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BRGM
B. R. G. M.
Agence Régionale des Antilles
E. M. A. G.
ATELIERS RELAIS DE DOTHEMARE LES ABYMES - GUADELOUPE
Etude géotechnique d'aménagement
Par J.L. FOUCHER
RAPPORT R 31014 ANT 4S 90
MAI- 1990
Ville des Abymes S.E.M.A.G. Etude géotechnique Ateliers relais de Dothémare d'aménagement
RESUME
Rapport R30 ANT 4S 90 MAI 1990
La SEMAG maître d'oeuvre d'opération pour la ville des Abymes a confié à l'agence régionale des Antilles du B.R.G.M. la réalisation de l'étude géotechnique pour les ateliers relais et le village artisanal de Dothémare (2 sites).
Deux natures de formation géologique sont rencontrées, les argiles rouges-bariolées (d'origine volcanique) et les argiles altérées, organiques et compressibles situées dans les dépressions dues aux ravines.
Dans les terrains en place (argiles rouges-bariolées) la capacité portante est de 2 bar (zone ZL1) et de 2,6 bar (zone ZL2) .
Dans les zones dépressionnaires des ravines, un remblai de 5 m sera nécessaire qui engendrera des tassements de l'ordre de 20 cm.
L'implantation des ouvrages est recommandé en dehors des zones dépressionnaires pour éviter les contraintes dues au tassement différentiel.
- Par JL FOUCHER
TABLE DES MATIERES
1
2
3 - NATURE DES RECONNAISSANCES ET RESULTATS
INTRODUCTION
CONTEXTE
3.1- Pénétromètre dynamique léger 3.2 - Pénétromètre statique lourd 3.3 - Puits à la pelle 3.4 - Essais en laboratoire
4 - INTERPRETATION
4.1 - Capacité portante 4.2 - Tassement 4.3- Synthèse et recommandations
5 - CONCLUSION
FIGURES DANS LE TEXTE
Figure 1 : plan de situation, échelle 1/25 000 è
Figure 2 : plan d'implantation des reconnaissances (Zone ZL1, échelle 1/500 è)
Figure 3 : plan d'implantation des reconnaissances (Zone ZL2, échelle 1/500 è)
ANNEXES
Annexe 1 : graphe des sondages au pénétromètre dynamique léger, PD1 à PD4 . 4S ANT. 5956 et 5957
Annexe 2 : graphe des sondages au pénétromètre dynamique lourd, PSI à PS4 4S ANT. 5958 à 5961
Annexe 3 : résultats des essais en laboratoire 4S ANT. 5962 à 5964
I - INTRODUCTION Un ensemble de locaux à usage artisanal est envisagé à
Dothémare - Abymes.
Ces locaux se répartiront sur deux secteurs (cf figure 1) :
- le village artisanal, installé au Sud-Est de la clinique des Rosiers (ZL2) ;
- les ateliers relais et la zone artisanale à Dothémare (ZL1).
Les contraintes du terrain des ateliers relais (ZL1) sont importantes car le projet s'étend sur l'emprise de deux ravines ayant creusé un lit profond et altéré les terrains.
Pour préciser le comportement de cette zone et ses possibilités d'aménagement, la SEMAG a confié à l'agence régionale des Antilles du BRGM la réalisation de la présente étude géotechnique.
II - CONTEXTE
Les formations géologiques rencontrées en surface sont des argiles d'altération, rouges, d'origine volcano-sédimentaire.
Dans ces formations (zone ZL1), les ravines ont taillé deux lits profonds (dénivelle 4 m) et engendré une accélération de l'altération par la présence permanente d'eau.
D'autre part, ce réseau hydrographique a permis le dépôt et la création de couche argilo-tourbeuse en surface.
A N T . . . A S
Ill - NATURE DES RECONNAISSANCES EFFECTUEES ET RESULTATS
3.1 - Pénétromètre dynamique léger
Dans les zones peu accessibles et généralement compressibles, quatre sondages au pénétromètre dynamique ont été effectués.
