .-U.A.

    Tunnels, mines,

    SLOPES, fondations

  • Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    20

    Extensions du

    systme RMR

    Laubscher 1977 ; 1984

    Ghose and Raju, 1981

    Kendorski et al. 1983

    Serafim and Pereira, 1983

    Gonzales de Vallejo, 1983

    Unal, 1983

    Romana, 1985

    Newman et Bieniawski, 1985

    Norvge Mines

    Mines de charbon

    Mines en roche dure

    Fondations

    Tunnels

    Support du

    toit/charbon

    Stabilit des pentes

    Mines de charbon

    Rock Mass Quality Barton et al. 1974 Canada Tunnels, chambres

    Strength-Size Franklin, 1975 - Tunnels

    Basic geotechnical

    description

    ISRM, 1981a Canada Communication

    gnrale

    Geological strength

    index (GSI)

    Hoek et al. 1995 Mines

    Les systmes le plus utiliss sont sans doute le "Rock Quality Designation" (RQD), "Rock

    Mass Rating" (RMR) et "Rock Mass Quality" (systme Q), ainsi que le GSI. Fonds sur des

    philosophies diffrentes, ces systmes caractrisent la masse rocheuse de manire distincte

    lune de lautre. Essentiellement, ils caractrisent diffrents paramtres relis au comportent

    mcanique du massif rocheux. Avant lutilisation dun systme de classification particulier, il

    est primordial de bien saisir les subtilits que prsente chacun afin dassurer la compatibilit

    avec le massif rocheux tudi.

    II.2.2- Rock Quality Designation (RQD):

    Deere (1964) propose un paramtre valuant la qualit du roc de la masse rocheuse selon un

    index intitul RQD (Rock Quality Designation). Obtenu partir de carotte de forage

    gologique, cet indice reprsente lvaluation du pourcentage des carottes rcupres sur une

    longueur de course prcise. Base sur un procd qualitatif, seule la somme des longueurs de

    morceaux de plus de 10 Cm est conserve et cette somme est divise par la longueur de

    course de la carotte de forage. Ce paramtre est dfini comme suit [15] :

    RQD(%)=

    100 (II.1)

  • Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    21

    Deere et al. (1967) affirment que le RQD savre utile pour dterminer le facteur de rduction

    du module de dformation de la roche intacte la masse rocheuse. [16]

    La relation entre la valeur du RQD et la qualit du massif peut tre tablie selon la proposition

    de Deere (1968) et elle est prsente au Tableau II.2 ci-dessous.

    Tableau II.2: Corrlation entre l'indice RQD et la qualit du massif rocheux [17]

    Il existe aussi des mthodes alternatives pour estimer lindice RQD autre que par lutilisation

    de carottes de forage gologique. Priest et Hudson (1976) ont tabli une relation entre

    lespacement des joints ([joints/mtre]) dtermin partir de mesure de surface du massif

    rocheux expos et de lindice RQD [18] :

    RQD=100. (0.1 + 1) (II.2)

    Lorsquaucun forage gologique nest disponible, cette corrlation savre trs utile [19].

    La mthode suivante est propose pour un massif rocheux sans remplissage dargile. Propos

    par Palmstrm (1982), lindice RQD peut tre indirectement dtermin par le nombre de

    joints/discontinuits par unit de volume pour dfinir la somme volumtrique des joints (Jv)

    caractrisant la surface du massif rocheux [20]:

    RQD=115-3,3Jv (II.3)

    Pour Jv < 4,5 le RQD = 100.

    Le systme de classification RQD se base sur des forages gologiques standard et sa plus

    grande force retombe sur sa simplicit, la vitesse dacquisition et aussi quil est peu coteux.

    Le RQD doit tre interprt comme un indice de qualit du massif lorsque la roche prsente

    des caractristiques problmatiques comme un haut degr de dtrioration et se prsente par

    un comportement ductile, une zone de cisaillement ou un massif fractur (Deere et Deere,

    RQD (%) Qualit du massif rocheux

  • Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    22

    1988). Ceci signifie que lindice RQD est seulement capable dvaluer la partie intacte du

    massif rocheux.

    II.2.3- Rock Mass Rating (RMR):

    Cette classification a t dveloppe par Bieniawski [1973] au South African Council of

    Scientific and Industrial Reasearch (SACSIR). Elle est base sur ltude de quelques centaines

    de tunnels creuss principalement dans des roches sdimentaires profondeur modre [21].

    Lutilisation de cette classification ncessite de diviser au pralable le site en rgions

    homognes dun point de vue de structures gologiques. Chaque rgion est classifie

    sparment. Le RMR rsulte de la somme de cinq notes de caractrisation (de A1 A5) et

    dune note dajustement. Ces paramtres sont illustrs sur la figure 2.1.

    Fig II.1: Illustration graphique des paramtres de caractrisation du RMR [21].

    La somme de ces notes attribue une valeur comprise entre 0 et 100 au massif. Cette valeur

    utilise plus de 70% la fracturation et elle accorde 15% dinfluence aux proprits de la

    matrice rocheuse et 15% la prsence deau [22].

    La signification des indices du RMR sont dfinis comme suit :

    A1 (Strength of intact rock material) : la rsistance la compression simple de la

    matrice rocheuse est obtenue, soit par procdure dcrasement dun chantillon, soit

    par procdure de chargement ponctuel (note : de 0 15).

  • Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    23

    A2 (Rock Quality Designation RQD, Deer [1964]): il caractrise la qualit des carottes

    de sondage en calculant le rapport entre la longueur cumule des carottes suprieures

    dix centimtres et la longueur totale considre (note : de 3 20).

    A3 (Spacing of discontinuities) : dans le cas de plusieurs familles de fractures le

    minimum des notes attribues lespacement des fractures est considr (note : de 5

    20).

    A4 (Conditions of discontinuities) : cet indice caractrise lextension, louverture, la

    rugosit, le matriau de remplissage et laltration des pontes des discontinuits (note

    : de 0 30).

    A5 (Groundwater conditions) : Il est en rapport avec les conditions hydrogologiques

    et consiste raliser des mesures de flux deau ou de pressions interstitielles des joints

    (note : de 0 15).

    B (Adjustement for joint orientation) : cest un facteur correctif qui est en rapport

    avec leffet de lazimut et du pendage des familles de discontinuits sur la stabilit de

    louvrage (note : de 12 12 pour les tunnels, de 25 0 pour les fondations et de 60

    0 pour les talus).

    Les sommes des cinq premiers indices caractrisent le RMR de base. Quand aux travaux

    souterrains, il faut ajouter leffet du facteur correctif [23]. Le scrit alors :

    = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + (II.4)

    Cette classification ne prend pas en considration ltat de contrainte in-situ ni la rugosit des

    fractures et langle de frottement du matriau de remplissage ; les roches gonflantes ny sont

    pas non plus traites. Lapplication de cette classification est limite aux cas de massifs dont

    la matrice a une bonne rsistance et dont le comportement est rgi par les discontinuits.

    La version 1976 du systme de classification () lutilisation du RMR se repose sur la

    simplicit dterminer les diffrents paramtres suivants et leurs pondrations.

    A1 : Rsistance en compression uniaxiale de la roche intacte.

    A2: Rock Quality Index (RQD).

    A3 : Espacement des diaclases.

    A4 : Condition des joints.

    A5 : Ltat dinfiltration deau souterraine.

    A6 : Orientation des discontinuits.

  • Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    24

    = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 (II.5)

    Tableau II.3: Classification du massif rocheux selon le RMR; traduit de Bieniawski [23]

    Classe du massif RMR Qualification

    I 81-100 Excellente

    II 61-80 Bonne

    III 41-60 Moyenne

    IV 21- 40 Faible

    V < 20 Trs faible

    II.2.4- Le Q Systme :

    Barton et al. (1974) ont introduit le systme Q, un indice permettant de dcrire la qualit de la

    masse rocheuse pour lexcavation de tunnels. Le systme de classification se nomme Rock

    Mass Quality ou Tunnelling Quality Index (systme Q) ou tout simplement systme du NGI

    en hommage de lInstitution Gotechnique Norvgienne [24].

    Le systme Q juge important dvaluer, en tant que paramtres de classification, six

    caractristiques particulires du massif rocheux, soit:

    Indice RQD (Deere, 1964);

    Nombre de familles de joints (JN);

    Indice de rugosit des joints (JR), celle du plus faible plan de fissuration;

    Indice de laltration des joints (JA), caractristiques de ce dont les fissures sont

    remplies;

    Facteur de rduction pour la prsence deau (JW);

    Facteur de rduction pour les contraintes in situ (SRF).

    La valeur des diffrents paramtres de cette classification, ainsi que des notes explicatives

    supplmentaires permettant dvaluer ceux-ci plus adquatement, sont donns au Tableau II.4.

  • Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    25

    Tableau II.4: Paramtres de la classification du systme Q [24].

    Nombre de famille de diaclases Jn

    Massif, peu ou pas de diaclases 0,5-1

    Une famille de diaclases 2

    Une famille et diaclases alatoires 3

    Deux familles de diaclases 4

    Deux familles et diaclases alatoires 6

    Trois familles de diaclases 9 1. Pour une intersection,

    utilisez 3 x Jn

    Trois familles et diaclases alatoires 12

    Quatre familles et plus, diaclases alatoires trs nombreuses 15 2. Pour un portail,

    utilisez 2 x Jn

    Roche concasse, semblable un sol 20

    Rugosit des diaclases Jr

    parois en contact

    Diaclases discontinues 4

    Rugueuses, irrgulires, ondules 3

    Lisses, ondules 2

    Trs lisses, ondules 1,5 1. Ajoutez 1,0 si

    l'espacement moyen

    de la famille

    dominante > 3m

    Rugueuses ou irrgulires, planaires 1,5

    Lisses, planaires 1

    Trs lisses, planaires 0,5

    parois spares lorsque cisaill Jr

    Zones avec remplissage de minraux

    argileux assez pais pour empcher le 1

    contact des parois

    Zones sableuses, de gravier ou concasse

    assez paisse pour empcher le contact 1

    des parois

  • Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    26

    Altration des diaclases Ja

    parois en contact

    Dure, lastique, remplissage impermable 0,75

    Non altres, salissage de surface seulement 1

    Lgrement altres, minraux non

    dformables, particules sableuses etc. 2

    Remplissage silteux, sableux, avec 3

    une faible fraction d'argile

    Matriaux dformables, i.e kaolinite, 4

    mica etc. paisseur < 1-2 mm

    Infiltration d'eau Jw Pression d'eau (kgf/cm2)

    Sec ou infiltration mineure < 5 l/m 1 < 1,0

    Infiltration moyenne, lessivage

    Occasionnel 0,66 1,0-2,5

    Infiltration importante, roc comptant

    sans remplissage 0,5 2,5-10

    Infiltration importante 0,33 2,5-10

    Infiltration exceptionnellement

    importante aprs sautage, rduction

    dans le temps 0,2-0,1 > 10

    Infiltration exceptionnellement

    Importante 0,1-0,05 > 10

    Le calcul de la cote Q se fait comme suit et varie sur une chelle logarithmique de 0,001

    1000 [24] :

    Q=

    (II.6)

    Les trois quotients de la formule reprsentent des caractristiques particulires du massif

    rocheux, linterprtation est la suivante :

    RQD/JN reprsente la structure globale du massif, ce qui constitue une mesure

    approximative de la taille des blocs rocheux (lments dissemblables);

  • Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    27

    JR/JA reprsente la rsistance au cisaillement des discontinuits (les plus dfavorables

    ou argileuses) sparant les blocs rocheux;

    JW/SRF consiste le paramtre de rduction due la prsence deau JW qui a un effet

    nfaste sur la rsistance au cisaillement et indirectement quant lvaluation de ltat

    gnral des contraintesSRF.

    La cote Q permet dvaluer qualitativement la masse rocheuse selon neuf catgories de qualit

    pour la construction de tunnels. Le Tableau II.5 prsente cette qualification:

    Tableau II.5: valuation de la cote Q et de la qualit du massif [24]

    Indice Q Qualit de la masse rocheuse

    0,001 - 0,01 Exceptionnellement pauvre

    0,01 - 0,1 Extrmement pauvre

    0,1 1 Trs pauvre

    1 4 Pauvre

    4 10 Moyenne

    10 40 Bonne

    40 100 Trs bonne

    100 400 Extrmement bonne

    400 1 Exceptionnellement bonne

    Bieniawski [1976] a t le premier proposer des corrlations empiriques entre le RMR et le

    Q-system.:

    = 9 + 44 (II.7)

    Le RMR et le Q-system ne prennent pas en considration les mmes paramtres et donc, elles

    ne sont pas quivalentes.

    II.2.5-Le Gological Strenght Index (GSI) :

    Introduit par Hoek et al. [1995] puis amlior par Hoek et Brown [1997], le Geological

    Strength Index ne prsente pas une classification gomcanique en soi. Cependant, il

    constitue un lien entre le RMR (Q-system) et la dtermination des paramtres de

    dformabilit et de rsistance des massifs rocheux.

  • Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    28

    Afin destimer le GSI, il est ncessaire de calculer le RMR de base et le Q qui sont des

    valeurs modifies de RMR et de Q. Le RMR de base est calcul en retenant une valeur 15

    pour le coefficient relatif leau (A5) et une valeur nulle pour le coefficient de correction

    relatif lorientation des discontinuits (B).

    = A1+A2+A3+A4+15 (II.8)

    De mme, Q se calcule en ne tenant pas compte de ltat initial du massif par rapport leau

    et aux contraintes (Jw/SRF).

    =

    (II.9)

    Ayant calcul RMR et Q le GSI se dtermine comme suit :

    GSI= 5 Si > 23

    GSI=9(log Q'+44) Si 23

    Lestimation du GSI sappuie sur une observation directe de la structure du massif rocheux

    partir dun examen de la qualit de la masse rocheuse in situ. Cet indice varie entre 5 et 85.

    Par dfinition, les valeurs proches de 5 correspondent des matriaux de trs mauvaise

    qualit, tandis que les valeurs proches de 85 dcrivent des matriaux dexcellente qualit. [25]

    II.3- Slope Mass Raiting (SMR):

    Pour valuer la stabilit des pentes rocheuses, Romana (1985) a propos une classification

    systme appele le systme Slope Mass Raiting (SMR). SMR est obtenu partir de

    Bieniawski (RMR) en soustrayant les facteurs d'ajustement de la relation joint- pente et l'ajout

    dun facteur selon la mthode dexcavation.

    SMR= 1)+ 2 (3 + 4 (II.10)

    O RMR de base est value selon Bieniawski (1979, 1989) en ajoutant les valuations de

    quatre paramtres. F1, F2, F3 sont des facteurs d'ajustement lis lorientation des joints par

    rapport l'orientation des pentes, et F4 est le facteur de correction.

