Depuis plus de deux décennies, les géomorphologues ont mis en évidence le rôle de la dégradation du permafrost dans les déstabilisations rocheuses en haute montagne (écroulements, avalanches rocheuses notamment). Si les études en laboratoire démontrent que le dégel et le réchauffement de la roche et des joints de glace conduisent à leur fragilisation, plusieurs mécanismes peuvent être impliqués, et il reste donc difficile d’expliquer les évènements gravitaires observés. Nous résumons ici les développements en modélisation thermique appliquée aux terrains à permafrost de haute montagne aux cours des deux dernières décennies. Nous mettons en évidence leur contribution pour comprendre le rôle du permafrost dans la déstabilisation des versants rocheux. Si la combinaison de mesures de température in situ , de modèles de bilan d’énergie et hydrologiques et de simulations de transferts thermiques permet de caractériser le régime thermique des versants rocheux alpins, il s’agit désormais de coupler les transferts de chaleur et d’eau dans des géométries de fractures réalistes pour mettre au point des modèles thermo-hydro-cryo-mécaniques qui tiennent compte de la variabilité du bilan d’énergie à la surface de ces versants.
Le lien entre les particules constitutives des sols et leur réponse macroscopique est beaucoup moins connu dans les sols fins que dans les sols granulaires, du fait de la complexité des interactions entre les particules argileuses qu’ils contiennent, et entre cette phase argileuse et l’eau. La connaissance de ce lien a bénéficié des recherches menées sur la structure de sédiments argileux lâches au comportement très particulier, les argiles sensibles. À partir d’études de la structure de sédiments argileux et en se plaçant dans le cadre proposé par Skempton sur la base de ses travaux fondamentaux sur « consolidation des argiles sous compaction gravitationnelle », on décrit comment la connaissance du lien micro-macro peut s’approfondir, à partir d’exemples de sols naturels récents, plus anciens, jusqu’à considérer des sédiments argileux que la diagénèse a transformé en roches argileuses.
Cet article s’intéresse au rôle du degré de saturation dans l’évaluation du potentiel de liquéfaction des sols. L’objectif central est de proposer une méthodologie robuste de modélisation du comportement cyclique des sols quasi-saturés. Ces derniers, assez communs à proximité de la nappe et/ou en présence de beaucoup de matières organiques, présentent une bien meilleure résistance à la liquéfaction que les sols pleinement saturés, mais ils demeurent cependant liquéfiables. Ainsi, l’hypothèse d’un sol saturé associé à un comportement non-drainé peut être très pénalisant, alors qu’un comportement apparenté à un sol sec ne serait pas sécuritaire. Deux méthodes sont discutées ici. Nous montrons d’abord que la première, adoptant une loi de comportement avancée conçue pour modéliser la liquéfaction, peine à correctement prendre en compte l’incertitude inhérente à un problème de géotechnique. Ensuite, une seconde approche basée sur des relations constitutives empiriques est employée avec davantage de succès. Enfin, cet exercice de modélisation est utilisé comme base pour une discussion sur l’importance d’intégrer une estimation du degré de saturation dans une campagne de reconnaissances géotechniques, notamment si l’on veut estimer les marges cachées dans l’évaluation du risque de liquéfaction.
