46F. SCHLOSSER· L. DORMIEUXINFLUENCE DE LA CONTRAINTE MOYENNELa contrainte moyenne (J' ma = (J' va (1 + 2 Ko) /3agit sur la résistance à la liquéfaction cyclique comme <strong>le</strong>montre la figure 9 (BHATIA, 1980). Pour un nombredonné de cyc<strong>le</strong>s, ces deux grandeurs sont proportionnel<strong>le</strong>s.saturation, à partir de la saturation complète, multipliepar 3 environ la résistance à la liquéfaction. Ce pointdoit être pris en considération à la fois pour <strong>le</strong>s projetset pour <strong>le</strong>s essais effectués en laboratoire, mais il nécessited'être confirmé expérimenta<strong>le</strong>ment.Dr : 45%0,3TC0-' 0,2maSABLE D" OTTAWADr: 45- 47%~~: 200 kPa0,2TC0-: 00,1Sn: 1,0 0,998SABLE DESILICE0,990,980,1O"---_--Jo-__..L.-_~__--""-__..L...-_~110 30 100 300 1000NOMBRE DE CYCLESPOUR LA LIQUEFACTIONFig. 9. - Résistance à la liquéfaction expriméepar rapport à la contrainte moyenne (BA THIA, 1980).INFLUENCE DU DEGRÉ DE SATURATIONMARTIN et al. (1978) ont fait une étude théorique del'influence du degré de saturation sur la résistance àla liquéfaction. Leur analyse repose, d'une part surune formu<strong>le</strong> de prévision de la génération de surpressionsinterstitiel<strong>le</strong>s, d'autre part sur la formu<strong>le</strong> deKoning (1963) donnant <strong>le</strong> modu<strong>le</strong> de déformationvolumique du mélange eau-air dans un sol non saturé.La figure 10 montre qu'une baisse de 2 % du degré de3 10 30 taONOMBRE DE CYCLESPOUR LALIQUEFACTIONFig. 10. - Influence du degré de saturationsur <strong>le</strong> potentiel de liquéfaction (MARTIN et al., 1978).2.3.3. Le cas particulier des sab<strong>le</strong>s effondrab<strong>le</strong>sDans certains sab<strong>le</strong>s, dont la densité relative est inférieureà 45 % et la structure instab<strong>le</strong>, VAID et CHERN(1983) ont observé une augmentation bruta<strong>le</strong> de ladéformation et de la pression interstitiel<strong>le</strong>, s'amorçantdans <strong>le</strong> domaine contractant et ne cessant que lorsque<strong>le</strong> chemin de contraintes est rentré dans <strong>le</strong> domainedilatant. Ce phénomène se produit même en l'absence(kPo)100SABLED'OTTAWAC\J..........-==-",b,1b-50-I<strong>le</strong>na 1oC.--L---..J_...L-..--1_-...L-----l._....L----l_...L----.-L_..L----l..-_..L.-_----'-_1.-1_-L------L.._...L---!.-_~I_L----'--_!...--~IL__.~50 K)() 150 200( kPo)Fig. 11. - Phénomène de déformation d'écou<strong>le</strong>ment (VAID et CHERN, 1983).
TALUS ET SOUTÈNEMENT EN DYNAMIQUE DES SOLS47de liquéfaction cyclique, comme cela est présenté à lafigure Il. Ces auteurs ont montré la similitude de cecomportement, qu'ils qualifient de déformationd'écou<strong>le</strong>ment, avec la liquéfaction statique sous chargementmonotone tel<strong>le</strong> qu'el<strong>le</strong> a été étudiée parG. CASTRO (1975).Récemment SLADEN et al. (1985) ont montré qu'ils'agissait bien du même phénomène, caractéristiquedes sab<strong>le</strong>s effondrab<strong>le</strong>s, et que celui-ci s'initie de façonsystématique lorsque l'état du sab<strong>le</strong> atteint, dansl'espace (p, q, e), une surface particulière appelée surfaced'effondrement. Il s'agit d'un cylindre dont lagénératrice est la ligne d'état critique et dont la directionest une droite du plan e = O. La figure 12 montre,dans <strong>le</strong> plan (p, q), la position de la droite d'effondrement: el<strong>le</strong> passe par <strong>le</strong> point d'état critique sur la lignede rupture. Tous <strong>le</strong>s états de contraintes, situés entre ladroite d'effondrement et la droite de rupture, sont instab<strong>le</strong>s,c'est-à-dire qu'en condition non drainée ils évoluent,à la suite de l'effondrement, vers <strong>le</strong> point d'étatcritique.qETAT0--Fig. 12. - Théorie de la surface d'effondrementpour <strong>le</strong>s sab<strong>le</strong>s effondrab<strong>le</strong>s (SLADEN, 1985).Cette particularité des sab<strong>le</strong>s effondrab<strong>le</strong>s conduit,entre autres, à deux différences notab<strong>le</strong>s dans <strong>le</strong>comportement, qui sont détaillées ci-après.Contrairement au cas des sab<strong>le</strong>s de densité relativeforte ou moyenne, l'existence d'une contrainte decisail<strong>le</strong>ment initia<strong>le</strong> peut diminuer considérab<strong>le</strong>ment larésistance au cisail<strong>le</strong>ment cyclique non drainé