  • Chapitre II : Mthodes de classification des m

    F1 dpend de paralllisme entre le

    est de 0,15 lorsque l'angle entre le plan de joint critique et la face de la pente

    30, et la probabilit de dfaillance est trs faible ; il est de 1,0 lorsque l

    proximit parallles.

    La valeur de F1 a d'abord t tablie empiriquement. Par la suite, il a t constat

    correspond approximativement l

    O A dsigne l'angle entre les frappes de la face de la pente (p) et celle des articulations

    soit (comme j).

    F2 se rfre angle d'inclinaison commune

    valeurs varient galement de

    critique est infrieur 20 degrs et 1,0 pour

    Pour le mode renversement de dfaillance, F2 reste

    Fig II.2 : orientation dune pente de type plan

    F3 se rfre la relation entre la face de pente et trempettes conjointes. En cas d

    plane, F3 se rfre une probabi

    appeles juste lorsque la face de pente et les joints sont p

    10 degrs de plus que les articulations, la condition est appele trs

    thodes de classification des massifs rocheux

    29

    F1 dpend de paralllisme entre les articulations et la face de la pente. Il va de

    est de 0,15 lorsque l'angle entre le plan de joint critique et la face de la pente

    30, et la probabilit de dfaillance est trs faible ; il est de 1,0 lorsque l

    La valeur de F1 a d'abord t tablie empiriquement. Par la suite, il a t constat

    approximativement la relation suivante :

    F1=(1- (II.11)

    O A dsigne l'angle entre les frappes de la face de la pente (p) et celle des articulations

    F2 se rfre angle d'inclinaison commune (j) dans le mode de dfaillance

    valeurs varient galement de 0, 15 1,0. Il est de 0,15 lorsque le pendage de l'articulation

    20 degrs et 1,0 pour des joints avec un creux suprieur 45 degrs.

    Pour le mode renversement de dfaillance, F2 reste gal 1.

    (II.12)

    : orientation dune pente de type plane. [13]

    F3 se rfre la relation entre la face de pente et trempettes conjointes. En cas d

    , F3 se rfre une probabilit de joints dans la face de pente. Les

    appeles juste lorsque la face de pente et les joints sont parallles Si la pente

    10 degrs de plus que les articulations, la condition est appele trs

    pente. Il va de 0,15 1,0. Il

    est de 0,15 lorsque l'angle entre le plan de joint critique et la face de la pente est suprieure

    30, et la probabilit de dfaillance est trs faible ; il est de 1,0 lorsque les deux sont

    La valeur de F1 a d'abord t tablie empiriquement. Par la suite, il a t constat quil

    O A dsigne l'angle entre les frappes de la face de la pente (p) et celle des articulations (Aj),

    dans le mode de dfaillance plane. Ses

    Il est de 0,15 lorsque le pendage de l'articulation

    creux suprieur 45 degrs.

    F3 se rfre la relation entre la face de pente et trempettes conjointes. En cas d'insuffisance

    la face de pente. Les conditions sont

    Si la pente de pendage est

    10 degrs de plus que les articulations, la condition est appele trs dfavorable.Pour

  • Chapitre II : Mthodes de classification des m

    l'chec renversement, les conditions dfav

    articulations et le j pente

    diffrentes orientations communes sont

    F4 se rapporte l'adaptation de la mthode de lexcavation.

    la pente de coupe creuse par pr

    dynamitage et d'excavation mcanique.

    Les pentes naturelles sont plus stables, en raison de l'rosion de longue date et une

    protection intgre mcanismes (vgtation, crote dessiccation)

    grenaillage normal appliqu aux mthodes

    conditions : F4= 0

    Dficient ou dommages la stabilit des

    excavation mcanique des pentes,

    fracture est souvent combin

    est difficile terminer. La mthode ne augmente ni ne diminue la pente

    Tableau II.6:

    Selon les valeurs SMR, Romana

    dans le tableau II.7. Il a dduit du tableau que les pentes avec une valeur infrie

    peuvent chouer trs rapidement. Aucune

    en dessous de 10, parce que cette pente

    thodes de classification des massifs rocheux

    30

    l'chec renversement, les conditions dfavorables dpendent de la somme d

    j pente bs. Les valeurs des facteurs d'ajustement F1, F2 et F3 pour

    ons communes sont donns dans la fig II.3.

    F4 se rapporte l'adaptation de la mthode de lexcavation. Il comprend la pente

    pente de coupe creuse par pr-fendage, grenaillage lisse, grenaillage normal, pauvre

    on mcanique.

    Les pentes naturelles sont plus stables, en raison de l'rosion de longue date et une

    on intgre mcanismes (vgtation, crote dessiccation) F4 =15

    mal appliqu aux mthodes ne change pas la stabilit des pentes

    dommages la stabilit des pentes, F4 = -8

    excavation mcanique des pentes, gnralement en cas de dchirure,

    est souvent combine avec des explosifs prliminaires. Le plan

    est difficile terminer. La mthode ne augmente ni ne diminue la pente

    Tableau II.6: le Tableau de classification de Romana (Annexe 1) [26]

    , Romana (1985) a dfini cinq classes de stabilit. Ceux

    dduit du tableau que les pentes avec une valeur infrie

    pidement. Aucune pente na t enregistre avec une valeur de SMR

    parce que cette pente ne pourrait exister physiquement [26].

    pendent de la somme des creux des

    Les valeurs des facteurs d'ajustement F1, F2 et F3 pour

    Il comprend la pente naturelle, ou

    , grenaillage lisse, grenaillage normal, pauvre

    Les pentes naturelles sont plus stables, en raison de l'rosion de longue date et une

    F4 =15

    ne change pas la stabilit des pentes

    gnralement en cas de dchirure, la roche trs

    iminaires. Le plan de la pente

    est difficile terminer. La mthode ne augmente ni ne diminue la pente de F4 = 0

    classification de Romana (Annexe 1) [26]

    ses de stabilit. Ceux-ci sont dcrits

    dduit du tableau que les pentes avec une valeur infrieure 20 SMR

    avec une valeur de SMR

    [26].

  • Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    31

    Tableau II.7 : Les diffrentes classes de stabilit par la valeur du SMR

    Classe V IV III II I

    SMR 0-20 21-40 41-60 61-80 81-100

    Description Trs mauvaise Mauvaise Normal Bonne Trs bonne

    Stabilit Compltement

    instable

    Instable Partiellement

    stable

    Stable Compltement

    stable

    Chute Grand plan,

    sol ou

    circulaire

    Plane Grand plan Chute de

    blocs

    Pas de chute

    Probabilit

    de chute

    0.9 0.6 0.4 0.2 0

    De nombreuses mesures correctives peuvent tre prises pour soutenir une pente. Ltude

    dtaille de l'ingnierie est ncessaire pour stabiliser une pente. Les systmes de classification

    peuvent nous donner les techniques habituelles pour chaque classe diffrente des supports

    comme indiqu dans le Tableau suivant :

    Tableau II.8: les suggestions de soutnement selon la classe du SMR

    Classe de SMR Valeur de SMR Suggestion de soutnement

    Ia 91-100 Aucun

    Ib 81-90 Scaling

    IIa 71-80 Boulonnage

    IIb 61-70 Systme de boulonnage

    IIIa 51-60 Boulonnage systmatique et bton projet

    IIIb 41-50 Boulonnage systmatique, ancrage, bton projet et

    mur de soutnement

    IVa 31-40 Bton projet renforc, mur de soutnement ou

    excavation et drainage

    IVb 21-30 Bton projet renforc, mur de soutnement ou

    excavation et drainage profond

    V 11-20 Mur ancr, excavation

  • Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    32

    II.4- Commentaire sur les systmes de classification :

    Les classifications quantitatives des massifs rocheux fracturs sont utilises depuis plusieurs

    dizaines dannes pour la conception et la construction des ouvrages raliss dans les massifs

    rocheux. Elles sont bases sur la connaissance des paramtres dcrivant la qualit du massif

    rocheux et font la combinaison des diffrents paramtres mesurs sur le site pour arriver

    mettre une note concernant la qualit du massif rocheux.

    Ces mthodes sont facilement utilises au stade de lavant-projet. Cependant elles prsentent

    certaines limites que nous rsumons ci-dessous :

    Les paramtres de classification sont utiliss universellement sur tous les types de

    massifs rocheux, sans tenir compte de leurs caractristiques spcifiques et du projet

    considr.

    Les proprits complexes du massif rocheux, en particulier son anisotropie et son

    comportement diffr (dpendant du temps) ne sont pas pris en compte. Les

    paramtres de dformabilit et de rsistance qui en rsultent sont relatifs un milieu

    isotrope.

    La notion du Volume Elmentaire Reprsentatif (VER) ne figure pas dans ces

    classifications.

    En gnral, ces mthodes empiriques simplifies ne prennent pas en compte le

    mcanisme de rupture, de dformation et de linteraction du support avec la roche.

    Le RMR et le Q-system ne sont pas adapts au cas de roches tendres.

    II.5- Conclusion

    Dans ce chapitre, nous avons prsent plusieurs mthodes de classification semi-empiriques

    des massifs rocheux. Nous retenons quelques remarques essentielles : Vu leur simplicit, les

    systmes de classification empiriques (RQD, RMR, Qsysteme, GSI) sont frquemment

    utiliss dans le calcul des ouvrages souterrains. Toutefois, leur emploi nest pas suffisant pour

    la dtermination ou le dimensionnement des soutnements et lvaluation de la dformabilit

    et la stabilit des ouvrages. Le recours ce type de classification doit tre limit la phase

    prliminaire de lavant-projet (conception, tude de faisabilit).

    Lorsquune ou deux directions prfrentielles de la fracturation sont considres et le massif

    prsente une structure quasi priodique, certaines proprits mcaniques peuvent tre

    calcules rigoureusement par des voies analytiques. Si la structure gomtrique des fractures

    est complexe (plusieurs familles, extension finie, orientation quelconque), alors ces

    mthodes trouvent rapidement leurs limitations. Le SMR qui sert valuer la stabilit des

  • Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux

    33

    pentes et dfinir des classes de stabilit ainsi que des suggestions de soutnement selon ces

    classes.

  • Chapitre III : Les mouvements de terrain

    34

    Chapitre III : Les mouvements de terrain

    III.1-Introduction :

    Les glissements de terrain sont des phnomnes naturels qui voluent dans le temps et

    Lespace, ce sont des mouvements de masse qui se dveloppent dans des matriaux meubles.

    Ils se produisent dans des circonstances varies, affectent les ouvrages naturels ou construits

    par lhomme, ils crent des risques sur la vie humaine et a ses constructions. Chaque anne on

    enregistre de nombreux accidents graves trouvant leur origine dans les mouvements de

    terrain. Les mouvements de terrain sont trs varis, par leur nature (glissements de terrains et

    boulements rocheux, coules de boues, effondrements de vides souterrains, affaissements

    gonflement ou retrait des sols, ...).

    III.2-Type de mouvement de terrain :

    Le mouvement de terrain a pour caractristique dtre difficilement prvisible et constitue un

    danger pour la vie humaine en raison de son intensit, de la soudainet et du caractre

    dynamique de son dclenchement. Selon la vitesse de dplacement, deux ensembles peuvent

    tre distingus. La nature gologique des terrains est un des principaux facteurs d'apparition

    de ces phnomnes tout comme l'eau et la pente. Les matriaux affects sont trs varis

    (roches marneuses ou schisteuses, formations tertiaires altres, colluvions fines, moraines

    argileuses, etc.) mais globalement la prsence d'argile en forte proportion est toujours un

    lment dfavorable compte tenu de ses mauvaises caractristiques mcaniques. La saturation

    des terrains en eau (prsences de sources, fortes prcipitations, fonte des neiges brutales) joue

    aussi un rle moteur dans le dclenchement de ces phnomnes. La dtermination du type de

    glissement de terrain (glissement plan, circulaire ou quelconque) selon les informations

    disponibles tel que la gomtrie, les caractristiques mcanique et lastique, et surtout la

    prsence des eaux souterraines et des nappes phratiques, permet de proposer des analyses et

    mthodes de calculs pour les diffrentes modes de rupture.

    Qu'il s'agisse de glissements de terrain, d'boulements ou encore de coules boueuses, on est

    cependant toujours en prsence du dplacement gravitaire d'un volume de roche ou de sols

    dstabilises sous l'effet de sollicitations naturelles (forte pluie, cycle gel/dgel, sisme, fonte

    des neiges...) ou anthropiques (terrassement, dboisement...) [27]

    III.2.1-Les mouvements rapides et discontinus :

    Ils se propagent de manire brutale et soudaine. Ils regroupent les croulements

    leffondrement, les chutes de pierres et de blocs, lboulement. Les mouvements rapides

    touchent majoritairement les personnes, avec des consquences souvent dramatiques. Ces

  • Chapitre III : Les mouvements de terrain

    35

    mouvements ont des incidences sur les infrastructures (btiments, voies de

    communicationetc.), allant de la dgradation la ruine totale.

    III.2.1.1-Les croulements :

    Ce sont des chutes soudaines de masses rocheuses. On utilise le terme de chute de pierres

    pour le dtachement de quelques units de volume infrieur 1 dm, ou chute de blocs pour

    un volume suprieur. Le terme croulement est utilis quand il sagit de la chute soudaine

    dune masse rocheuse qui se dtache dune paroi en se dsorganisant. Les boulements au

    sens large (phnomnes de chute) sont des mouvements rapides de masses. Le matriel

    boul, qui s'est dtach du massif rocheux selon des surfaces de discontinuit (pendage,

    schistosit, fissures ou fractures), parcourt la plus grande partie de son dplacement dans l'air.

    Ces phnomnes peuvent tre classs en trois catgories: chutes de pierres et de blocs,

    boulements (au sens strict) et croulements. En gnral, on peut les subdiviser en trois

    domaines: la zone d'arrachement, la zone de transit et la zone de dpt. [28]

    III.2.1.2- Les chutes de blocs :

    Les chutes de pierres et de blocs sont caractrises par la chute sporadique de blocs plus ou

    moins isols (pierre: < 50cm; bloc: > 50cm). Ce processus, rpt ou soumis des

    pointes saisonnires, caractrise la dsagrgation continuelle d'une falaise rocheuse,

    dtermine par ses conditions gologiques, son exposition et son altration. L'estimation du

    volume des matriaux rocheux qui prsente un danger potentiel de chute n'est possible qu'au

    moyen d'tudes dtailles de la roche.