S’étirant sur 40 km, le littoral basque des Pyrénées-Atlantiques présente une remarquable diversité géomorphologique et géologique, avec des falaises constituées de flyschs dont les propriétés hydromécaniques évoluent fortement sous l’effet de l’altération et des variations de saturation. Ces évolutions contribuent de manière déterminante aux glissements-coulées responsables du recul du rivage. Ce travail, mené dans le cadre du projet FEDER EZPONDA porté par la Communauté d’Agglomération du Pays Basque (CAPB), vise à caractériser les propriétés géotechniques des marnes altérées du flysch de faciès G affleurant à Bidart, un site particulièrement actif qui pose un risque accru pour les enjeux humains et matériels situés en sommet de falaise. Une campagne expérimentale a été conduite afin de déterminer les propriétés d’identification (granulométrie, limites d’Atterberg, densité, minéralogie), complétée par des essais triaxiaux sur éprouvettes reconstituées en conditions saturées et partiellement saturées. Les matériaux présentent une forte teneur en montmorillonite et un indice de plasticité élevé, caractéristiques d’un comportement argileux très plastique et fortement sensible aux variations hydriques. Les essais triaxiaux montrent que la résistance au cisaillement dépend étroitement de l’état de saturation, la succion matricielle renforçant significativement le matériau. Ces résultats apportent des éléments clés pour la compréhension des mécanismes de rupture affectant les marnes altérées du littoral basque et fournissent des paramètres mécaniques indispensables à la modélisation de la stabilité des falaises.
La polarisation provoquée (PP) mesure la capacité d’un matériau à accumuler puis restituer progressivement des charges électriques après injection de courant. Utilisée conjointement à la résistivité électrique, elle permet de quantifier la teneur en eau et la Capacité d’Échange Cationique (CEC), paramètres clés du retrait-gonflement des argiles (RGA). Malgré d’importants progrès conceptuels et techniques, la validation de la PP pour estimer indirectement la sensibilité des sols au RGA reste limitée. Cette étude apporte une nouvelle contribution pour valider cette méthode. À partir de 39 échantillons argileux prélevés sur différents sites français affectés par le RGA, des mesures de polarisation provoquée ont été réalisées puis couplées aux mesures de teneur en eau à saturation, CEC, valeur au bleu de méthylène (VBS) et limites d’Atterberg. Les résultats montrent : (i) une forte corrélation linéaire entre la conductivité de surface et la CEC VBS calculée à partir de la mesure de VBS ( r 2 = 0,80) ou par la méthode de mesure directe utilisant la cobaltihexamine, CEC Cohex3+, ( r 2 = 0,60), (ii) la validation du modèle dit de « couche dynamique de Stern » pour prédire la CEC à partir de la PP en se basant sur les mesures sur 529 échantillons issus de la littérature et les mesures de la présente étude. À partir de ces travaux, des seuils ont été proposés pour classer les sols selon leur sensibilité au RGA à partir de la CEC (soit les valeurs de CEC = 3,7 ± 1,9 meq/100 g et 27 ± 9,9 meq/100 g). Pour cela, on s’inspire des classes de sensibilité reposant sur la VBS et la limite de liquidité. Au final, dans un contexte d’intensification des épisodes de sécheresse, ces résultats ouvrent la voie à une caractérisation non destructive, rapide et spatialement résolue des sols sensibles au RGA.
Les falaises de la côte d’Opale constituent un laboratoire naturel privilégié pour analyser les effets du changement climatique sur l’évolution du littoral. Le recul du trait de côte y résulte de mécanismes variés, fortement conditionnés par la nature géologique des formations affleurantes. Les falaises crayeuses, très présentes au niveau du Cap Blanc-Nez et du Cran d’Escalles, sont principalement affectées par des effondrements en masse, des éboulements et des chutes de blocs. Leur comportement mécanique dépend étroitement de l’état pétrographique de la craie et de son degré de fracturation, lui-même hérité de l’histoire sédimentaire et diagénétique. Les hétérogénéités lithologiques y définissent des interfaces mécaniques qui jouent un rôle majeur dans la propagation des fractures et dans la réponse des massifs aux sollicitations climatiques, notamment aux épisodes pluvieux intenses qui modifient rapidement le fonctionnement hydraulique de l’aquifère de la Craie. Dans d’autres secteurs, comme Strouanne, la présence d’argiles du Gault engendre des modes d’instabilité différents : poinçonnement sous la charge du massif, glissements en pied de falaise puis déstabilisation du sommet. Plus au nord, la falaise limoneuse pléistocène de Sangatte évolue principalement sous l’effet du ravinement et ne présente qu’un recul très limité. Cette diversité de comportements montre que l’évolution du trait de côte dépend étroitement de la nature du substratum et de ses propriétés hydromécaniques. Une meilleure intégration des paramètres géologiques, hydrogéologiques et climatiques apparaît indispensable afin d’améliorer la prévision du recul futur et d’adapter les stratégies de gestion du risque.