d'unsab<strong>le</strong> effondrab<strong>le</strong> et entraîner un processus de déformationd'écou<strong>le</strong>ment "conduisant à de très larges déformations.VAID et CHERN (1983) ainsi que SLADENet al. (1985) ont attribué ce phénomène au fait quel'état initial du matéri~u se trouve rapproché de la surfaced'effondrement. :Ainsi un chargement cyclique detrès faib<strong>le</strong> amplitude peut être suffisant pour provoquerune perte de résistance considérab<strong>le</strong> en peu de cyc<strong>le</strong>s sila contrainte de cisail<strong>le</strong>ment initia<strong>le</strong> est importante etcela même sans inversion du sens du cisail<strong>le</strong>ment. Cephénomène explique <strong>le</strong>s glissements spontanés observésdans <strong>le</strong>s pentes marines des grands dépôts sab<strong>le</strong>uxcomme ceux de la côte de la mer du Nord (KROEZENet al., 1982).SLADEN et al. (1985) ont montré, qu'à indice desvides constant, un pourcentage de fines de 12 % augmentaitsensib<strong>le</strong>ment la susceptibilité au phénomèned'effondrement et considérab<strong>le</strong>ment la perte de résistancedu sab<strong>le</strong> après effondrement. Ce phénomène estp'dû au fait que la présence de fines, bien que ne changeantpratiquement pas l'ang<strong>le</strong> de frottement interne0' du sab<strong>le</strong>, abaisse de manière importante la surfaced'effondrement dans l'espace (p, q, e). Ce point mérited'être noté dans la mesure où l'influence des fines agitici en sens opposé de ce qui a été observé pour la liquéfactioncyclique des sab<strong>le</strong>s non effondrab<strong>le</strong>s.3. PENTES ET TALUS3.1. Phénomènes et mécanismesdans une pente sous séismeUne accélération horizonta<strong>le</strong> cyclique sur une pente apour effet de provoquer des efforts d'inertie horizontauxet des déformations dans la masse, ces dernièress'accumulant à chaque cyc<strong>le</strong>. La distribution de cesdéformations peut être très variab<strong>le</strong> mais schématiquement<strong>le</strong>s déplacements se concentrent près de la surfacedans <strong>le</strong> cas d'un matériau granulaire non saturé etse situent plus en profondeur dans <strong>le</strong> massif, dans <strong>le</strong>cas de sols cohérents. Compte tenu du caractère transitoirede la sollicitation, ces déplacements peuventconduire à des désordres sans pour autant qu'il y aitrupture. En particulier, la pente après séisme peut seretrouver dans un état parfaitement stab<strong>le</strong>. Le niveaudes déplacements ou des déformations, susceptib<strong>le</strong>sd'être provoqués par un séisme, constitue ainsi un critèrede stabilité qu'il est intéressant de pouvoir quantifier.Si <strong>le</strong>s sols rencontrés sont saturés, la sollicitation sismiquecréée des surpressions interstitiel<strong>le</strong>s qui ont pourconséquence d'augmenter <strong>le</strong>s déformations et de diminuerla résistance au cisail<strong>le</strong>ment. Dans certains cas, laperte de résistance au cisail<strong>le</strong>ment peut être suffisammentgrande pour entraîner une rupture statique après<strong>le</strong> séisme comme cela a été observé (SEED, 1981).Dans <strong>le</strong> cas de pentes sab<strong>le</strong>uses immergées, il peut seproduire une liquéfaction sous l'accumulation des pressionsinterstitiel<strong>le</strong>s, ce qui provoque généra<strong>le</strong>ment desdésordres considérab<strong>le</strong>s.La stabilité des pentes sous séisme a principa<strong>le</strong>ment étéétudiée à l'occasion des barrages et il faut constater quepeu d'observations ont été faites à propos des désordressurvenus dans <strong>le</strong>s pentes naturel<strong>le</strong>s.Ce chapitre sera consacré à l'examen des différentesméthodes de dimensionnement et d'étude de la stabilitédes pentes sous séismes. El<strong>le</strong>s seront classées entrois grandes catégories :- <strong>le</strong>s méthodes pseudostatiques ;- la méthode de NEWMARK et <strong>le</strong>s méthodes dérivées;- la méthode de SEED et <strong>le</strong>s méthodes dérivées.Il convient de remarquer que toutes ces méthodes sonten contraintes tota<strong>le</strong>s. La prévision des surpressionsinterstitiel<strong>le</strong>s provoquées dans un massif de sol saturépar un séisme reste en effet délicate et diffici<strong>le</strong>, même siplusieurs méthodes ont été proposées (MARTIN et al.,1975; ISHIHARA et al., 1975). En effet, comme l'a
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