  • Chapitre III : Les mouvements de terrain

    Fig III.1 : Chute

    III.2.1.3- Lboulement :

    Lors dun boulement (au sen

    fragmentant plus ou moins intensment, se dtache

    de matriaux concerns est en gnral compris entre 100 et 100000

    exceptionnels, des volumes sensiblem

    ents de terrain

    36

    Chutes de blocs au Cap Aokas en fvrier 2015

    Lors dun boulement (au sens strict), un volume de roche important, c

    ou moins intensment, se dtache en bloc du massif rocheux et s'boule. Le

    de matriaux concerns est en gnral compris entre 100 et 100000 m3 par vnements cas

    exceptionnels, des volumes sensiblement plus grands peuvent s'bouler.

    Fig III.2 : Eboulement rocheux

    en fvrier 2015

    un volume de roche important, ce volume Dans de

    massif rocheux et s'boule. Le

    par vnements cas

  • Chapitre III : Les mouvements de terrain

    III.2.2- Les mouvements lents et continus

    Seuls les mouvements rapides sont directement dangereux pour lhomme. Leurs

    sont dautant plus graves que les masses dplaces sont importantes. Les

    mouvements lents sont essentiellement

    mouvements entranent une dformation progressive des terrains, pas toujours

    lhomme. Ils regroupent : le glissement, le tassement, laffaissement, la solifluxion, le fluage,

    le retrait-gonflement et le fauchage.

    III.2.2.1- Les glissements :

    Les glissements de terrain sont des mouvements de masses compactes et/ou de terrain meuble

    glissant vers l'aval. Ils rsultent d'une rupture par cisaillement et se produisent en gnral sur

    des talus ou des versants de pente modre raide. Les instabilits naturelles de ce genre sont

    extrmement courantes et apparaissent sous de nombreuses formes, tonnamment diversifies.

    La plupart du temps, l'eau joue un rle important dans les glissements de terrain, pa

    des pressions interstitielles, des coulements souterrains ou par les pressions dues au

    gonflement des minraux argi

    glissements: [29]

    Tableau III.1: Principales classes et types de dstabilisation sur les versants en fonction des

    terrains concerns (daprs Campy M, Macaire J.J. 2003)

    ents de terrain

    37

    mouvements lents et continus :

    Seuls les mouvements rapides sont directement dangereux pour lhomme. Leurs

    sont dautant plus graves que les masses dplaces sont importantes. Les

    mouvements lents sont essentiellement socioconomiques ou dintrt

    mouvements entranent une dformation progressive des terrains, pas toujours

    lhomme. Ils regroupent : le glissement, le tassement, laffaissement, la solifluxion, le fluage,

    t le fauchage. [28]

    Les glissements de terrain sont des mouvements de masses compactes et/ou de terrain meuble

    glissant vers l'aval. Ils rsultent d'une rupture par cisaillement et se produisent en gnral sur

    versants de pente modre raide. Les instabilits naturelles de ce genre sont

    extrmement courantes et apparaissent sous de nombreuses formes, tonnamment diversifies.

    La plupart du temps, l'eau joue un rle important dans les glissements de terrain, pa

    des pressions interstitielles, des coulements souterrains ou par les pressions dues au

    ileux. En simplifiant beaucoup, on peut distin

    Principales classes et types de dstabilisation sur les versants en fonction des

    terrains concerns (daprs Campy M, Macaire J.J. 2003)

    Seuls les mouvements rapides sont directement dangereux pour lhomme. Leurs consquences

    sont dautant plus graves que les masses dplaces sont importantes. Les consquences des

    socioconomiques ou dintrt public. Ces

    mouvements entranent une dformation progressive des terrains, pas toujours perceptible par

    lhomme. Ils regroupent : le glissement, le tassement, laffaissement, la solifluxion, le fluage,

    Les glissements de terrain sont des mouvements de masses compactes et/ou de terrain meuble

    glissant vers l'aval. Ils rsultent d'une rupture par cisaillement et se produisent en gnral sur

    versants de pente modre raide. Les instabilits naturelles de ce genre sont

    extrmement courantes et apparaissent sous de nombreuses formes, tonnamment diversifies.

    La plupart du temps, l'eau joue un rle important dans les glissements de terrain, par l'action

    des pressions interstitielles, des coulements souterrains ou par les pressions dues au

    nguer deux types de

    Principales classes et types de dstabilisation sur les versants en fonction des

    terrains concerns (daprs Campy M, Macaire J.J. 2003)

  • Chapitre III : Les mouvements de terrain

    Glissement type rotationnel

    Sont en gnral de volume limit

    homognes surtout argileux et

    de traction sont souvent visibles dans la m

    glisse tend s'taler et se dsa

    coulements de boue (coules de

    [30]

    Glissements plan :

    Lors de glissements plan, les couches ou les ensembles de

    zone de faiblesse existante (souvent pendage

    stratigraphique, schistosit, plan de fissure ou de rupture). En plan, la taille

    est trs variable et peut comprendre des surfaces

    kilomtres carrs. L'paisseur

    dizaines de mtres. Les zones

    schistes mtamorphiques sont

    III.4.B). [30]

    La figure ci-dessous schmatise les deux types de glis

    Fig III.4 :

    ents de terrain

    38

    Glissement type rotationnel :

    ral de volume limit. Ils se produisent principalement dans des terra

    nes surtout argileux et silteux Des dpressions avec crevasses ouvertes

    ction sont souvent visibles dans la moiti suprieure du glissement, alors que la

    aler et se dsagrger au front du glissement, o peuvent se former des

    ts de boue (coules de terre) en cas de saturation en eau de la masse

    , les couches ou les ensembles de couches stratifies glissent sur une

    de faiblesse existante (souvent pendage stratigraphique, discontinuit

    plan de fissure ou de rupture). En plan, la taille

    est trs variable et peut comprendre des surfaces allant de quelques mtres carrs

    L'paisseur des masses en mouvement atteint frquemment plusieurs

    mtres. Les zones de flysch, les schistes marno-calcaires ou les

    mtamorphiques sont les formations les plus sujettes ce genre

    dessous schmatise les deux types de glissement :

    : Schma des deux types de glissement [30].

    B

    alement dans des terrains meubles

    crevasses ouvertes et des fissures

    ement, alors que la masse

    peuvent se former des

    n eau de la masse (Fig III.4.A).

    ouches stratifies glissent sur une

    tratigraphique, discontinuit

    plan de fissure ou de rupture). En plan, la taille de tels glissements

    quelques mtres carrs plusieurs

    des masses en mouvement atteint frquemment plusieurs

    calcaires ou les

    de glissement (Fig

    A

  • Chapitre III : Les mouvements de terrain

    III.2.2.2- Laffaissement :

    Laffaissement de terrain, dformation de la surface, qui peut

    lorsque les cavits sont de petit volume, ou situes sous un recouvrement

    foisonnement des terrains superficiels amortit alors la remonte du vide) ; la

    caractristiques mcaniques (taux de travail

    petits vides situs grande profondeur qui dcompriment les terrains jusquen surface

    Fig III.5 : Affaissement sur la route nationale N24, reliant Bejaia Tizi

    III.2.2.3- Le Fluage :

    Il correspond des mouvements lents, dus des sollicitations proches de la rupture

    plastique). Le banc de marne flue sous le poids de la falaise

    fissuration du banc calcaire peu dformable et un risque

    Fig III.6

    ents de terrain

    39

    Laffaissement de terrain, dformation de la surface, qui peut atteindre plusieurs

    lorsque les cavits sont de petit volume, ou situes sous un recouvrement

    foisonnement des terrains superficiels amortit alors la remonte du vide) ; la

    caractristiques mcaniques (taux de travail admissible) reprsente la manifestation ultime de

    petits vides situs grande profondeur qui dcompriment les terrains jusquen surface

    Affaissement sur la route nationale N24, reliant Bejaia Tizi

    Azzefoun

    Il correspond des mouvements lents, dus des sollicitations proches de la rupture

    banc de marne flue sous le poids de la falaise calcaire. Ceci peut provoquer une

    fissuration du banc calcaire peu dformable et un risque dcroulement de la falaise.

    Fig III.6 : Exemple dun fluage [28].

    atteindre plusieurs dcimtres,

    lorsque les cavits sont de petit volume, ou situes sous un recouvrement important (le

    foisonnement des terrains superficiels amortit alors la remonte du vide) ; la perte des

    admissible) reprsente la manifestation ultime de

    petits vides situs grande profondeur qui dcompriment les terrains jusquen surface.

    Affaissement sur la route nationale N24, reliant Bejaia Tizi-Ouzou par

    Il correspond des mouvements lents, dus des sollicitations proches de la rupture (domaine

    calcaire. Ceci peut provoquer une

    dcroulement de la falaise. [28]

  • Chapitre III : Les mouvements de terrain

    III.2.2.4- Le tassement :

    Le tassement du sol est sa dformation verticale due l'application

    fondations ou son propre poids. Les tassements peuvent

    point lautre selon la nature

    presque instantans mais dans les sols saturs, ils peuvent stendre sur quelques secondes

    dans les sols sableux-graveleux, ju

    permables. Pour vrifier la conformit des structures vis

    de service on doit faire un calcul de tassement.

    III.2.2.5- Solifluxion :

    Ce phnomne saccentue sous leffet du gel

    quand le matriau de surface est satur et quun sol gel subsiste en profondeur. En gnral

    les solifluxions touchent superficiellement (profondeur

    spcialement les versants marneux. Elles sont caractrises par une zone de dpart inexistante

    et une faible extension des masses en mouvement.

    ents de terrain

    40

    Le tassement du sol est sa dformation verticale due l'application telle que les remblais

    ou son propre poids. Les tassements peuvent tre uniformes ou diffrents dun

    point lautre selon la nature du sol en place. Dans les sols non saturs les tassements sont

    presque instantans mais dans les sols saturs, ils peuvent stendre sur quelques secondes

    graveleux, jusqu plusieurs dizaines dannes dans les

    permables. Pour vrifier la conformit des structures vis--vis des conditions de scurit et

    de service on doit faire un calcul de tassement. [39]

    Fig III.7 : Le tassement [39].

    Ce phnomne saccentue sous leffet du gel-dgel, particulirement au moment du dgel

    quand le matriau de surface est satur et quun sol gel subsiste en profondeur. En gnral

    les solifluxions touchent superficiellement (profondeur infrieure 2m) les sols meubles et

    spcialement les versants marneux. Elles sont caractrises par une zone de dpart inexistante

    et une faible extension des masses en mouvement. [28]

    que les remblais les

    tre uniformes ou diffrents dun

    place. Dans les sols non saturs les tassements sont

    presque instantans mais dans les sols saturs, ils peuvent stendre sur quelques secondes

    squ plusieurs dizaines dannes dans les argiles peu

    vis des conditions de scurit et

    dgel, particulirement au moment du dgel

    quand le matriau de surface est satur et quun sol gel subsiste en profondeur. En gnral

    infrieure 2m) les sols meubles et

    spcialement les versants marneux. Elles sont caractrises par une zone de dpart inexistante

  • Chapitre III : Les mouvements de terrain

    Fig III.8:

    III.3-Conclusion :

    De ce qui a t dvelopp dans ce chapitre, il se dgage que les mouvements de terra

    la mesure leurs caractres imprvisibles et violents reprsentent un danger pour la vie

    humaine et biens. Dans ce cadre et travers notre recherche

    types de mouvements bien distincts et qui sont les mouvements lents et les mouvements

    rapides. Ces dgts se distinguent sous forme de plusieurs pathologies o les critres de

    constructions peuvent jouer un rle important dans

    risque du glissement de terrain.

    A partir de linventaire des diffrents mouvements de terrain reconnus dans le secteur dtude,

    une classification est tablie. Elle permet dvaluer le comportement du massif en term

    vitesse de propagation des diffrents alas qui sont : les chutes de blocs, les croulements, les

    glissements rocheux et les glissements de sols. Ces vitesses de propagation varient depuis des

    vitesses extrmement rapides.

    ents de terrain

    41

    : Schma du mcanisme de solifluxion [28].

    De ce qui a t dvelopp dans ce chapitre, il se dgage que les mouvements de terra

    la mesure leurs caractres imprvisibles et violents reprsentent un danger pour la vie

    humaine et biens. Dans ce cadre et travers notre recherche sur ce phnomne il ya deux

    types de mouvements bien distincts et qui sont les mouvements lents et les mouvements

    rapides. Ces dgts se distinguent sous forme de plusieurs pathologies o les critres de

    constructions peuvent jouer un rle important dans la vulnrabilit du cadre bti face au

    risque du glissement de terrain.

    A partir de linventaire des diffrents mouvements de terrain reconnus dans le secteur dtude,

    une classification est tablie. Elle permet dvaluer le comportement du massif en term

    vitesse de propagation des diffrents alas qui sont : les chutes de blocs, les croulements, les

    glissements rocheux et les glissements de sols. Ces vitesses de propagation varient depuis des

    De ce qui a t dvelopp dans ce chapitre, il se dgage que les mouvements de terrain dans

    la mesure leurs caractres imprvisibles et violents reprsentent un danger pour la vie

    sur ce phnomne il ya deux

    types de mouvements bien distincts et qui sont les mouvements lents et les mouvements

    rapides. Ces dgts se distinguent sous forme de plusieurs pathologies o les critres de

    la vulnrabilit du cadre bti face au

    A partir de linventaire des diffrents mouvements de terrain reconnus dans le secteur dtude,

    une classification est tablie. Elle permet dvaluer le comportement du massif en termes de

    vitesse de propagation des diffrents alas qui sont : les chutes de blocs, les croulements, les

    glissements rocheux et les glissements de sols. Ces vitesses de propagation varient depuis des

  • Chapitre IV : Prsentation du site dtude Cap Aokas

    Chapitre IV : Prsentation du site dtude Cap Aokas

    IV.1-Introduction :

    Le golf de Bejaia est situ sous la latitude de 3646 Nord et compris entre 5

    longitude Est. Il est situ approximativement dans la partie centrale de la faade

    mditerranenne il se dveloppe douest en est entre le Cap Carbon et le Kef Ziama

    littoral montagneux est form par les falaises calcaires jurassiques du Cap Carbon, falaise

    calcaires de Cap Aokas, falaises calcaires de Melbou et par le massif

    dEl-Aouana (Jijel) lest.

    IV.2-Situation Gographique

    Les falaises calcaires du Cap Aokas sont situes sur le littoral mditerranen, 25 km de la

    ville de Bejaia, chef lieu de wilaya. Elles se trouvent sur l

    kilomtrique PK26 entre la rentre du village Tala Khaled et lentre ouest de la ville dAokas

    ( cot de lancien tunnel et de la grotte ferique). Ce massif montagneux domine vers le sud,

    la partie ctire de la rgion.