Ces quatre sondages ont été implantés dans la zone ZL1 (Ateliers relais Dothémare) et pour 3 d'entre eux dans le lit de la ravine, sondages PD2, PD3 et PD4 (cf plan d'implantation) .
Les valeurs de résistance de pointe Rp ou qd sont comprises (cf annexe lf graphe des sondages air pénétromètre dynamique ) :
- PD1 (réalisé dans les argiles rouges en partie haute du terrain).
La résistance de pointe qd va en croissant rapidement de 24 bar en surface à plus de 100 bar à -2m/TN.
- PD2, PD3 et PD4.
Sur les 3 essais, la frange très altérée de surface (qd < 10 bar) a une puissance de l'ordre d'un mètre.
La résistance de pointe est variable suivant les essais et probablement suivant le degré d'altération dû à la ravine. Nous retiendrons comme valeur représentative :
Pour PD2, -1,0 m à -5,0 m/TN qd moy =: 20 bar -5,0 m et au-delà qd moy = 30 bar
Pour PD3. -1,0 m à -3,0 m/TN qd moy = 20/25 bar -3,0 m à -5,0 m/TN qd moy =: 45 bar
Pour PD4, -1/0 m à -4,0 m/TN qd moy = 45 bar -4,0 m à -5,0 m/TN qd moy = 15 bar
Les graphes pénétrométriques (PD1 à PD4) sont en annexe 1.
3.2 - Pénétromètre statique lourd
Les sondages au pénétromètre statique lourd de type GOUDA 100 KN ont été menés sur les deux sites (cf figures 2 et 3) :
- 3 sondages pénétrométriques ; zone ZL1 (PSI,2 et 3) ; - 1 sondage pénétrométrique ; zone ZL2 (PS4).
L'ensemble des graphes pénétrométriques est en annexe 2.
3.2.1 - Zone ZL1.
Les 3 sondages ont été répartis sur le terrain en tenant compte des deux natures géologiques de celui-ci (cf figure 2) :
- formation volcano-sédimentaire argilisée rouge bariolée (PS2).
La résistance de pointe qc augmente avec la profondeur, de 10 bar en surface à 36 bar vers -1,8 m/TN. Au delà, la résistance de pointe varie entre 30 et 40 bar. Le frottement latéral total Qst est important, compris entre 16 et 80 bar (chemise 150 cm2 + pointe 10 cm2).
L'essai a été stoppé vers -3 m/TN, la machine n'étant pas assez puissante pour descendre plus profondément ;
- formation de dépôt et d'altération, molle, compressible et organique dans le lit de la ravine (PSI et PS3).
Les deux pénétromètres statiques ont été foncés dans le lit de la ravine. Les résistances de pointe q , sont faibles, comprises entre 2 et 20 bar sur des profondeurs importantes (plus de 6 m). Les résistances de pointe sont influencées par la présence probable d'un horizon saturé lié à la ravine.
3.2.2 - Zone ZL2
Sur ce terrain, un sondage pénétrométrique (PS4) a été effectué (cf figure 3, plan d'implantation des reconnaissances)
La résistance de pointe qc et le frottement latéral total Q_t augmentent avec la profondeur, respectivement de 12 à 94 bar et de 22 à 120 bar. Le sondage a été stoppé à 4,6 m, la puissance maximale de la machine ayant été atteinte.
3.3 - Puits à la pelle
Sur l'ensemble des deux terrains, dix puits à la pelle mécanique ont été fouillés (cf figures 2 et 3/ plan d'implantation des reconnaissances, zone ZL1 et ZL2).
Les profondeurs exprimées s'entendent d'après le terrain naturel (TN) et ne correspondent pas à une altitude NGG.