Au cours du dernier siècle, de multiples signes du changement climatique ont été observés dans les Alpes, notamment le retrait généralisé des glaciers de montagne, la fonte des glaciers rocheux et la dégradation du pergélisol. Les régions montagneuses sont des zones très sensibles aux modifications environnementales car les instabilités de versants liées au changement climatique engendrent des ajustements géomorphologiques et modifient l’apport en sédiments dans les bassins versant. Le glacier Bonnard est un glacier rocheux des Alpes suisses qui illustre très bien cette problématique. Dans cet article, on présente la situation du glacier, l’historique des évènements associées à son évolution, les différentes techniques d’auscultations déployées et les mesures de protection mises en place.
Cette étude propose une méthodologie de calcul du risque gravitaire (ou de chutes de blocs) sur les 8360 km de voiries que compte le réseau routier et autoroutier régional de Wallonie (Belgique), en vue de prioriser les investissements et les actions préventives aux endroits présentant les risques les plus élevés. Il s’agit donc d’un outil de gestion du risque gravitaire à destination des gestionnaires d’infrastructures routières et des pouvoirs publics. L’aléa gravitaire théorique est d’abord déterminé systématiquement, tous les 10 m, de chaque côté de la route, sur l’ensemble du réseau régional. Celui-ci est calculé au moyen de 7 paramètres géométriques issus de l’analyse topographique du versant bordant la route, au travers de profils de 200 m de long, orientés perpendiculairement à la voirie. Les valeurs de l’aléa gravitaire obtenues par cette approche déterministe sont confortées par l’analyse de données d’éboulements ayant atteint les routes et de données concernant les tronçons routiers déjà sécurisés vis-à-vis du risque de chutes de blocs. Le risque gravitaire est ensuite calculé sur une sélection de tronçons routiers, au moyen de l’aléa gravitaire, et d’autres facteurs permettant de mieux prendre en considération d’une part, le massif rocheux, ainsi que ses instabilités potentielles en termes de volume et de fréquence, et d’autre part l’enjeu exposé. Les paramètres et données utilisées dans la méthodologie développée se veulent volontairement aisés à déterminer afin de faciliter autant que possible le calcul du risque. Une attention est également portée à ce que la méthodologie soit la plus objective possible et cohérente avec les réalités du terrain, et ce pour une grande variété de contextes topographique et géologique.
Les carrières souterraines abandonnées en France peuvent représenter un risque géotechnique non négligeable (de type effondrement en surface), en particulier dans les régions où la densité d’anciennes exploitations est élevée. Leur stabilité repose notamment sur un équilibre entre la résistance des piliers, le comportement des terrains de recouvrement et les conditions hydrogéologiques locales. Dans ce contexte, le changement climatique, en modifiant les régimes météorologiques et hydriques, pourrait accélérer les processus de dégradation de ces ouvrages. Un travail de recherche de corrélation entre les effondrements et les variations hydroclimatique a été conduit. Cet article est une synthèse des travaux récemment menés à l’Ineris : inventaire national des effondrements, études de cas, essais expérimentaux sur la craie, modélisations numériques et mise en place d’un dispositif d’observations in situ. L’objectif de ces études est d’améliorer la compréhension des interactions entre aléas climatiques et comportements mécaniques des carrières, afin de renforcer l’évaluation du risque d’effondrement. Les premiers résultats confirment que les variations hydroclimatiques peuvent agir comme un facteur aggravant pour la stabilité des carrières souterraines abandonnées, essentiellement via le rôle central de l’eau et qu’il faut poursuivre les travaux sur le sujet.