    Fig IV.1 :

    du site dtude Cap Aokas

    42

    : Prsentation du site dtude Cap Aokas

    Le golf de Bejaia est situ sous la latitude de 3646 Nord et compris entre 5

    longitude Est. Il est situ approximativement dans la partie centrale de la faade

    mditerranenne il se dveloppe douest en est entre le Cap Carbon et le Kef Ziama

    littoral montagneux est form par les falaises calcaires jurassiques du Cap Carbon, falaise

    calcaires de Cap Aokas, falaises calcaires de Melbou et par le massif volcanique miocne

    Situation Gographique :

    Les falaises calcaires du Cap Aokas sont situes sur le littoral mditerranen, 25 km de la

    ville de Bejaia, chef lieu de wilaya. Elles se trouvent sur le cot amont de la RN9 au point

    kilomtrique PK26 entre la rentre du village Tala Khaled et lentre ouest de la ville dAokas

    ( cot de lancien tunnel et de la grotte ferique). Ce massif montagneux domine vers le sud,

    : extrait de la Carte topographique de Bejaia.

    Le golf de Bejaia est situ sous la latitude de 3646 Nord et compris entre 502 et 536 de

    longitude Est. Il est situ approximativement dans la partie centrale de la faade

    mditerranenne il se dveloppe douest en est entre le Cap Carbon et le Kef Ziama (Jijel). Ce

    littoral montagneux est form par les falaises calcaires jurassiques du Cap Carbon, falaise

    volcanique miocne

    Les falaises calcaires du Cap Aokas sont situes sur le littoral mditerranen, 25 km de la

    e cot amont de la RN9 au point

    kilomtrique PK26 entre la rentre du village Tala Khaled et lentre ouest de la ville dAokas

    ( cot de lancien tunnel et de la grotte ferique). Ce massif montagneux domine vers le sud,

  • Chapitre IV : Prsentation du site dtude Cap Aokas

    43

    IV.3-Cadre gologique rgional :

    Les zones internes des Maghrbides disparaissent lOuest du djebel Gouraya et laissent

    place au domaine des Babors qui font partie des zones externes (D. Delga, 1971). Les Babors

    bordent sur une grande partie le golfe de Bejaia. Ce domaine fait suite au sud-ouest et au sud-

    est des formations de type flysch du crtac et du palogne. Cette zone est caractrise par

    sa complexit lithologique et structurale fait partie de la zone septentrionale de lorognie

    littorale nord Africain. Du nord au sud, leikine (1971), distingue deux grands domaines

    structuraux : [31], [32]

    IV.3.1-Un domaine septentrional ou Babors sensu stricto (s.s) :

    Divis par un contact tectonique majeur en deux ensembles principaux eux mme caills :

    Lunit Barbacha-Brek-Gouraya.

    Lunit Draa-El-Arba-Erragune.

    IV.3.2-Un domaine mridional ou subbaborien :

    Sorganise, selon D. Obert (1981), en plusieurs units tectoniques superposes dont les

    principales sont celles de Bni-Ourtilane et Djebel Babors. Ces diffrents domaines sont

    traverss suivant une direction globalement SW-NE par la valle de la Soummam, qui

    emprunte probablement un accident majeur. [33]

    IV.4-Place du secteur dtude dans lunit du Barbacha :

    Lunit de Barbacha, qui comprend le site dtude dans sa bordure littorale, couvre la plus

    grande partie du territoire dOued Amizour, mais elle se poursuit galement sur la partie NW

    du territoire de Ziama(Jijel) O elle semble disparaitre en mer partir du mridien passant par

    Oued Aguerioum. Sa limite mridionale se situe au contact de lunit Draa-El-Arba, mais

    localement lunit de Barbacha chevauche directement vers le SE, lunit des Beni Djemati-

    Beni Ourtilane. Elle constitue un arc dont laxe mridien passe par lextrmit occidentale du

    Draa el Haouch et dont la concavit est tourne approximativement vers le nord. (M. Leikine,

    1971). [32]

    Leikine (1969, 1971, 1974) ; Coutelle (1979), distinguent la srie stratigraphique suivante :

    Jurassique :

    Il est reprsent par des dpts de plate forme carbonate, surmonts par des sdiments plus

    profonds : calcaires silex et plites.

    Crtac :

    Deux facis caractristiques distinguent le Crtac :

  • Chapitre IV : Prsentation du site dtude Cap Aokas

    44

    - Un Crtac infrieur compos de calcaires plitiques, marnes conglomratiques et

    plites schisteuses rares lits de grs.

    - Un Crtac suprieur reprsent par des marnes et marno-calcaire, des conglomrats et

    du Triaces resdiment.

    Cnozoique :

    Il est reprsent par des calcaires et marnes en copeaux (Coutelle, 1980). [34]

    IV.5-Tectonique :

    La godynamique de la marge algrienne est guide par le jeu combin des accidents E-W

    WNW-ESE (li au dcoupage Afrique-Iberie) et des accidents transverses NNE-SSW NE-

    SW (hritage gondwanien) depuis le Trias jusqu lactuel. Le domaine tellien des Babors,

    difice tectonique complexe, est constitu dunits charries, pralablement plisses et

    cailles (Leikine, 1971 ; Coutelle, 1979 ; Obert, 1984). [32], [31], [34]

    Lvolution tectonique du domaine externe peut tre rsume comme suit :

    Ds le Crtac infrieur (fin du Nocomien), le domaine externe a subi une

    compression N-S NE-SW engendrant des plissements EW NW-SE. Cette

    dformation volue ensuite jusqu une phase paroxysmale ant-vraconnienne fini-

    albienne.

    Au Crtac suprieur, la rgion des Babors enregistre des plis NNE-SSW, NNW-SSE

    et NS indiquant des compressions ENE-WSW, ESE-WNW et EW.

    A lEcone et au Priabonien, dimportantes contraintes N-S vont provoquer lcaillage

    du domaine tellien. Cet caillage se fait du nord vers le sud, les formations dcolles

    vont ensuite glisser par gravit sur la pente de ldifice.

    Au dbut de lOligocne, la polarit orognique du domaine tellien qui tait N-S

    sinverse pour devenir S-N (Obert. 1984). Elle est marque dans les Babors par des

    caillages limits vergence Nord et des retrochariages locaux. Cest cette priode

    que se dposent les flyschs orogniques (flysch numidien, grso-micacs,

    Nummulitique.)

    A la fin de lOligocne, la polarit redevient N-S et ractive le glissement des superstructures

    vers le Sud. Cette activit continue durant le Nogne jusqu lmersion total du domaine

    tellien au Tortonien.

    IV.6-Sismicit :

    LAlgrie du Nord a connu plusieurs sismes historiques, dont certains taient dsastreux

    (1365, 1716, 1825, 1856, 1954, 1980 et 2003).

  • Chapitre IV : Prsentation du site dtude Cap Aokas

    45

    La rgion de Bejaa a enregistr plusieur sismes plus ou moins forts. De 1900 2015, 364

    secousses dune magnitude suprieur 3, dont 109 dune magnitude suprieur 4 et 27 5

    ont t recenses.

    Le sisme le plus connu est celui qui affect la rgion de Kherrata le 17 fvrier 1949 associ

    des ruptures de surfaces. Dautres point ont t touchs dans la rgion de Bejaia comme

    Seddouk (1954 et 1978), Tazmalt (1964), Djurdjura (1965), Sidi Aich (1975), Amizour

    (1981), Darguina (1977), Souk el Tnine (1982) et Bejaia (1977 et 1981).

    En 2006, un sisme dune magnitude de MW=5,6 sur lchelle de Richter a t localis par le

    centre de Recherche en Astronomie, Asrtophysique et Gophysique (CRAAG), dans la

    rgion de Laalam 1 km au nord du village de Kherrata. Son hypocentre est estim 7,7 km

    (CRAAG) et ses effets on t dsastreux. Plusieurs de ces sismes ont eu lieu en mer, ce qui

    suggre lexistence des failles actives le long de la marge sous-marine de la rgion.

    Le zoning sismique tabli par le Centre de Gnie Parasismique (CGS) en 1999 modifi et

    complt, suite au sisme de Boumerdas 2003, classe le massif des Babors, dont les falaises

    calcaires de Cap dAokas, dans la zone de moyenne sismicit (zone II a). De ce fait, le facteur

    sismique nest pas ngliger dans cette rgion compte tenu de la liaison troite qui existe

    entre lactivit sismique et la stabilit du massif.

    Le site a galement fait lobjet dune classification en fonction de sa nature gologique et des

    proprits mcaniques qui le distinguent. Il est class dans la catgorie SI (site rocheux)

    caractris par une vitesse moyenne de cisaillement de Vs > 800 m/s

    IV.7-Gomorphologie de la zone dtude :

    Dans la zone dtude, la tectonique et les formations quaternaires contrlent grossirement, et

    pour lessentiel, la morphognse littorale de la zone. Elle sexprime par la prsence des

    falaises plus ou moins leves prsentes par lavancement de la barrire montagneuse vers la

    mer et lexistence de grandes et belles plages ouvertes.

    Les falaises :

    Deux types de falaise peuvent tre mis en vidence : la falaise dveloppe dans des calcaires

    dolomitiques durs et les falaises tailles dans les formations conglomratique. Elles sont vives

    et constamment rodes sous les effets climatiques, caractrises par une dnivele plus ou

    moins importante et un talus sinueux. Elles sont constitues de bas en haut dun :

    Substratum calcaire.

    Poudingue de gros blocs ciments par un ciment par un ciment calcaire et argileux.

    Dpt de pente constitu dlments htrognes, htromtriques consolids par

    endroits.

  • Chapitre IV : Prsentation du site dtude Cap Aokas

    Une terrasse marine graveleuse constitue de galet de calcaire aplatis arrondis,

    gnralement bien cimentes, parfois en

    Sol peu volu dune paisseur faible de texture limino

    galets. Ce sol forme la couche

    Les plages :

    Les plages autour des falaises du m

    sont caractrises par des pentes faibles (moins de 2%), des altitudes qui varient entre 0 et 5

    m et des largeurs trs variables puis samincissent ds quon atteint les abords des falaises du

    massif montagneux dAokas.

    IV.8- Gologie Locale :

    Le lev gologique dtaill, ralis le long des falaises calcaires dAokas et sa transcription

    sous forme de documents graphiques tels que les cartes, coupes, constitue un outil

    fondamental et prioritaire qui permet de parvenir une interprtation plus complte des

    problmes gologiques existants. A partir des observation

    gologique ralis ; on a distingu la srie stratigraphique suivante

    Fig IV.2

    IV.8.1- Les calcaires dolomitiques du jurassique infrieur

    Ils sont attribus au Jurassique infrieur (M.Leikine, 1971). Ces calcaires dolomitiques durs,

    de couleur gris sombre et patine brune constituent lossature de la barrire montagneuse. Ils

    du site dtude Cap Aokas

    46

    Une terrasse marine graveleuse constitue de galet de calcaire aplatis arrondis,

    alement bien cimentes, parfois en alternance avec les colluvions.

    Sol peu volu dune paisseur faible de texture limino-argileuse admettant quelques

    galets. Ce sol forme la couche suprieure des falaises.

    Les plages autour des falaises du massif calcaire dAokas ont une tendance slargir.

    caractrises par des pentes faibles (moins de 2%), des altitudes qui varient entre 0 et 5

    m et des largeurs trs variables puis samincissent ds quon atteint les abords des falaises du

    Le lev gologique dtaill, ralis le long des falaises calcaires dAokas et sa transcription

    sous forme de documents graphiques tels que les cartes, coupes, constitue un outil

    qui permet de parvenir une interprtation plus complte des

    problmes gologiques existants. A partir des observations effectues sur le terrain et le lev

    ; on a distingu la srie stratigraphique suivante :

    Fig IV.2 : La carte gologique du massif Aokas.

    Les calcaires dolomitiques du jurassique infrieur :

    Ils sont attribus au Jurassique infrieur (M.Leikine, 1971). Ces calcaires dolomitiques durs,

    de couleur gris sombre et patine brune constituent lossature de la barrire montagneuse. Ils

    Une terrasse marine graveleuse constitue de galet de calcaire aplatis arrondis,

    rnance avec les colluvions.

    argileuse admettant quelques

    assif calcaire dAokas ont une tendance slargir. Elles

    caractrises par des pentes faibles (moins de 2%), des altitudes qui varient entre 0 et 5

    m et des largeurs trs variables puis samincissent ds quon atteint les abords des falaises du

    Le lev gologique dtaill, ralis le long des falaises calcaires dAokas et sa transcription

    sous forme de documents graphiques tels que les cartes, coupes, constitue un outil

    qui permet de parvenir une interprtation plus complte des

    effectues sur le terrain et le lev

    Ils sont attribus au Jurassique infrieur (M.Leikine, 1971). Ces calcaires dolomitiques durs,

    de couleur gris sombre et patine brune constituent lossature de la barrire montagneuse. Ils

  • Chapitre IV : Prsentation du site dtude Cap Aokas

    47

    sont rarement stratifis. Les plans de stratification sont observs sur le talus amont de

    lancienne RN09 et lentre du village Tala Khaled ils ont des directions allant de N050

    N060 et des pendages allant de 70 la verticale et sont parfois souligns au niveau de leurs

    interfaces par des joints stylolitiques. La plupart des affleurements montre une intense

    dformation qui sxprime par des fractures plus au moins fermes tapisses de calcite et de

    dpt doxydes de fer. [32]

    IV.8.2-Les calcaires brchiques intra-formationnels :

    Au niveau de lancien tunnel et du piton rocheux limitrophe (EX RN9), un facies

    calcarobrchique assez homogne et finement ciment sintercale dans les calcaires massifs

    gris-sombres. Ces calcaires grain fins montrent des structures lamellaires soulignes par des

    nuances de la couleur grise ils correspondent probablement une zone de faille trs fracture

    cette zone est rencontre linterieur du tunnel rcent au moment de percement.

    IV.8.3-Les marno-calcaire plitiques dage crtac infrieur :

    Ils naffleurent que trs localement sur le talus amont du trac ancien de la RN09 environ

    150 m au Sud du tunnel ancien, Ils sont masqus en grande partie par une unit de calcaire

    jurassique chevauchante. Ils ont finement lits se dbitent en plaquettes dpaisseur

    millimtrique et sont daspect satin ce facies se rapproche des units telliennes allochtones

    crtaces qui sont dans la chaine des Babors

    IV.8.4-Les colluvions grossires quaternaires :

    Ces formations apparaissent partir de lentre du village Tala Khaled jusqu lentre Ouest

    de lancien tunnel de la RN9 actuelle.

    Les dpts de pente : Sont dpaisseur variable qui masque par endroits les talus

    abrupts du calcaire massif. Ces colluvions sont de nature htrogne et htromtrique

    ciment calcaire et argileux. Ils sont gnralement recouvertes par la vgtation de

    type maquis offrent une bonne qualit daffleurement lamont de lancienne route et

    lentre du village Tala Khaled.

    Les brches calcaires : sont dpaisseur importante lentre du village Tala Khaled.