3.3.1 - Zone ZL1
Les puits ont été excaves le 21 mai 1990 et sont au nombre de 8 (Tl à T8) pour la zone ZL1 (cf figure 2, plan d'implantation des reconnaissances). La coupe géologique est présentée ci-après :
• Puits Tl
-0,00 à -0,60 m/TN
-0,00 à -2,60 m/TN
Terre végétale, argile noirâtre organique ; Argile bariolée ocre-rouge, gris.
I Puits T2
•0,00 à -i;70 m/TN
•1,70 à -2,40 m/TN
Argile tourbeuse molle noire, suintement vers -0,70 m ; Argile marron beige (altération des argiles rouges bariolées).
• Puits T3
-0,00 à -0,20 m/TN -0,20 à -1,90 m/TN
-1,90 à -2,00 m/TN
Terre végétale ; Argile rouge bariolée - gris trace de scorie noire ; Argile bariolée rouge veinée gris.
I Puits T4
•0,00 à -0,60 m/TN
-0,60 à -2,80 m/TN
Tourbe argileuse grise avec trace d'argile rouge ; Argile gris-brun avec trace d'éléments organiques.
-*w. Figure 2 : plan d'implantation des reconnaissances
(Zone ZL1, échelle 1/500 ö)
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R 31014 A N T A S 9 0
ft 310K ANT J,S 90
I Puits T5
•0,00 à -0,40 m/TN •0,40 à -2,80 m/TN
Terre végétale organique ; Argile bariolée rouge veiné gris-beige, suintement vers -1,80 m/TN.
• Puits T6
-0,00 à -0,40 m/TN -0,40 à -0,70 m/TN
-0,70 à -2,60 m/TN
Terre végétale et tourbe ; Argile brune/noire organique et trace d'argile rouge ; Argile marron-gris plastique.
I Puits T7
•0,00 à -0,80 m/TN •0,80 à -2,80 m/TN
Terre végétale et tourbe argileuse Argile bariolée rouge veinée gris.
I Puits T8
•0,00 à -0,30 m/TN •0,30 à -1,00 m/TN •1,00 à -2,60 m/TN
Remblai de "tuf" calcaire ; Terre végétale brune ; Argile bariolée rouge veinée beige.
3. 3.2 - Zone ZL2
Deux puits ont été réalisés sur cette zone (cf figure 3, plan de situation des reconnaissances).
I Puits T9
-0,00 à -0,30 m/TN
-0,30 à -2,70 m/TN
Remblai de "tuf" calcaire et terre végétale ; Argile beige marron avec trace noirâtre (structure minérale identifiable) .
I Puits T10
•0,00 à -0,40 m/TN •0,40 à -2,60 m/TN
Terre végétale ; Argile bariolée brun-rouge tachetée gris.
3.4 - Essais en laboratoire
Sur des échantillons intacts prélevés dans les puits, les essais en laboratoire suivants ont été menés :
• Essai d'identification
- teneur en eau - poids spécifique - limite d'Atterberg - granulométrie.
• Essai de compressibilité à l'oedomètre.
Les argiles appartiennent à la classe Lt.
6
IV - INTERPRETATION
4.1 - Capacité Portante
Les calculs menés ci-après sont conformes au D.T.U 13.11, fondations superficielles.
4.1.1 - Zone ZL1, partie haute (hors ravine)
Les essais PD1 et PS2 seront retenus afin de déterminer les caractéristiques de ces argiles rouges bariolées en place.
La contrainte de calcul ultime qu s'exprime :
. pour PD1 qu = qd
5
. pour PS2 qu = kc qce is + D
Hypothèses :
D = encastrement = 0,50 m/TN =1,7 T/m2
ig = charge verticale = 1 m B = largeur semelle filante = 1 m kc = 0,31
Soit :
qu = 30 =6,0 bar (PD1) 5
qu = 0,31 x 27 + 0,08 = 8,3 bar (PS2)
La contrainte de calcul g retenue sera :
q = qu mini = 2,1 bar 2
Les tassements différentiels étant négligeables.