Le projet RISSC (2018–2022), mené en Wallonie et dans les Hauts-de-France, a visé à améliorer la prévention et la gestion des risques liés aux cavités souterraines dans un cadre transfrontalier. Bien que le changement climatique ne soit pas au cœur du projet, certaines pistes explorées permettent d’envisager ses effets potentiels sur la stabilité des cavités. Le projet a dressé un inventaire structuré des cavités souterraines, en tenant compte de leur typologie géologique, de leur origine (naturelle ou anthropique) et de leur usage. Une attention particulière a été portée aux carrières souterraines de craie, matériau très présent dans les deux régions et sensible aux variations hydriques. Pour mener une analyse accidentologique, des bases de données bien organisées et complètes sont indispensables, tant du point de vue des cavités que des mouvements de terrains engendrés. Le projet a surtout mené une réflexion sur les facteurs permanents (géologie, hydrogéologie, présence d’une cavité) et variables (conditions météorologiques, actions humaines) qui peuvent déclencher un effondrement. Actuellement, les informations disponibles restent trop partielles pour permettre une analyse aboutie, surtout pour des événements anciens. Plus récemment, une analyse accidentologique en Hesbaye (Belgique) a tenté de corréler les effondrements et les épisodes pluvieux intenses, soulignant l’importance des facteurs hydrogéologiques et topographiques. Pour mieux comprendre les mécanismes de ruine des cavités, une approche multidisciplinaire a été mise en œuvre sur d’anciennes carrières souterraines, avec des analyses in situ et en laboratoire, des travaux expérimentaux et numériques, visant notamment à comparer le comportement entre les zones sèches et saturées du site. Les essais ont montré que la résistance mécanique de la craie diminue significativement en condition saturée. Ces études se poursuivent actuellement pour mieux cerner le rôle de l’eau sur le comportement des craies en lien avec leur micro-texture. Les simulations numériques ont confirmé que les zones ennoyées présentent une instabilité accrue. Cela appelle à développer des modèles couplés hydromécaniques pour anticiper les effets des fluctuations climatiques sur la stabilité des cavités et la résilience des territoires.
En Belgique, les régions de Mons et Liège sont connues pour leurs exploitations de craie à ciel ouvert. Plusieurs projets d’implantation d’éoliennes y ont été envisagés, nécessitant d’étudier la stabilité des talus de carrière avant l’installation de ces éoliennes. Dans cet article, nous présentons un modèle conceptuel bi-dimensionnel aux différences finies qui a servi à évaluer deux sites. Préalablement, les caractéristiques mécaniques des terrains ont été évaluées à partir d’essais en laboratoire, d’indice de qualité des massifs et de la littérature. Dans le cas d’un massif homogène de craie, une éolienne implantée à plus de 100 m de la carrière n’a pas d’effet sur les talus. Cette distance peut être réduite à 30 m. Si les terrains de couverture sont épais, un cas pessimiste a été considéré pour lequel la fondation est implantée dans une couche homogène de limons. Une plastification apparaît, indiquant qu’il faudrait probablement surdimensionner la fondation dans ce cas.