    Elles sont formes dlments htromtriques ciment calcaire lamont de

    lancienne RN 9, ces brches montrent un affleurement ciment argileux. A

    laffleurement on note la prsence de cavits karstiques vides et combles par des

    colluvions grossires qui sont constitues dlment htromtriques anguleux et assez

    bien ciments.

  • Chapitre IV : Prsentation du site dtude Cap Aokas

    48

    IV.8.5-Les terrasses graveleuses marines :

    Elles sont constitues de galets de calcaires aplatis et arrondis de 2 10 cm de diamtre,

    gnralement bien ciments on les observe en plaquage le long de lperon rocheux qui

    domine la mer et sur les talus abrupts une altitude comprise entre 5 et 20 m par apport au

    niveau de la mer, parfois ces terrasses se trouvent en alternance avec les colluvions dont elles

    sont contemporaines.

    Des dbris de fossiles tmoignent de leur origine marine. Les terrasses les plus leves et les

    plus anciennes sont localises a environ 10 m du niveau marin actuel.

  • Chapitre V : Problmes engendrs par ce massif rocheux

    49

    Chapitre V : Problmes engendrs par ce massif rocheux

    V.1-Historiques des mouvements gravitaires falaise de Cap Aokas :

    V.1.1-Eboulement de Cap Aokas en 2005 :

    La route nationale N9 qui longe le rivage marin est taille au pied de ces falaises suivant des

    pentes de talus trs fortes qui se dveloppent sur plusieurs dizaines de mtres de hauteur. En

    mai 2005, un croulement spectaculaire dune falaise rocheuse de Cap Aokas sest produit sur

    la route nationale N lentre de la ville ctire dAokas. La surface dgage par

    lcroulement corresponde un plan de fracture de direction N100 et dinclinaison 60 70

    dans le sens du talus dinstabilit. Ce plan a t recoup lors des terrassements de la nouvelle

    RN9 ce qui a compromis sa stabilit par suppression de bute de pied. Cet croulement a

    mobilis quelques 20 30000 m de matriaux rocheux dont les blocs crouls sont de

    diffrentes tailles et les plus gros dpassent 100 m

    Fig V.1 : Ecroulement de la falaise rocheuse en 2005. [35]

    V.1.2-Eboulement davril 2014 :

    En avril 2014 un nouvel boulement dun volume estim entre 10 m et 180 m sest produit

    au niveau du front dattaque de lancienne carrire situ en amont de lancienne RN9

    lentre du village Tala Khaled.

  • Chapitre V : Problmes engendrs par ce massif rocheux

    50

    Le plan de cet boulement rcent correspond au plan de stratification de directions N050

    N060 et de pendage de 70NW.

    V.1.3-Eboulement de fvrier 2015 :

    Rcemment en fvrier 2015, sept personnes ont t tues et 20 autres blesses dans un

    boulement rocheux prs du tunnel de Cap Aokas ( 500 m de la rentrs ouest) au PK26 de la

    RN 9 lEst de Bejaia.

    Fig V.2 : Dgts causs par lboulement de fvrier 2015.

    V.2-Causes possibles :

    V.2.1-Analyse de la fracturation de la zone dtude :

    Le massif calcaire dAokas est affect par deux types de discontinuits, la premire dorigine

    sdimentaire (joints de stratification) et la deuxime lie la tectonique. Ces discontinuits

    provoquent le dcoupage du massif en une srie de blocs au moins imbriqus et relis entre

    eux.

    V.2.2-Les joints de stratification :

    La stratification est trs rarement visible sur le terrain. Celle observes lamont de

    lancienne RN9 (entre du village Tala Khaled) et au voisinage du tunnel de la RN9 actuelle

  • Chapitre V : Problmes engendrs par ce massif rocheux

    51

    suggre une structure densemble monoclinale. Les plans de stratification sont ferms

    rugueux et parfois remplis dargiles. Ils sont le sige de dveloppement de stylolites et de

    dtachement des didres.

    Fig V.3 : Plan de stratification lancienne route RN9

    V.2.3-Les discontinuits lies la tectonique :

    Dans cette tude lanalyse de la fracturation est base sur les observations effectues sur

    terrain et lexploitation des documents cartographiques existants. Cette rgion est proche dun

    accident rgional de direction NE-SW (obert, 1981) passant environ 25 km de lEst de la

    zone. Le massif calcaire dAokas est affect par une faille majeure verticale, submridienne

    (N010) valeur dcrochante snestre observe sur le talus amont de lancienne route. Le

    prolongement de cette faille vers le nord concide avec la paroi de la falaise verticale trs

    haute qui dlimite les deux tunnels routiers leur entre Est. Elle est caractrise par une zone

    de brche paisse de plusieurs mtres, qui chevauche des terrains marneux plitiques

    daffinit tellienne (nappe de charriages).

    Des failles mineures sont rparties en deux familles dont la premire correspond des failles

    dcrochantes snestres de direction N010 N040 avec un pendage subvertical. Cette famille

    sinterrompe au contact de la faille majeure (submridienne).

  • Chapitre V : Problmes engendrs par ce massif rocheux

    52

    Ces failles ont rejou en failles deffondrement suivant leurs plans et donnent naissance des

    glissements vers le Nord et Nord-Ouest. La deuxime famille est le rsultat des contraintes N-

    S qui ont provoqu lcaillage du domaine tellien. Il sagit de failles deffondrement de

    direction N120 N145, dont le sens du glissement est vers le cot Nord et Nord-est.

    V.2.4-Karstification :

    Les falaises calcaires du massif montagneux dAokas sont connues par lexistence de

    nombreuses cavits de dissolution de taille trs variable. Le meilleur exemple tant les

    grottes feriques contiges lancien tunnel routier. Cette karstification est en relation avec

    la fracturation du massif, la prsence de galets rouls dans les cavits indique quelles taient

    en contact avec le niveau marin durant le Quaternaire.

    Fig V.4 : Karstification prs de la route RN9 (Partie Est du massif).

    V.2.5-Hydro-climatologie et Hydrogologie :

    Selon une tude climatique, Bejaia occupe ltage bioclimatique sub-humide hiver chaud.

    Le climat de la rgion est de type mditerranen. Il se caractrise par deux saisons bien

    distinctes : une saison humide et une saison sche.

    La rgion de Bejaia est lune des rgions les plus pluvieuses dAlgrie avec une pluviomtrie

    moyenne avoisinant les 900 mm/an avec une rpartition trs ingale des pluies durant le cycle

  • Chapitre V : Problmes engendrs par ce massif rocheux

    53

    annuel. Les variations de la temprature sont aussi assez graduelles au cours de lanne. Cette

    variation sexplique par leffet rgulateur de la mer et du couvert vgtal.

    Aucune venue deau le long des falaises na t observe sur site. Cependant lexistence de

    dpts ferrugineux qui tapissent les parois de certaines fractures et leur remplissage par des

    argiles indique que ces dernires sont traverses par leau pendant les saisons pluviales.

    La fracturation et la Karstification confrent au massif calcaire une permabilit suffisante

    pour linfiltration et laccumulation deaux souterraines. Nous avons observ lors des jours de

    pluie des suintements deau provenant du plafond des falaises situes en amont de lancienne

    RN9

    V.3-Conclusion :

    Dans lunit du Barbacha, les montagnes sont caractrises par des altitudes leves et des

    pentes trs importantes. Au Nord, dans la rgion dAokas, le massif ctier des Babors est

    constitu de calcaire jurassique qui montre une intense dformation qui sexprime par des

    fractures plus au moins importante.

    La route nationale N9 qui longe le rivage marin, est taille au pied de ce massif suivant des

    pentes de talus trs fortes qui se dveloppent sur plusieurs dizaines de mtres de hauteur. Le

    long de ces falaises calcaires, de nombreuses cavits de tailles variables sont connues. Le

    meilleur exemple tant les grottes feriques contiges lancien tunnel routier. Cette

    Karstification est en relation avec la fracturation du massif. On les trouve depuis la rentre du

    village Tala Khaled jusqu lcroulement du mai 2005. Elles sont combles par des brches

    ou des dpts de pente.

    Les phnomnes : chute de pierre, boulement et croulement sont le type le plus

    frquemment rencontr le long de ces falaises. Ils se produisent par divers mcanismes de

    rupture (basculement, rupture de pied, glissement banc sur banc) partir des falaises,

    descarpement rocheux (calcaire massif et brche) ou de formations meubles bloc

    (colluvions).

    Deux natures dalas sont reprsentes, les boulements de grandes masses, tels que survenus

    le 9 mai 2005 lentre ouest du tunnel dAokas, en avril 2014 dans le talus amont de

    lancienne carrire et en fvrier 2015 1 km de lentre ouest du tunnel Aokas, et les chutes

    de blocs. Les observations sur site montrent clairement lexistence de cet ala.

    Ces chutes de blocs provoquent des glissements de terrain qui sont dus linstabilit de la

    pente de la falaise donc on fait face deux problmes majeurs qui sont les chutes de blocs et

    les glissements de terrain engendrs par ces chutes

  • Chapitre V : Problmes engendrs par ce massif rocheux

    54

    Les solutions du premier problme est ralises par lentreprise CAN Algrie quon va les

    prsent dans le chapitre suivant. Tendis que le deuxime problme qui est les glissements de

    terrain on va ltudier dans le dernier chapitre.

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    55

    Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements de la falaise

    Cap Aokas

    VI.1-Introduction :

    Dans ce chapitre on va prsenter les diffrents ouvrages adquats raliss par lentreprise

    CAN Algrie pour la protection de la route contre les chutes de blocs, les tudes faites par

    IMSRN (ingnierie des mouvements de sol et des risques naturels) sont bases sur la

    trajectographie des blocs, il faut que ces ouvrages :

    Puissent prendre en compte des blocs de 40 m,

    Ramnent le niveau de risque rsiduel aprs travaux sur la chausse faible (contre

    moyen avec le dispositif d'crans seuls).

    Il a t dcid de mettre en uvre la solution n3 de l'tude prliminaire, savoir ''crans +

    merlon''.

    VI.2-Nature et position des ouvrages de protection :

    Les ouvrages de protections retenus sont constitus par une srie d'crans pare-blocs repartis

    sur 3 niveaux de faon identique. L'cran le plus proche de la route (EC5) est remplac par un

    merlon, encastr dans la falaise cot Bejaia. Le dispositif se compose donc :

    D'crans pare-blocs de moyenne capacit (3000 KJ) nots EC1 EC4 positionns en

    partie haute et mdiane de versant, c'est--dire en amont et en aval de l'ancienne

    Route Nationale. Voir lannexe 2.

    D'un merlon en enrochement l'aval le long de la route (longueur 100 m).

    Des nappes de grillages pendues positionner sur la falaise de conglomrats en

    bordure de route en direction de Bejaia.

    Des travaux de purges de mise en scurit. Les ouvrages de type crans sont

    positionns sur l'extrait de MNT ci-dessous. A noter que par rapport l'tude

    prliminaire, l'cran EC3 a t remont en amont de l'ancienne Route Nationale pour

    conserver le passage (sur demande de la DTP).

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    Fig VI.1 :

    Fig VI.2 : Localisation des crans EC1 EC4 et du merlon (vue depuis le sommet de paroi)

    t contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    56

    : positionnement des ouvrages de protection.

    Localisation des crans EC1 EC4 et du merlon (vue depuis le sommet de paroi)

    t contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    Localisation des crans EC1 EC4 et du merlon (vue depuis le sommet de paroi).

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    57

    Fig VI.3 : cran EC2 et EC3 respectivement.

    Fig VI.4 : positionnement des crans EC1 EC2 EC3.

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    58

    Fig VI.5: positionnement de lcran EC4.

    VI.3-Donnes topographiques :

    Le MNT support de la trajectographie 3D est issu dun relev LIDAR (SCAN LASER 3D)

    terrestre effectu en fvrier 2015 par le cabinet dtude topographique Topo Consult situ

    Alger. Le format utilis est un nuage de points en coordonnes XYZ qui est traduit en MNT

    (modle numrique de terrain) par le logiciel de trajectographie KAYASS. Ce relev permet

    dobtenir un modle trs prcis (de lordre du cm), cependant, pour des raisons de

    fonctionnement du logiciel de trajectographie, la prcision t limite 50 cm en altitude et

    en planimtrie.

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    (a)

    Fig VI.6 : (a) courbe de niveau tous les 0.5m (b) modlisation de la falaise (MNT) (c) Leica

    Scan station P20 scanner laser Ultra

    VI.4-Calculs de trajectographie

    VI.4.1-Hypothse de base :

    La modlisation concerne des

    assimils des sphres rigides chutant individuellement sans interactions entre

    Conformment aux observations de terrain, le volume des blocs pris en compte dans les

    modlisations varie alatoirement

    1 et 4 m.

    10 et 40 m pour le merlon.

    t contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    59

    (b)

    (c)

    courbe de niveau tous les 0.5m (b) modlisation de la falaise (MNT) (c) Leica

    Scan station P20 scanner laser Ultra-rapide.

    Calculs de trajectographie :

    concerne des vnements de type chutes de blocs isoles

    rigides chutant individuellement sans interactions entre

    aux observations de terrain, le volume des blocs pris en compte dans les

    alatoirement entre :

    pour le merlon.

    t contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    courbe de niveau tous les 0.5m (b) modlisation de la falaise (MNT) (c) Leica

    chutes de blocs isoles . Les blocs sont

    rigides chutant individuellement sans interactions entre-elles.

    aux observations de terrain, le volume des blocs pris en compte dans les

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    60

    Les hauteurs indiques correspondent au centre dinertie du bloc, auquel on pourra rajouter le

    rayon pour avoir la hauteur dapplication du bloc sur un ouvrage (Rayon d'un bloc de 4 m=

    1m, un bloc de 40 m = 2,10 m).

    Le nombre de trajectoires modlises est de 100 000.

    Le logiciel KAYASS 3D peut simuler des chutes de blocs en trois dimensions sur la base dun

    modle numrique de terrain ralis partir dun programme fonctionnant par numrisation

    de cartes topographiques rsolution fine (chelle de 1/500e a 1/1000e) ou utilisation d'un

    support type MNT ralis par photogrammtrie ou lidar. Le modle obtenu est complt par

    des observations de terrain.

    Ce logiciel est utilis pour tudier le comportement de blocs dans un versant gomtrie

    complexe (talweg, peron et contre pentes...). Il dtermine la rpartition spatiale dune grande

    quantit de blocs dont les zones de dpart peuvent tre rparties ponctuellement ou sur

    lensemble dune ligne de crte. Le calcul permet de positionner prcisment tous les points

    darrt des blocs sur un versant ou en pied de celui-ci ainsi que de quantifier leur rpartition.