NB : La contrainte de calcul utilisée pour les vérifications aux ELU (Etats Limites Ultimes) ne doit pas être confondue avec la contrainte admissible utilisée antérieurement avec les règles dites "aux contraintes admissibles" par exemple le BA 68. Cette contrainte admissible est plus faible que la contrainte de calcul.
La contrainte admissible qadm s'exprime :
Sadm # 9u 2'° b a r 3
4.1.2 - Zone ZLlf lit de la ravine
Dans cette zone qui appartient au lit de la ravine, cinq sondages pénétrométriques ont été exécutés : PSI, PS3, PD2, PD3 et PD4.
La capacité portante des terrains de surface est très faible, de l'ordre de 0,5 bar et sensible en fonction du niveau de la ravine. La compressibilité de ceux-ci est importante, nous conseillons donc de venir curer les terrains les plus mous sur 1 m environ au moins d'après les sondages PD2, PD3, PD4 et PSI et jusqu'à 1,8 m à la conjonction des 2 ravines (PS3).
Pour les terrains sous-jacents, nous retiendrons une résistance de pointe q¿ (dynamique) moyenne de 20 bar et une résistance de pointe qce (statique) équivalente de 11,7 bar.
En terme de portance, la contrainte de calcul q et la contrainte admissible qadm (cf § 4.1.1) s'expriment :
q = qd =2,0 bar (dynamique) 5x2
q = kc qce is + D = 0,35 x 11,7 + 0,17 = 2,1 bar (statique)
3adm ~ 1'3 b a r (dynamique) qacjm ~ 1,5 bar (statique)
Le tassement différentiel est négligé.
4.1.3 - Zone ZL2
Pour ce secteur homogène, le sondage au pénétromètre statique lourd PS4 sera considéré comme représentatif.
En reprenant les mêmes hypothèses que précédemment (cf § 4.1.1) :
qu = 0,31 x 24,5 + 0,08 = 7,6 bar
La contrainte de calcul q :
q = qu = 3.8 bar
Les tassements différentiels sont négligeables.-
La contrainte admissible q a ^
Sadm # % - D + D = 2'6 b a r
3
4.2 - Tassement
Le secteur présentant des risques de tassement est essentiellement situé dans le lit des ravines de la zone ZL1.
Nous étudierons deux hypothèses :
- avec curage de la ravine (1 à 2 m) ; - sans curage.
D'après les éléments du projet, ces ravines seront comblées, après réalisation d'un émissaire puis remblayée jusque vers l'altitude + 13 m NGG, soit un remblai de 5 m de haut.
4.2.1 - Stabilité au poinçonnement
La stabilité du poinçonnement d'un remblai de 5 m dans la ravine, sans curage préalable s'exprime :
( + 2 ) cu >= 1,5 D
avec cu ~ q ~ 4 T/m*1
= 1,7 T/nr* D = 5 m
d'où ( + 2 ) cu = 2,4 » 1,5 , le remblai est donc stable D
vis à vis du poinçonnement des couches sous jacentes.
4.2.2 - Tassement dans la ravine, sans curage
Les tassements primaires peuvent être estimés en utilisant les résultats des essais oedométriques (cf annexe 3).
h = H (e - eQ) (1 + e0)
avec h = tassement primaire H = épaisseur compressible eQ =_ indice des vides initial _e = indice après chargement.
h = 2,6 (1,823 - 1.6) ~ 20 cm (ech T4) (1 + 1,823)
h = 3 (1.654 - 1.51) ~ 15 cm (1 + 1,654)
avec . surcharges remblai (5m) + bâtiment (2,5 T/mz) = 11 T/m2
. H = 2,6 m
L'amplitude des tassements n'est pas très importante. Certains facteurs dimensionnels et morphologiques peuvent réduire l'amplitude du tassement (répartition de contrainte, frettage latéral...) particulièrement dans la zone étroite du lit de la ravine.