La démonstration de la faisabilité technique de construction de galeries dans une argile peu indurée constitue un objectif majeur du programme belge de Recherche, Développement et Démonstration (RD&D) relatif au stockage géologique des déchets radioactifs de haute activité et/ou de longue durée de vie. Ce programme s’appuie sur le laboratoire souterrain HADES, construit dans l’Argile de Boom à Mol à une profondeur de 225 mètres, en plusieurs étapes depuis les années 1980. L’étude analyse l’évolution des convergences de deux galeries construites à des périodes et selon des techniques différentes : le « Test Drift » (1987, excavation semi-manuelle) et la galerie de liaison (2002, tunnelier). Les mesures montrent que les diamètres des deux galeries continuent à évoluer et ne sont donc pas stabilisés, respectivement 37 ans (pour le « Test Drift ») et 22 ans (pour la galerie de liaison) après leur construction. Leurs modes de déformation diffèrent significativement : le « Test Drift » subit une compression dans toutes les directions tandis que la galerie de liaison présente une compression verticale associée à une extension horizontale. L’évolution des convergences du « Test Drift » est analysée via l’introduction d’un modèle viscoélastique du type Kelvin-Voigt. Son application aux mesures de convergences de cette galerie a permis de reproduire les observations in situ sur plusieurs décennies, confirmant la nécessité de développer un modèle intégrant l’évolution temporelle des différents matériaux présents et de leurs interactions afin de bien comprendre le comportement à long terme du revêtement de galeries creusées dans une argile peu indurée. Les résultats de cette étude présentent un intérêt majeur pour la conception et l’optimisation des galeries de stockage géologique en milieu argileux peu induré.
Cette étude propose une méthodologie pour sélectionner des scénarios de sol critiques dans le cadre de la conception géotechnique du projet d’infrastructure Oosterweel, à Anvers (Belgique). En raison de la complexité géologique du site et de la variabilité observée dans les essais CPT (Cone Penetration Test), une approche combinant expertise géotechnique et approche statistique a été mise en œuvre pour identifier les profils de sol induisant les réponses structurelles les plus contraignantes. Des analyses par éléments finis ont été réalisées à l’aide du logiciel Plaxis 2D afin de simuler l’interaction sol-structure à différentes étapes de la construction. Plusieurs scénarios de profil de sol ont été étudiés : des profils de sols meubles, rigides, ainsi que des profils de sols hétérogènes composés de couches alternées. L’analyse s’est concentrée sur les éléments clés du projet, tels que la paroi moulée et les fondations profondes, en évaluant les déplacements et les efforts internes générés dans chaque configuration. Les résultats ont montré que les sollicitations structurelles les plus importantes ne provenaient pas uniquement des sols meubles ou rigides, mais principalement des profils hétérogènes, où la stratification variable du sol provoque des réponses mécaniques complexes. Les plus fortes valeurs de déplacement et de moment de flexion ont été observées dans ce scénario hétérogène. Sur cette base, trois profils critiques ont été retenus – meuble, rigide et hétérogène – en tant que cas de référence pour les modélisations futures. La méthodologie développée permet de mieux anticiper les effets de la variabilité des sols sur la conception, et fournit un cadre rationnel pour le choix de scénarios représentatifs dans des projets d’infrastructure complexes, renforçant ainsi leur robustesse géotechnique.
La pré-consolidation de sols compressibles avant construction est une technique éprouvée présentant de nombreux avantages, en particulier lorsque les surfaces concernées sont très grandes : elle devient alors concurrentielle par rapport à la mise en œuvre de fondations profondes. Le temps de consolidation peut être considérablement réduit grâce à l’utilisation de drains verticaux. Dans ce cadre, la mise en place d’une surcharge supplémentaire permet de diminuer le temps d’attente et de s’affranchir de la consolidation secondaire. Cet article présente, sur base d’un cas concret, les principales méthodes de calcul permettant d’estimer les tassements attendus, la durée de la pré-consolidation et l’effet de drains verticaux sur cette durée. Ces méthodes de calcul sont mises en œuvre sur base d’essais géotechniques courants (essais pénétrométriques et essais œdométriques sur échantillons non remaniés). L’article analyse également les caractéristiques de déformabilité des schlamms par différentes approches, expérimentales ou par corrélations (oedomètres, interprétation à partir des CPT, corrélations entre paramètres). Il présente par ailleurs les mesures de tassements effectifs obtenues par profilométrie hydrostatique, méthode qui s’avère primordiale pour vérifier la consolidation au cours du temps, valider le moment correspondant à un degré de consolidation acceptable et estimer le tassement résiduel attendu. L’étude met en évidence la bonne concordance entre les calculs prédictifs et les tassements effectivement observés.