    Pour le positionnement de protections pare-blocs, le modle value le risque de

    franchissement latral douvrages (crans, merlons...) par des blocs animes de trajectoires

    curvilignes. Le dimensionnement de la longueur au sol de louvrage pourra donc tre prcis

    par ce programme. On notera que le logiciel restitue le support topographique utilis,

    permettant ainsi une grande prcision quant au positionnement de protections.

    Ltude du comportement de blocs au voisinage dun peron ou circulant dans un talweg du

    versant est aussi une application directe de ce programme (risque de franchissement ou au

    contraire tude du rle protecteur dun peron du versant). Enfin, par interpolation des points

    darrt des trajectoires extrmes des blocs, le logiciel est un auxiliaire prcieux pour la

    ralisation de cartographie de risques pour "lalea chutes de blocs".

    VI.4.2-Ala de propagation :

    Pour ce rapport, la dtermination du risque sera calque (par soucis de simplification) sur la

    notion dala de propagation. Ce dernier est bas sur un comptage des trajectoires avec un

    rapport entre le nombre de blocs au dpart en sommet de versant et le nombre de trajectoires

    atteignant l'enjeu (ici la RN09). Pour la qualification du risque une fois les ouvrages neufs

    envisags raliss, on parlera de risque rsiduel sur les enjeux aprs travaux.

    L'alea de propagation sera dtermin suivant la grille suivante en considrant un calcul

    suivant 100 000 trajectoires :

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    61

    Tableau VI.1 : les alas de propagation par trajectographie.

    Ala de propagation par trajectographie

    Trs faible Inferieur 1 bloc sur 100 000 - Soit inferieur 0,001%

    Faible De 1 bloc sur 10 000 1 bloc sur 100 000 - Soit de 0,01% 0,001%

    Moyen De 1 bloc sur 100 1 bloc sur 10 000 - Soit de 1% 0,01%

    Elev De 1 bloc sur 100 8 blocs sur 10 - Soit de 1% 80%

    Trs lev Soit suprieur a 80 %

    Lalea de propagation caractrise la probabilit datteinte de lenjeu lors de la propagation des

    lments rocheux. Il tient compte de la topographie du site et de la proximit de lenjeu par

    rapport la zone de dpart de blocs.

    La dfinition des zones dalea par trajectographie est valable pour des trajectoires ponctuelles

    (bloc isole dont la propagation est indpendante dautres blocs = pas de contact ni

    dinteractions entre les blocs). Cette dfinition des alas de propagation ne prend pas

    usuellement en compte les phnomnes dboulements en masse qui modifient les conditions

    de propagation des blocs.

    VI.4.3-Nature des sols :

    La nature des sols utiliss pour les modlisations est prsente dans la figure ci-dessous :

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    VI.4.4-Gomtrie du merlon

    Le merlon sera ralis en enrochements btonns. Reprenant un profil pyramidal tronque, sa

    hauteur a t optimise en fonction

    Bejaia, ou la fosse de l'ouvrage ncessitera un encastrement dans le

    paroi cloue. La longueur du merlon sera de 100 m et sa hauteur totale d'interception sera de 7

    m.

    t contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    62

    Fig VI.7 : Nature des sols

    Gomtrie du merlon :

    Le merlon sera ralis en enrochements btonns. Reprenant un profil pyramidal tronque, sa

    hauteur a t optimise en fonction des contraintes gotechniques de ralisation, surtout cot

    Bejaia, ou la fosse de l'ouvrage ncessitera un encastrement dans le talus soutenu par une

    La longueur du merlon sera de 100 m et sa hauteur totale d'interception sera de 7

    t contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    Le merlon sera ralis en enrochements btonns. Reprenant un profil pyramidal tronque, sa

    ralisation, surtout cot

    talus soutenu par une

    La longueur du merlon sera de 100 m et sa hauteur totale d'interception sera de 7

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    63

    Fig VI.8 : Gomtrie du merlon cot Aokas.

    Fig VI.9 : Gomtrie du merlon cot Bejaia.

    VI.4.5-Points de dpart des trajectoires :

    Par rapport au travail prcdent, il a t introduit une nouvelle zone de dpart de trajectoires.

    La zone de dpart note ''dpart 1'' correspond l'boulement de fvrier 2015. En plus de cette

    dernire, la zone de dpart note ''dpart 2'' correspond des blocs instables reprs sur une

    arte lors des reconnaissances de terrain. Bien que situe en limite de zone d'tude,

    l'introduction de cette deuxime zone de dpart dans le calcul permet d'une part de recentrer le

    flux de trajectoires vers le merlon et d'augmenter sa mobilisation par rapport aux crans.

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    D'autre part, la zone d'tude est mieux couverte, en envisageant deux cas de

    propagation diffrents, plutt qu'un unique dpart conforme

    remarquera que les 100 000 trajectoires sont galement

    dpart.

    Fig VI.10

    VI.4.6- Zones de mesures :

    Les mesures statistiques dcrites ci

    au merlon, positionns ci-dessous

    t contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    64

    D'autre part, la zone d'tude est mieux couverte, en envisageant deux cas de

    t qu'un unique dpart conforme celui de fvrier 2015.

    remarquera que les 100 000 trajectoires sont galement rparties entre les deux zones de

    Fig VI.10 : Les zones de dpart de trajectoire.

    crites ci-aprs correspondent la position des crans EC1 a EC4 et

    dessous sur une vue en plan.

    t contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    D'autre part, la zone d'tude est mieux couverte, en envisageant deux cas de figure de

    celui de fvrier 2015. On

    parties entre les deux zones de

    osition des crans EC1 a EC4 et

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    65

    Fig VI.11 : Les zones de mesures.

    VI.5-Rsultats :

    VI.5.1-Ala de propagation avant travaux :

    Le calcul a t ralis en indice A avec 100 000 trajectoires pour des blocs de 1 4 m. Il

    s'agissait de dfinir l'ala de propagation sur la route avant travaux.

    Les rsultats du calcul obtenus sont les suivants :

    Pourcentage de blocs atteignant l'ancienne Route Nationale : 98%,

    Pourcentage de blocs dpassants l'ancienne Route Nationale : 65%,

    Pourcentage de blocs atteignant la chausse : 14%.

    Conformment notre grille d'alea, l'ala de propagation actuel sur la route est qualifi de trs

    lev. Cette situation confirme la ncessit de maintenir les restrictions de circulation

    actuelles.

    VI.5.2-Dtermination de lala de propagation rsiduel :

    La modlisation est reprise en implantant le dispositif d'crans prvus et le merlon. Les

    hauteurs nominales des crans ont t choisies en fonction des hauteurs maximales existantes

    disponibles chez les diffrents fournisseurs pour des crans de capacit 3000 KJ, compte tenu

    des difficults de pose en terrains escarps.

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    Fig VI.12 : Reprsentation d'une slection de 1000 trajectoires avec le dispositif d'crans en

    t contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    66

    d'une slection de 1000 trajectoires avec le dispositif d'crans en

    place et le merlon.

    t contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    d'une slection de 1000 trajectoires avec le dispositif d'crans en

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    Fig VI.13 : Les points darrt des trajectoires pour 100

    Fig VI.14

    t contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    67

    Les points darrt des trajectoires pour 100 000 trajectoires modlises.

    Fig VI.14 : un cas de franchissement du merlon.

    t contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    000 trajectoires modlises.

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    68

    Les principaux rsultats obtenus par comptage au niveau des diffrents crans et du merlon

    sont prsents ci-dessous :

    Tableau VI.2 : Les rsultats obtenus par comptage.

    Ecran Capacit

    (KJ)

    Hauteur

    nominale (m)

    Nombre de

    blocs

    atteignant la

    protection/100

    000

    Nombre de

    blocs >

    hauteur

    nominale

    Nombre de

    blocs > 3000

    Kj

    EC1 3000 6 36 315 3212 3271

    EC2 3000 6 35 347 2801 1114

    EC3 3000 6 4020 353 265

    EC4 3000 6 184 0 0

    Merlon >10 000 7 8683 8 0

    Le dispositif montre que le nombre de trajectoires franchisant le merlon et atteignant la route

    est au total de 8 / 100 000.

    La probabilit d'atteinte de la chausse est donc de 0,008 %. D'aprs la grille du tableau VI.2,

    l'ala de propagation rsiduel aprs est qualifi de faible (contre trs lev actuellement cest-

    -dire sans protection et moyen avec la pose dcran EC5).

    Ce rsultat est obtenu avec des blocs se propageant avec des volumes compris entre 1 et 4 m.

    Il s'agit ici du cas courant et le plus envisageable, surtout en cas de chute de bloc isol.

    VI.5.3-Cas de blocs de 40 m :

    La prise en compte des blocs de 40 m par les ouvrages envisags ici est dsormais possible

    par la prsence du merlon. En effet, seul un ouvrage de cette catgorie peut intercepter des

    blocs avoisinants les 40 m. Si ce volume peut tre considr comme exceptionnel sur le site

    d'Aokas, en cas de nouvel vnement, il n'est pas exclure que des volumes suprieurs 4 m

    puissent mobiliser les ouvrages prvus.

    Pour des blocs plus importants, compris dans la gamme 5 40 m, les crans seront

    probablement inoprants, surtout en cas de chutes simultanes de plusieurs blocs. Ce cas est

    envisager si des trajectoires se dvient majoritairement vers la droite (en regardant le versant).

    Par contre, la quasi-totalit des trajectoires qui aboutira dans le merlon, quelque soit le

    volume, sera stoppe (hormis une faible proportion value moins de 0,01 %).

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    69

    La modlisation reprise depuis la zone de dpart n2 montre que le merlon peut tre atteint

    avec des vitesses a l'impact avoisinant les 20 m/s. L'nergie dgage l'impact pour des blocs

    de 5 40 m peut varier entre 10 000 KJ et 30 000 KJ, avec un pic de probabilit situ

    25000 KJ (voir graphe ci-dessous). La vrification de la rsistance l'impact du merlon en

    enrochements fera l'objet d'une modlisation spcifique.

    Fig VI.15 : Rpartition cumule des nergies maximums observes lors de la chute de

    100 000 blocs sur une vue en plan. La ligne reprsentant la position du parement amont du

    merlon n'est pas sollicite au del de 25 000 KJ.

  • Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements rocheux de la falaise Cap Aokas

    70

    VI.6-Conclusion :

    Daprs ltude prliminaire, lentreprise CAN Algrie mis en uvre des crans par-blocs et

    un merlon pour protger la route RN09 contre ces chutes de blocs. Les crans par-blocs pour

    maintenir les blocs, en cas de blocs suprieur 40 m ces crans deviennent inoprants face

    une telle masse et cest la que vient le rle du merlon qui est non seulement bti pour contenir

    les chutes du deuxime dpart mais aussi pour ce cas spcial.

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    71

    Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    VII.1-Introduction :

    Le principal objectif de ltude des discontinuits, notamment des diaclases et des plans de

    stratification, ainsi que leurs caractristiques est de dfinir les paramtres ncessaires une

    valuation de la stabilit des talus. Le calcule du RMR et RQD ainsi que SMR est ncessaire

    pour caractriser et classifier le massif rocheux bas sur ltude primaire qui est ltude des

    discontinuits. Les donnes rcoltes au niveau des affleurements rocheux permettent de

    rpondre aux questions suivantes :

    Quelle est la comptence et la massivit de la masse rocheuse ?

    Observer des ensembles de discontinuits majeurs et comment affecteront-ils la

    stabilit des talus ?

    La densit de la fracture est-elle homogne ou observer des zones de fissure plus

    discrtes ?

    Sur la base des donnes de structure oriente et des proprits de la masse rocheuse,

    quelles orientations dexploitation sont susceptibles dtre stable ou, linverse,

    instables ?

    VII.2-Etude des discontinuits :

    Lacquisition de donnes lies aux discontinuits amliorera linterprtation et la

    comprhension de la structure et des conditions gotechniques de la masse rocheuse ; cette

    activit est donc fondamentale la planification des travaux dexcavation.

    Pour obtenir les donnes quon va les voir aprs on a utilis :

    Deux boussoles gologiques ;

    GPS et autres appareils de mesure/localisation ;

    Une rgle pliante ;

    Un appareil photo ;

    Un marteau ;

    Un cordeau ;

    Des sacs chantillons.

    VII.2.1-Description des discontinuits et des affleurements :

    Les proprits des ensembles de diaclases et autres discontinuits observs au niveau de

    laffleurement doivent tre dcrites suivant les procdures suivantes. Pour chaque

    affleurement, un rapport de cartographie et de sondage distinct doit tre rempli. Cette rubrique

    reprend lensemble des proprits et paramtres importants intgrer au rapport.

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    72

    VII.2.1.1- information en en-tte :

    On note les paramtres suivants sur le rapport de sondage :

    Date

    Coordonnes de laffleurement

    VII.2.1.2- caractristiques rocheuse :

    Les caractristiques de la masse rocheuse de laffleurement. Dcrive le principal type de

    roche, le degr daltration, les caractristiques de la stratification et estimez la rsistance de

    la roche. Le rapport doit reprendre le/les

    Type de roche on note les principaux types de roches observes dans

    laffleurement. en Utilisant les options donnes.

    Caractristiques de la stratification rocheuse on fait la distinction entre :

    o Massivit (pas de stratification), stratification irrgulire, stratification

    rgulire et ondulation.

    On estime la rsistance de la roche conformment au tableau VII.1

    Degr daltration de la roche suivant la classification du tableau VII.2

    Tableau VII.1: Critre destimation de la rsistance de la roche

    Degr Terme Critre dvaluation Exemples

    R6 Extrmement

    Rsistante

    Le marteau de gologue ne fait

    qubrcher lchantillon

    Basalte, diabase, gneiss,

    granite, quartzite frais

    R5 Trs

    rsistante

    Lchantillon doit recevoir de

    nombreux coups de marteau de

    gologue avant de se fracturer

    Amphibolite, grs, basalte,

    gabbro, gneiss, granodiorite,

    calcaire, marbre, rhyolite, tuf

    R4 Rsistante Lchantillon doit recevoir plus

    dun coup de marteau de

    gologue avant de se fracturer

    Calcaire, marbre, phyllite,

    grs, schiste mtamorphique,

    schiste sdimentaire, grs fin

    R3 Moyennement

    Rsistante

    Lchantillon ne peut tre rafl

    ou pel avec un canif, mais peut

    tre fractur dun seul coup de

    marteau de gologue

    Argilite, charbon, bton,

    schiste mtamorphique, schiste

    sdimentaire, grs fin

    R2 Friable Lchantillon ne peut tre que

    difficilement caill avec un

    canif ; ralisation dune marque

    Craie, halite, potasse

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    73

    superficielle en le frappant dun

    coup sec avec la pointe dun

    marteau de gologue

    R1 Trs friable Lchantillon seffrite sil est

    frapp dun coup sec avec la

    pointe dun marteau de

    gologue ; il peut tre caill

    laide dun canif

    Roche extrmement altre/

    dgrade

    R0 Extrmement

    Friable

    Lchantillon se marque sous la

    pression de longle

    Salbande rigide

    Tableau VII.2 : degrs daltration de la roche

    Degr Terme Description

    I Fraiche Aucun signe daltration du matriau rocheux. Lgre

    dcoloration au niveau des principales surfaces de

    discontinuit.