4.2.3 - Tassement dans ravine, après curage
Le curage proposé, a pour but de purger les zones les plus altérées et compressibles de surface.
En reprenant les formules du § 4.2.2 et en diminuant l'épaisseur compressible de 1 à 2 m, l'amplitude des tassements primaire est ramenée entre 5 et 10 cm.
Des tassements différentiels entre la zone remblayée (lit ravine) et les parties hautes du terrains (+ 13 m NGG) sont probables, avec une faible amplitude (5 cm environ). Cette contrainte ne nous semble pas compatible avec le projet.
Nous recommandons donc de modifier le plan masse existant afin que les bâtiments soient exclusivement fondés en dehors de l'emprise de la ravine.
Le tassement différentiel pourrait être diminué en procédant au préchargement de la zone et en effectuant un suivi altimétrique. Les remblais complémentaires à mettre en oeuvre seraient d'une épaisseur de 2 m et la durée prévisionnelle de consolidation (durée préchargement) d'au moins 6 mois.
4.3 - Synthèse - Recommandations
Dans les zones remblayées, un contrôle des tassements devra être mis en oeuvre par suivi altimétrique.
10
- Les émissaires de transport des eaux devront être de préférences implantés sur les flancs de la dépression de la ravine (dans les argiles rouges-bariolées) afin d'éviter les risques de tassement.
- Le plan masse devra être modifié afin que les bâtiments soient construits en dehors du lit de la ravine.
- Le décapage du terrain sera effectué pour atteindre les argiles rouges-bariolées.
- Les réseaux (eau, E.LI, EP, AEP) devront tenir compte des risques de tassement différentiel.
- Les remblais devront être compactés à 100 % de l'OPN.
11
V - CONCLUSION
Les terrains argileux d'origine vulcano-sédimentaire pourront supporter des bâtiments dont la capacité portante admissible sera de l'ordre de 2 bar dans les parties hautes de la zone ZLl et de 2.6 bar pour la zone ZL2.
Dans les zones dépressionnaires du lit des ravines (zone ZLl) les tassements primaires obtenus pour une surcharge de 1,3 bar (5 m de remblai +2,5 T/m2 pour les bâtiments) varient entre 5/10 cm et 15/20 cm suivant qu'un curage de la ravine de 1 à 2 m est réalisé.
Quelle que soit la solution retenue, des tassements différentiels de faible amplitude (5/10 cm) sont probables. Cette situation ne nous semble pas compatible avec le projet. Le plan masse devra être modifié afin d'implanter les ouvrages en dehors des dépressions créées par les ravines.
-12
A> N N E X E S
ANNEXE 1
Graphe des sondages au pénétromètre dynamique léger P D 1 à P D 4
- . .. - "" ¿S AT.T "5956 et 5957
B. R. G. M. Poids du mouton
P É N É T R O M È T R E D Y N A M I Q U E Hauteur de chute
Section d e la pointe
ESSAI n° PD1
0.7f cm
19,65cm»
ESSA.I n°?D2 Résis tance de pointe e n b a r s Résistance de pointe en bars
10 20 30 *40 50 60 70
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ESSAI no P D 3
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10' ' 20 730 40 SO"1 ,6ö!".70'
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B. R. G. M. PÉNÉTROMETRE DYNAMIQUE
ESSAI n°£D4 Résistance de pointe en bars
10 20 30 40 50 60 70 80
Poids du mouton : 3ùk
Hauteur de chute : 0,7¿Tcm
Section de la pointe : 1 9 , 6 5 c m '
ESSA.I* n° Résistance de pointe en bars
10 20 30 40 50 60 70
Dossier 2>oT»etifi£E £enAC,
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Resistance de pointe1 en bars ; I,
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Graphe des sondages au pénétromètre dynamique lourd PSI à PS4
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ANNEXE 3
Résultats des essais en laboratoire
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B. R. G. M . Service géologique des Antilles
ESSAI DE COMPRESSIBILITÉ PERMÉABILITÉ
Etude î)crta>»-* *-
Sondage * fo
Profondeur
Nature Q\«£«
Date^.cfe.qo RESULTATS
Indice des vides initial
Pression de consolidation
Indice de compression
Perméabilité pour e 0
e0 = A.ÏÙ2Ç
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K(cm/s) =
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Pression normale en k g / c m 2
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B. R. G. M . Service géologique des Antilles
ESSAI DE COMPRESSIBILITÉ PERMÉABILITÉ
Etude koTWeMAR£"
Sondage T ' H "
Profondeur A-Soi»~
Nature OAQ'.I^.