This study explores the impact of granular properties and geogrid characteristics on the behaviour of reinforced soil techniques, through DEM numerical simulations of triaxial compression tests. Three particle shapes (spheres, two different clumps) were examined, as well as two geogrid types (biaxial and triaxial). The results show that geogrids significantly increase peak strength and reduce lateral deformations, mainly due to better particle confinement. Clumps generally exhibit better shear strength, creating a more stable granular structure that interacts more effectively with geogrids. The study also reveals that particles interlocking in geogrid apertures predominates friction at the soil-geogrid interface. The stiffness of geogrids influences their effectiveness: above a certain threshold, geogrids offer near-saturated benefit performance. On the other hand, the shape and size of geogrid openings present a secondary impact when stiffness and effective area are maintained constant. This research highlights the importance of selecting geogrids according to soil granularity and can provide practical recommendations for the use of geogrids in geotechnical applications.
The design of gas drainage systems is essential for mitigating environmental impacts, especially in contaminated soils (e.g., hydrocarbons, radon) and landfill covers (e.g., methane and carbon dioxide management). This study experimentally investigates the gas drainage capacity and transport through mini pipes within multi-linear drainage geocomposites, as these mini pipes primarily determine the system’s overall drainage capacity. Initially, the assessment of the discharge capacities was performed on air, and CO₂ through various mini-pipe diameters and lengths to characterize the flow rate as a function of the gradient. Finally, the drainage capacity through mini-tube connections and their integration into the principal collection system was examined. These two steps enable the estimation of both linear and singular head losses, considering the extended lengths of the mini-pipes and their connections. The final objective is to extend these findings to gases such as methane and radon by establishing discharge equivalencies among various fluids. This experimentation is supported by well-known fluid transport concepts, allowing for the modeling and reproduction of the drained flow rate as a function of the fluid gradient. This paper presents the methodology and results of the proposed study, along with various analyses of equivalency considerations to enhance gas drainage system design.
AbstractMSE wall technology was first introduced to the Turkish market and to the General Directorate of Highways in 1986 with a system that uses precast panels and polymeric strips. The first wall was built near Ankara. In 1987, for the Second Bosphorus Crossing Project − Istanbul, all the wing walls of the overpasses at the Trans European Motorway (TEM) and connecting roads on the European side were also constructed with the same system. Another wall for a hotel construction in Kusadasi near Izmir was built in 1988, supporting a road in front of the hotel. The walls during their 38 years of service life were subjected to severe earthquakes. Strips exhumed from Ankara and Istanbul walls after 20 and 22 years of construction respectively were tested. This paper discusses the history, performance of the walls after earthquakes, the results of the exhumed polymeric strip tests and their present state.
Greener unpaved forest roads: Cost and emissions analysis of solutions using an industrial by-product and a geosynthetic. Unpaved forest roads are vital for forestry activities. They may demand using high-quality aggregates to withstand heavy traffic loads. This poses a significant challenge, related with environmental and economic aspects, due to their production, transport and application requirements. For the pulp and paper industry, forest roads are crucial in the exploitation and management of forest areas, which provide the raw materials essential to their activity. Wastes and byproducts are generated during the associated industrial processes. Some of these materials have the potential to be used in the construction of unpaved forest roads, reducing demand for aggregates and enhancing circular economy and sustainability. Herein, traditional solutions for unpaved road construction are compared with alternative ones considering a byproduct (from the pulp and paper industry) with and without reinforcement (geosynthetics). This analysis considers costs and carbon emissions associated with the construction of roads. Results show that the use of the studied byproduct presents significant benefits by repurposing the material and reducing landfill disposal costs. Transport is relevant in unpaved road construction due to the large amount of material transported. Reinforcement decreased the use of aggregate, resulting in a 42% to 75% cost reduction and a 47% to 79% decrease in emissions compared to traditional solution.