    II Lgrement altre La dcoloration indique une altration du matriau rocheux

    et une discontinuit de sa surface. Lensemble du matriau

    rocheux peut tre dcolor par laltration et donc tre un

    peu plus fragile que la normale.

    III Modrment altre Moins de la moiti du matriau rocheux sest dcompos

    et/ou dsagrg en sol rsiduel. Prsence de roche fraiche ou

    dcolore en continu ou en boules.

    IV Trs altre Plus de la moitie du matriau rocheux sest dcompos et/ou

    dsagrg en sol rsiduel. Prsence de roche fraiche ou

    dcolore de faon discontinue ou en boules

    V Compltement

    altre

    Lensemble du matriau rocheux sest dcompos et/ou

    dsagrg en sol rsiduel. La structure initiale de la masse

    demeure en grande partie intacte.

    VI Sol rsiduel Lensemble du matriau rocheux sest transform en sol

    rsiduel. La structure de la masse est dtruite. On observe un

    important changement de volume, mais le sol nest pas

    essentiellement form sur des matriaux transports.

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    74

    VII.2.2-Mesure de lorientation des discontinuits :

    Lorientation dune discontinuit est dfinie par sa direction de pendage (azimut) et son angle

    de pendage. Lazimut et le pendage sont mesurs laide dune boussole gologique. La

    direction de pendage ou lazimut est la direction de la ligne dinclinaison maximale. Sa trace

    horizontale est mesure. La direction de pendage est toujours perpendiculaire la direction

    dun plan. Le pendage est langle maximal dun plan par rapport lhorizontale. Le pendage

    et la direction de pendage sont mesurs en degrs ().

    On mesure lorientation des lments structurels autant que possible. Comme leurs

    caractristiques sont contenues dans laffleurement solide plutt dans la roche allochtone ou

    flottante, il est important de dterminer lorientation des discontinuits (foliation, diaclases,

    failles et structures) aussi souvent que possible. Pour chaque lment.

    On note toujours :

    Le type : d = diaclase, s = plan de stratification, f = plan de faille ;

    Le pendage et direction de pendage au moins 7 mesures par ensemble

    On note ces donnes sous la forme suivante : "direction de pendage/pendage" (105/10)

    A) la direction de pendage b) le pendage

    Fig VII.1: conseil pour lorientation des ensembles de discontinuits

    VII.2.2.1-Mesure de lespacement :

    On mesure lespacement moyen des discontinuits pour chaque ensemble sparment.

    Lensemble est toujours dtermin perpendiculairement aux surfaces de telle faon obtenir

    le vritable cart entre les plans et non lcart prsum (Figure 6). On note lespacement

    moyen en mtre pour chaque ensemble de discontinuits

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    75

    Fig VII.2 : plan dun affleurement avec deux ensembles de discontinuits

    VII.2.2.2-Persistance :

    La persistance correspond la superficie ou la taille dune discontinuit dans un plan. Elle

    peut tre grossirement quantifie par observation de la longueur de la trace de la

    discontinuit la surface de laffleurement. La persistance doit tre mesure pour chaque

    ensemble de discontinuits sparment. La valeur moyenne (en m) doit tre note. Si la

    persistance est plus grande que laffleurement observ, il convient de noter plus grand que

    [>] (par exemple : > 10)

    VII.2.2.3-La forme :

    La forme correspond la forme gnrale de la surface de discontinuit grand chelle.les

    formes suivantes doivent tre prises en compte et notes pour chaque ensemble de

    discontinuits :

    Planaire : la surface est plane et droite.

    Ondule : la surface est ondule et sa courbure alterne entre haut et bas.

    Courbe : la surface est courbe dans un sens (vers le haut ou vers le bas).

    Echelonne : la surface est discontinue et a subi un dplacement parallle. La

    plupart des parties individuelles sont droites.

    VII.2.2.4-Rugosit :

    La rugosit correspond la forme de la surface de discontinuit dun ensemble individuel

    petit chelle. La rugosit doit tre value sur base de critres visuels et sensoriels. Pour

    dcrire la rugosit, il convient dutiliser les termes suivants :

    Trs rugueuse : la surface est trs rugueuse et prsente dimportantes asprits

    visuelles, semblables du gravier fin ou de calibre moyen.

    Rugueuse : lorsquon passe la frle du doigt, la surface est rugueuse comme du

    papier de verre gros grain. Les asprits peuvent tre visuelles.

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    76

    Lgrement rugueuse : la surface est rugueuse comme du papier de verre grain

    plus fin. Les asprits ne sont pas visibles lil nu.

    Lisse : la surface est plutt lisse, comme du papier.

    Miroir de faille : la surface est trs lisse, voire polie, et prsente une striation due

    un dplacement en cisaillement.

    Le coefficient de rugosit du joint (JRC) peut galement tre not. Le JRC va de 0, pour une

    surface plane et lisse, 20, pour une surface trs rugueuse. La rugosit du joint est affecte

    par une chelle gomtrique et diminue au fur et mesure que la taille de la surface classifie

    saccroit. Elle doit tre note en centimtres, comme indiqu dans la figure ci-dessous. Le

    coefficient de rugosit du joint doit tre dtermin pour chaque ensemble de discontinuits.

    Fig VII.3: profils de rfrence et chiffres-cls pour la dtermination du coefficient de rugosit

    du joint (JRC) [37].

    VII.3-La prsentation des donnes et des mesures :

    VII.3.1-Le premier affleurement :

    Dans ce qui suit on vous prsente le PV, qui dcrit le premier affleurement, qui contient trois

    familles de discontinuits :

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    77

    Le premier affleurement Cap dAOKAS

    Localisation / ID X: 36,644777 Y: 5,233045 DATE: 24/04/2016

    Type de roche

    Argile

    Sable

    Calcaire

    Granite

    Dolomie

    Phosphorite

    Marne

    Autre

    D1 D2 D3 D4 D5

    250/45 NW

    270/55 NW

    265/40 NW

    255/60 NW

    255/60 NW

    255/50 NW

    255/5 SW

    245/5 SW

    275/10 SW

    255/10 SW

    305/15 NW

    225/75 NW

    235/60NW

    225/65 NW

    255/55 NW

    225/55 NW

    250/60 NW

    260/55 NW

    Caractristiques de la stratification rocheuse

    Massivit

    Irrgulire

    Rgulire

    Ondulation

    La rsistance de la roche (R0-R6)

    R5 ou R4

    Le degr daltration de la roche

    II ou III

    Type DipDir[]

    Dip[]

    Espacement[m]

    persistance[m]

    Forme Rugosit JRC Remplissage

    D1 F 1.450 16.00 > 10 Planaire Rugueuse 24 Mou 10 Planaire Miroir de faille 02 Aucun

    D3 J 0.240 13.00 > 10 Planaire Lgrementrugueuse

    24 Mou

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    78

    Nous avons pris ces mesures et ces remarques sur le premier affleurement, qui est situ

    louest de lancienne route RN9 ou les boulements de 2015 ont eu lieu.

    A) la premire famille

    B) La deuxime famille

    C) La troisime famille

    Fig VII.4 : des photos du premier affleurement

    VII.3.1.1-La projection strographique :

    En gomtrie et en cartographie, la projection strographique est une projection

    cartographique azimutale permettant de reprsenter une sphre prive d'un point sur un plan.

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    79

    On convient souvent que le point dont on prive la sphre sera un des ples de celle-ci ; le plan

    de projection peut tre celui qui spare les deux hmisphres, nord et sud, de la sphre, qu'on

    appelle plan quatorial. On peut galement faire une projection strographique sur n'importe

    quel plan parallle au plan quatorial pourvu qu'il ne contienne pas le point dont on a priv la

    sphre.

    Soit S le point situ au ple sud de la sphre projeter. Limage Z dun point Z de cette

    sphre sera dfinie par lintersection entre le plan quatorial et la droite (SZ). (Cette

    projection revient observer la sphre partir du ple sud).

    Deux proprits importantes :

    tout cercle sur la sphre hormis ceux passant par le ple sud sera transform en

    un autre cercle dans le plan quatorial ;

    les angles sont conservs pendant la transformation (transformation conforme).

    Grce au logiciel Stereonet 9.5 on a pu reprsenter les discontinuits et faire une projection

    strographique qui nous permet de dfinir le vecteur moyen afin quon puisse dterminer le

    SMR (Slope Mass Raiting).

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif d

    Fig VII.5: Projection strographique des discon

    Daprs la projection strographique on a obtenu les rsultats suivant

    La valeur du vecteur moyen

    Sa plonge est de 47,5

    VII.3.2-Le deuxime affleurement

    Le PV ci-dessous reprsente les description

    et classification du massif dAokas

    80

    Projection strographique des discontinuits du premier affleurement

    Daprs la projection strographique on a obtenu les rsultats suivant :

    vecteur moyen (des discontinuits) est de direction 159

    Le deuxime affleurement :

    dessous reprsente les descriptions de laffleurement qui contient une seule famille

    tinuits du premier affleurement.

    159

    qui contient une seule famille :

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    81

    Le deuxime affleurement Cap dAOKAS

    Localisation / ID X: 36,644630 Y: 5,2333000 DATE: 26/04/2016

    Type de roche

    Argile

    Sable

    Calcaire

    Granite

    Dolomie

    Phosphorite

    Marne

    Autre

    D1 D2 D3

    220/65 WN

    230/65 WN

    235/55 WN

    215/60 WN

    245/65 WN

    235/55 WN

    230/55 WN

    230/55 WN

    245/50 WN

    240/68 WN

    Caractristiques de la stratification rocheuse

    Massivit

    Irrgulire

    Rgulire

    Ondulation

    La rsistance de la roche (R0-R6)

    R5 ou R4

    Le degr daltration de la roche

    II ou III

    Type DipDir[]

    Dip[]

    Espacement[m]

    persistance[m]

    Forme Rugosit JRC Remplissage

    D1 S 0.330 >20 Planaire Rugueuse 4-6 Mou

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    82

    Fig VII.6: laffleurement du deuxime site.

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif d

    VII.3.2.1-La projection strographique

    Fig VII.7 : projection strographique des

    Daprs la projection strographique on a obtenu les rsultats suivants

    Le vecteur moyen (des discontinuits)

    Sa plonge est de 31

    VII.4-Caractrisation du massif

    On va commencer la caractrisation du massif en utilisant des systme

    dans le chapitre 2, savoir : le RQD, le RMR et le SMR.

    VII.4.1-Calcul du RQD :

    On sait que la formule gnrale pour calculer le RQD est gale la somme

    morceaux de plus de 10 cm divise par la longueur de co

    et classification du massif dAokas

    83

    strographique :

    projection strographique des discontinuits du deuxime affleurement

    Daprs la projection strographique on a obtenu les rsultats suivants :

    (des discontinuits) est de direction 141,3

    Caractrisation du massif :

    On va commencer la caractrisation du massif en utilisant des systmes de

    le RQD, le RMR et le SMR.

    que la formule gnrale pour calculer le RQD est gale la somme

    divise par la longueur de course de la carotte de forage.

    discontinuits du deuxime affleurement.

    de classification cits

    que la formule gnrale pour calculer le RQD est gale la somme des longueurs de

    urse de la carotte de forage.

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    84

    RQD(%)=

    100

    Mais nous navons pas de carottage pour calculer le RQD donc on va le calculer

    indirectement avec la formule suivante :

    RQD=100. (0.1 + 1) Ou RQD=115-3,3Jv

    Le est lespacement des joints ([joints/m]), pour cela on a trac des fentres de 1 m aprs

    on a calcul le nombre de joints.

    Pour obtenir des bons rsultats on a fait plusieurs calcules du aprs on a fait la moyenne.

    = 28 joints/m

    Fig VII.8 : des photos de fentres ralises pour estimer le nombre de joints par m

    Donc :

    RQD=100. (0.1 + 1) = 23,10%

    Interprtation des rsultats :

    La valeur obtenue du RQD est < 25 qui nous montre quon a une roche trs pauvre ou trs

    mdiocre daprs lannexe 3.

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    85

    VII.4.2-Calcul du RMR :

    Le RMR est un systme de classification utilis pour caractriser le massif ou pour choisir un

    soutnement pour les tunnels, il ya plusieurs type de RMR par exemple le et

    qui dpondent chacune des proprits et diversit des ouvrages faire, voir le chapitre

    2.

    Nous allons utiliser le RMR qui a la formule suivante :

    = 1 + 2 + 3 + 4 + 5

    On vous prsente les rsultats des essais gomcanique :

    Tableau VII.3 : Rsultats des essais gomcaniques au laboratoire, moyennes rgionales.[36]

    Type de la

    roche

    Masse

    volumique

    Compression

    uniaxiale

    Essai franklin Module de

    dformation

    Assai

    brsilien

    Rc IS50 E Fct

    (MPa)

    Calcaire

    dolomitique

    min max min max min max min max min max

    2.6 2.75 3 41 0.07 8.12 534 11764 0.85 6.06

    2.69 16 2.1 2561 2.99

    Dans le tableau suivant on vous prsente les valeurs du RMR obtenue dans des diffrentes

    valeurs au sein de la falaise Cap Aokas en suivant lannexe 3.

    Tableau VII.4 : les valeurs du RMR et ces paramtres dans des diffrentes valeurs

    Paramtre points Le RMR (valeur)

    A1 2

    A2 3

    A3 15

    A4 9

    A5 7

    36

    A1 2

    A2 3

    A3 8 36

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    86

    A4 16

    A5 7

    A1 2

    A2 3

    A3 10

    A4 10

    A5 7

    32

    A1 2

    A2 3

    A3 10

    A4 11

    A5 7

    33

    Remarque : Les trois premires valeurs respectivement : 36, 36 et 32 tant du premier

    affleurement tendis que la dernire valeur 33 est calcule au deuxime affleurement.

    Interprtation des rsultats :

    A partir des rsultats des essais de laboratoire, le tableau prcdent rsume les principales

    caractristiques gomcaniques de massif rocheux concerne :

    Les valeurs de rsistances en compression sont trs faibles par rapport lindice

    Franklin avec Rc/Is50 qui est de lordre de 8 alors que ce rapport est habituellement

    de lordre de 15 30.

    Les valeurs du module de dformation sont trs faibles par rapport aux rsistances en

    compression avec E/Rc qui de lordre de 160 alors que ce rapport est habituellement

    de lordre de 250 750 pour ce type de roche.