Dateo"V-C-9o RESULTATS
Indice des vides initial : e0 = A-'VL'i
Pression de consolidation : O 0 (bars) = o . S
Indice de compression : C c =o,t[\
Perméabilité pour e 0 : K (cm/s) =
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0 05 _ Ci
4S ANT 5963
D? 0 3 "H- M ns i. ) 1 - '• «_ b " 6 I 3 5 10
Pression normil« en k g / c m 2
B. R. G. M . Service géologique des Antilles
ESSAI DE COMPRESSIBILITÉ PERMÉABILITÉ
Etude I>oTVl£Meure-
Sondage " p ¿
Profondeur /\.y0 t~.
Nature ouuaVU
Date ^ . C - S o . " RESULTATS
Indice des vides initial : e0 =^'éf'it
Pression de consolidation : O 0 (bars) = © , • &
Indice de compression : C c — o>~m
Perméabilité pour e 0 : K (cm/s) =
Coefficient de perméabilité K 0 en cm/s«tunde 0.05 0 1
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-Pression normale en k g / c m 2
RESULTATS DES ESSAIS EN LABORATOIRE
REFERE DU S O N D A G E
PROFONDEUR DE PRELEVEMENT (m)
DESCRIPTION Matwre
CewWtir
Consistance
Qualificatif
CARACTERISTIQUES PHYSIQUES |. Teneur en «au naturell« W X
Poids spécifique apparent humide Y
Poids spécifique apparent tac Yd
Paid» spécifique daa grain« Ya
Granulométrle (%< » . M m m )
M 9
35
Umlte de liquidité LL
Limite de plasticité LP
Indice de plasticité IP
CLASSIFICATION L P C
CARACTERISTIQUES M E C A N I Q U E S Résistance au cltalllaniant (avara) Cuu
Frottamant íntarna (dicté») +v»)
• Resistance a la comptéealo* (tare) R«
COMPRESSIBILITE PERMCASfLITE Indice des vide« Initial e«
.Pression de consolidation (kart) O «
Coefficient de compression .1 Ce
Perméabilité pour a0 (cm/a) K
VITESSE DI CONSOLIDATION (cm«/s),,Cv
T2 1,50
argile
brune à beige
noy. dur, hde
organique
54,48
1,45
0,94
102
54 48
Lt
1.654
0.6 0.34
T4 T6 1,50
argile
brune noirâtre
moy. dur, hde
plastique
58,15
1.50
0,95
»
110
49 51
Lt
1
1.823
0.5 0.43
1,50
argile bariolée
T8 0,80
argile bariolée
"ouge brique, rouge o n que, nar.veines grise; marron
hde, compacte maoïe , tendre,
Dlastique
76,73
1.33
0.75
95
114
81 33
Lt
0,30 b
20°
hde, moy. dur
plastique
57,40
1,56
0.99
98
107
64 43
Lt
0.46 b
20.5°
. 1.762
1 1
0.38
T10 . 0,80
argile bariolée
rouge et gris rendre
hde
fraible, tendre
56.03
1,40
0.89
113
70 43
Lt
1
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1
B. R G. M. service géologique des Antilles
Etude
Dite
ANHEXe 2, ¿ S . ,AN1 596¿ BIS
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