    La mthode applique pour la classification de massif rocheux est celle de Bieniawski afin

    darriver une valuation globale de la qualit du massif.

    Daprs lannexe 2 les rsultats de la mthode de Bieniawski ont rvl la prsence

    de deux catgories de rocher, savoir la classe IV, avec une note minimale 32 et

    une note maximale 36.

    Les rsultats de la mthode de bieniawski ont permis de classer le massif : rocher

    mdiocre ou rocher de faible qualit (classe IV)

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    87

    VII.5-Calcul du SMR :

    La formule gnrale du SMR est calcule comme suit :

    SMR= + 1) 2 (3 + 4

    Pour cela on doit calculer le sa formule est cite dans le chapitre II comme suit :

    =A1+A2+A3+A4 + 15

    Sachant que les directions de la pente de la falaise allant de direction 240 et de pendage 70

    c'est--dire :

    = 240

    = 70

    Et les vecteurs moyens respectivement au premier affleurement et au deuxime sont :

    Vecteur moyen 1 : direction () 159 sa plonge () 47,5

    Vecteur moyen 2 : direction () 141,3 sa plonge () 31

    Les rsultats sont rsums dans le tableau suivant :

    Tableau VII.5 : les valeurs du SMR

    Paramtres Valeur Valeur du SMR

    44

    F1 0,15

    F2 1

    F3 -60

    F1*F2*F3 -9

    F4 -8

    27

    44

    F1 0,15

    F2 1

    F3 -60

    F1*F2*F3 -9

    F4 -8

    27

    40

    F1 0,15

  • Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas

    88

    F2 1

    F3 -60

    F1*F2*F3 -9

    F4 -8

    23

    41

    F1 0,15

    F2 1

    F3 0

    F1*F2*F3 0

    F4 -8

    33

    Remarque : On a pris la valeur du facteur 4 = 8 , Dficient ou dommages la

    stabilit des pentes (voir le chapitre II).

    Interprtation des rsultats :

    A partir des rsultats on peut rsumer les principales caractristiques de la pente :

    On a obtenu dans le premier affleurement les valeurs du SMR comme suit : 27, 27 et

    23

    Dans le deuxime affleurement le SMR est de 33

    On voit que la valeur du SMR dans les deux affleurements appartient la mme classe IV on

    conclue que la pente est dune qualit mauvaise et instable on peut prdire des chutes de type

    plan ou didre avec une probabilit de chute gale 0,6 voir le Tableau II.6 chapitre II.

    VII.6-Conclusion :

    Dans ce chapitre on a calcul le RQD et le RMR qui nous a permis de caractriser, classer et

    dfinir la qualit du massif de Cap Aokas qui est de mauvaise qualit (classe IV). Le calcule

    du SMR confirme lexistence du deuxime problme que rencontre ce massif notre rsultat

    affirme que la pente de la falaise est instable (classe IV) ce qui implique un important

    soutnement et des grands ouvrages faire savoir le bton projet renforc, mur de

    soutnement ou excavation et drainage profond cits dans le chapitre II.

  • Conclusion gnrale

    89

    Conclusion gnrale :

    Lobjectif principal de ce travail est de caractriser et classifier le massif rocheux dAokas

    ainsi que ltude de stabilit de la pente, ce massif reprsente des problmes et des dangers

    qui menacent la route RN09.

    Le comportement mcanique des massifs rocheux dpond de la structure gomtrique des

    discontinuits ainsi que de leurs proprits mcaniques et de celles de la matrice rocheuse.

    Ces derniers sont utiliss pour la classification du massif.

    Le massif dAokas rencontre deux problmes majeurs les chutes de blocs qui sont souvent

    accompagns par des glissements de terrain.

    Grace aux systmes de classification gomcanique (RQD, RMR, SMR) on a ralis que la

    roche du massif dAokas est mdiocre ce qui explique les accidents survenus (chutes de

    blocs) et pour cela des crans par-blocs et un merlon sont mis-en uvre pour protger la route

    RN09 et diminuer les risques , le SMR nous a permis de dfinir la qualit de la pente qui est

    instable et de mauvaise qualit ce qui est probable avoir des glissements plans ou didres en

    cas de chutes de blocs donc on a pu dfinir la cause du deuxime problme quon fait face

    pour cela des recommandations de soutnement sont ncessaires pour stabiliser la pente tels

    que le mur de soutnement ou excavation, bton projet renforc, drainage profonds.

  • REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

    90

    References bibliographiques

    [1]: Palmstrom, A. "Rmi - A rock mass characterization system for rock engineering

    purposes" . University of Oslo, Ph.D. Thesis, 400 p. 1995.

    [2]: Comit Franais de Mcanique des Roches (2000). "Manuel de mcanique des roches".

    Tome 1 : Fondements. Les Presses de lEcole des Mines de Paris, coordonn par F. Homand

    et P. Duffaut, 265 pages.

    [3]: Comit Franais de Mcanique des Roches. "Manuel de mcanique des roches". Tome 2:

    Les applications. Les Presses de lEcole des Mines de Paris. 2000.

    [4]: Baecher ,G.B. Lanney ,N.A. et Einstein ,H.H. " Statistical dscription of rock properties

    and sampling". In. Proc. 18th U.S. Symp. On Rock Mechanics, pages 5C1-1-5C1- 8,

    Colorado.1977.

    [5]: Dershowitz, W.S . " Rock fracture systems". Ph.D. Thesis. Dept. of Civil Eng., MIT,

    Cambridge. 1984.

    [6]: Billaux, D. "Hydrogologie des milieux fracturs". Gomtrie, Connectivit et

    comportement hydraulique. Thse de doctorat de lEcole Nationale Suprieure des Mines de

    Paris.1990.

    [7]: Pierre, Martin. "Gologie applique au BTP".P 16 23. 2010.

    [8]: Paterson, M.S. "Experimental rock deformation-the brittle field". Berlin Heidelberg New

    York : Springer-Verlag. 1978.

    [9]: Brest, P. Billaux, D. Boulon, M. Cornet, F. et al. "Comportement mcanique des

    discontinuits. Manuel de mcanique des roches, Tome 1" : Fondements. Presses de lcole

    des mines, Paris, 265p.2000.

    [10]: Priest, S.D. "Discontinuity analysis for rock engineering", Chapman & Hall, London,

    UK. 1993.

    [11]: Wyllie, D.C. Mah, C.W. "Rock slope engineering: civil and mining", Spon Press, New

    York. 2004.

    [12]: Barton N. "Review of a new shear strength criterion for rock joints. Engineering

    Geology". Elseiver, 7 pp. 287 - 332. 1993.

    [13]: Singh, B. R. K, Goel. "Rock mass classification: a practical approach in Civil

    Engineering". Oxford, Elsivier Science Ltd. 1999.

    [14]: Bieniawski, Z. T. "Classification of Rock Mass for engineering: the RMR system and

    future trands". Comprehensive Rock Engineering. J. A. Hudson. 3; Rock Testing and Site

    Characterization. 1993.

  • REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

    91

    [15]: Deere D.U. "Technical description of rock cores for engineering purposes". Rock

    mechanics and rock engineering, vol1, pp, 17-22. 1964.

    [16]: Deere, D. U. A. J. Hendron, et al. Design of surface and near surface constructions in

    rock. Proc. 8 th U.S. Symp. Rock Mechanics. C. Fairhurst, New York: AIME: 237-302. 1967.

    [17]: Deere, D. U. "Geological considerations. Rock Mechanics in Engineering Practice". R.

    G. Stagg and D. C. Zienkiewicz. Wiley, New York: 1-20. 1968.

    [18]: Priest, S. D. and J. A. Hudson. "Discontinuity spacings in rock". Int. J. Rock Mech. Min.

    Sci. Geomech. Abstr. 13(5): 135-148. 1976.

    [19]: Edelbro, C.Rock. "mass strength - a review. Technical Report", Lulea University of

    Technology: 130. 2003.

    [20]: Palmstrom, A. "The volumetric joint count - A useful and simple measure of the degree

    of jointing". Proceedings of the 4th International Congress IAEG. New Delhi, India. 5: 221-

    228. 1982.

    [21]: Bieniawski, Z. T. "Engineering classification of jointed rock masses." Trans. S. Afr.

    Instn. Civil Engrs. 15(12): 335-344. 1973.

    [22]: AFTES (2003) Recommandations relatives la caractrisation des massifs rocheux utile

    ltude et la ralisation des ouvrages souterrains. Tunnel et ouvrages souterrains, revue

    bimestrielle n 177-mai/Juin 2003, pp. 138-186.

    [23]: Bieniawski, Z. T. "Engineering rock mass classifications: a complete manual for

    engineers and geologists in mining, civil, and petroleum engineering". New York John Wiley

    and Sons. 1989.

    [24]: Barton, N., R. Lien, et al. (1974). "Engineering classification of rock masses for the

    design of rock support." Rock Mechanics 6(189-236). 1974.

    [25]: Hoek, E. and E. T. Brown. "Underground Excavations in Rock", London: Instn. Min.

    Metall. 1980

    [26]: Romana, M. (1985). New adjustment ratings for application of Bieniawski classification

    to slopes. In International Symposium on the Role of Rock Mechanics (pp. 4953). Zacatecas,

    Mexico.

    [27]: Boudalal Omar. 2013. Etude exprimentale du comportement mcanique des fines dans

    la stabilit des talus et des fondations. Thse Doctorat .Universit Mouloud Mammeri de

    TiziOuzou.

    [28]: J.L Zzere. 2009. Evaluation et cartographie du risque glissement de terrain dune zone

    situe au nord de Lisbonne. Mmoire Master.

  • REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

    92

    [29]: Dreal Paca et Brgm, 2010.Florence rivet. Classeur Le risque mouvements de terrain en

    Provence-Alpes-Cte d'Azur, codition Rgion.

    [30]: Bruno Martins-Campina 2005. Le rle des facteurs gologiques et mcaniques dans le

    dclenchement des instabilits gravitaires : exemple de deux glissements de terrain des

    Pyrnes Atlantiques (Valle dOssau et Valle dAspe). Thse Doctorat Luniversit

    Bordeaux 1.

    [31]: Durant Delga M., 1971, les units msozoiques mtamorphiques del Milia Tesana

    (Algrie) et leur cadre structural. Bull. Soc. Gol. France, (7) XIII, Paris, pp. 328-377.

    [32]: Leikine. M., 1971. Etude gologique des Babors occidentaux (Algrie). P 536

    [33]: Obert. D., 1984. Revue de gologie dynamique et de gographie physique : vol : 25,

    FASC, 2, p, 99-117, Paris.

    [34]: Coutelle. A., 1979 : Gologie de Sud-Est de la grande kabylie et des Babors dAkbou.

    Thse de doctorat en Sc. Nat. Paris, p 567

    [35]: Bougdal. R., 2009. Doublement du tunnel de cap Aokas, synthse des donnes

    gologiques et gotechniques. Rapport gologiques.

    [36]: Hallal. N, Bensafia W. 2011. Ddoublement de tunnel dAokas. Caractrisation

    gologique et gotechnique. Stabilit de louvrage. Mmoire de fin dtude Master.

    [37]: Baton N. R. et Choubey V. (1977) The shear strength of rock joints in theory and

    practice. Rock Mech. 10, 1-54.

    [38] : Panet M. et al. (1976) La mcanique des roches applique aux ouvrages de gnie civil.

    Association Amicale des Ingnieurs Anciens de lE.N.P.C.

    Site internet :

    [39] : http://www.innovex.ca/application.html

  • Annexe 1 :

    Tableau de Romana 1985 :

  • Annexe 2 :

    Manuel de ralisation des ouvrages par-pierre :

  • Annexe 3 :

    Tableau : dfinition de RMR daprs Bieniawski(1989): dfinition de RMR daprs Bieniawski(1989)

  • RQD (Rock Mass Raiting) :

  • Rsum

    La plupart des mouvements de terrain sont gnralement dus linstabilit des roches, ce

    phnomne naturel prsente un risque pour lhumanit. Les proprits du massif rocheux

    influent directement sur le type de mouvement. Une tude gologique et gotechnique est

    ncessaire pour caractriser et classifier un massif rocheux. Ce travail tabli prsente dabord

    la mthodologie de calcul des proprits et du comportement du massif rocheux dAokas qui

    rencontre deux problme majeurs qui menacent la route RN09, le premier tant les chutes de

    bloc et le deuxime les glissements de terrain provoqus par ces chutes, Notre but est de

    caractriser et classifier le massif rocheux dAokas grce aux systme de classification

    gomcanique tels que le RQD et RMR fin de dterminer la qualit des roches de ce massif.

    Une tude de confortement et des ouvrages sont mis en uvre pour la protection de la route

    contre ces chutes, quand au deuxime problme on a fait ltude de la stabilit de la pente on

    a calcul le SMR qui nous a dmontr que la pente est instable pour cela on a suggr des

    recommandations de soutnement pour renforcer cette pente.

    Mots clefs : massif rocheux, discontinuit, mouvement de terrain, systme de classification,

    Aokas, Bejaia.

    Abstract

    Most landslides are usually due to unstable rock this natural phenomenon is a danger to

    humanity. Rock mass properties directly influence the type of movement. Geological and

    geotechnical study is required to characterize and classify a rocky massif. This work

    established first presents the methodology for calculating the properties and behavior of the

    rock mass Aokas which meets two major problems that threaten the RN09 road, the first

    being the block falls and the second landslides caused by these falls, our goal is to

    characterize and classify the rock mass of Aokas through geomechanics classification system

    such as RQD and RMR to determine the quality of the rocks of this massif. A study of

    reinforcement and structures are implemented to protect the road against these falls when the

    second problem we did the study of the stability of the slope we calculate the SMR that

    demonstrate that the slope is unstable then we suggest retaining recommendations for

    strengthening this slope.

    Keywords: rock mass, discontinuity, ground movement, classification system, Aokas, Bejaia.

    1-Page de garde.pdf2-REMERCIEMENTS.pdf3-Ddicaces.pdf4-Sommaire FFFFF.pdf5-Liste dAbreviations.pdf6-Liste de figures.pdf7-Liste de tableaux.pdf8-intro.pdf9-1 Introduction gnrale.pdf10-CH I.pdf11-Chapiter 1.pdf12-CH II.pdf13-Chapiter 2.pdf14-CH III.pdf15-Chapitre 3.pdf16-CH IV.pdf17-Chapitre 4.pdf18-CH V.pdf19-Chapitre 5.pdf20-CH VI.pdf21-Chapitre 6.pdf22-CH VII.pdf23-Chapitre 7.pdf24-CONC.pdf25-Conclusion gnrale.pdf26-REF.pdf27-REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES.pdf28-ANN.pdf29-Annexe.pdf30-Rsum.pdf