ANALYSE GÉOLOGIQUE ET GÉOTECHNIQUE DES SONDAGES CAROTTÉS DANS LE MASSIF ...

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DIRECTION DÉPARTEMENTALE DE L'AGRICULTURE
Département de la Vendée
Service du Génie rural, des Eaux et des Forêts
14, Place de la Vendée
85020 LA ROCHE-SUR-YON GARE
ANALYSE GÉOLOGIQUE ET GÉOTECHNIQUE
DES SONDAGES CAROTTÉS DANS LE MASSIF DE FONDATION
DU BARRAGE DE MERVENT (Vendée)
LOGS GÉOTECHNIQUES DES SONDAGES
CAMPAGNE 1976
par
E. DURAND et C. LOUIS
BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES
SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL
Département géologie de l'aménagement
Géotechnique
B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38¡ 63.00.12
76 SGN 407 AME 23 septembre 19?6
R E S U ME
La Direction départementale de l'Agriculture de la Vendée a fait
appel à la division Géotechnique du Bureau de recherches géologiques
et minières pour l'analyse géologique et géotechnique de la campagne de
sondages effectuée en 1976 dans la fondation rocheuse du barrage de
Mervent.
Sur chaque sondage carotté effectué (au nombre de 24), trois logs
ont été réalisés :
- un log géologique mentionnant la nature géologique de la roche,
son état d'altération, sa fracturation, . . .
- un log de résistance (résistance entre pointes)
- un log de fracturation (mesure du module de fracturation et de
divers paramètres)
Les résultats obtenus ont fait l'objet de trois traitements statis-
tiques :
- un traitement par sondage
- un traitement par type de roche
- un traitement par profondeur
Le massif de fondation est constitué de gneiss plus ou moins altéré
et recoupé par des zones de micaschistes dont l'épaisseur est métrique.
Dans l'ensemble, le massif de fondation du barrage de Mervent se
caractérise par une résistance moyenne et une fracturation relativement
importante. Une nette amélioration de la qualité géotechnique du massif
de fondation apparaît avec la profondeur aussi bien en ce qui concerne le
gneiss que les micaschistes.
En complément de ces reconnaissances par sondages, quelques re-
connaissances complémentaires devront être effectuées, notamment un
levé géologique de surface à l'amont et à l'aval de l'ouvrage (lors de la vi-
dange décennale) ainsi qu'une reconnaissance de la zone de micaschistes la
plus importante à l'aval de l'interplot 2-3 par creusement d'un puits.
SOMMAIRE
1 - INTRODUCTION 1
2 - PROGRAMME DE SONDAGES - CAMPAGNE 1976 1
3 - LOGS GEOTECHNIQUES REALISES 3
4 - SYNTHESE DES RESULTATS 6
5 - CONCLUSION 14
LISTE DES ANNEXES
Annexe 1 Plan d'implantation des sondages
Annexe 2 Coupe développée du barrage et sondages de
reconnaissance
Annexe 3 Planches photographiques des caisses de carottes
par sondage
Annexes 3. 1 à 3. 24
Annexe 4 Logs géotechniques par sondage
Annexes 4. 1 à 4. 24
Annexe 5 Histogrammes des'indices de résistance à la traction
Annexes 5. 1 à 5. 12 : Histogrammes par sondage
Annexes 5. 13 à 5. 16 : Histogrammes par type de
roche (8 types)
Annexes 5. 17 à 5. 19 : Histogrammes par classe de
profondeur (5 classes)
Annexe 6 Analyse de la fracturation en sondage
Répartition des longueurs moyennes des carottes
Courbe cumulative de la répartition des longueurs
de carottes
Annexes 6. 1 à 6. 24
1 - INTRODUCTION
A la .demande de la Direction départementale de l'Agriculture du
département de la Vendée, la division Géotechnique du Bureau de re-
cherches géologiques et minières (B. R. G. M. ) est intervenue pour l'éta-
blissement des "logs géotechniques" des carottes de sondages réalisés
dans le massif de fondation du barrage de Mervent. Cette intervention
se situe dans le cadre d'études géotechniques plus complètes concer-
nant la stabilité de cet ouvrage, référence faite aux rapports B. R. G. M.
suivants :
- rapport 76 SGN 190 A ME du 27 avril 1976 : Expertise géotechni-
que relative au barrage de Mervent (Vendée). Analyse de la
situation et recommandations concernant les études et travaux
à mettre en oeuvre, par C. LOUIS
- rapport 76 SGN 401 A ME du 23 septembre 1976 : Analyse tridi-
mensionnelle de la stabilité des appuis du barrage de Mervent
(Vendée) par E. DURAND et C. LOUIS
Dans le cadre de ces mêmes études, une campagne de sondages de
reconnaissance fut entreprise de mai à août 1976. Les sondages ont été
réalisés par la S. E. E. R S. , Société d'études et de recherches par sonda-
ges, 24 rue du Chêne Lassé, B. P. 24, Zone industrielle légère
44800 SAINT HERBIN.
2 - PROGRAMME DE SONDAGES - CAMPAGNE 1976
Les sondages réalisés lors de la campagne 1976 sur le barrage de
Mervent avaient un triple but :
- reconnaissance géologique et géotechnique
- exécution de drains
- forages pour mise en oeuvre d'appareils d'auscultation (extenso-
mètres et piézomètres )
La plupart des sondages ont été carottés, en vue d'acquérir une
meilleure connaissance du massif de fondation du barrage. Pour l'en-
semble de la campagne 1976, 24 sondages carottés groupés dans 10 pro-
fils ont été réalisés, conformément au tableau de la page 2 ci-après.
L'implantation des sondages en plan est donnée sur l'annexe 1, ainsi
que sur l'annexe 2 où les sondages sont projetés sur une élévation dévelop-
pée du barrage.
- 2 -
Profil Sondage Profondeur
(m)
P 1 S 1 30, 00
S 2 30, 40
P 1 bis S 1 17, 20
S 2 30, 10
P 2 S 1 10, 80
S 2 15,40 -
P 2 bis S 1 15, 00
S 2 16,30
S 3 15, 00
P 3 S 1 12, 80
P 3bis S 1 21, 00
S 2 19,20
S 3 18, 00
P 4 S 1 16, 80
S 1 bis 10,40
S 2 10, 00
S 3 8, 40
S 4 13, 60
S 5 10, 00
P 5 S 1 16,20
P 6 S 1 10, 2 0
S 2 15, 30
P 7 S 1 30, 20
S 2 30, 30
- 3 -
3 - LOGS GEOTECHNIQUES REALISES
Les logs géotechniques comprennent en parallèle une description
géologique des carottes de sondages et une caractérisation de la résis-
tance de la matrice rocheuse et de la fracturation du massif.^"'
La présente analyse porte sur 24 sondages carottés de longueur
variant entre 8,40 m et 30, 40 m groupés en 1 0profils. Elle se traduit
principalement par les éléments suivants :
a - Des planches photographiques de toutes les caisses de carottes,
groupées par sondage, avec indication des profondeurs en début
et en fin de chaque caisse de carotte (annexe 3)
b - Une description géologique complète des carottes en distinguant
la nature pétrographique des roches, les altérations et les zones
de fracturation intense. Ce travail est reporté sous forme de
log géologique dans l'annexe 4.
c - Une caractérisation de la résistance à la traction de la matrice
rocheuse (annexe 5)
Une caractérisation de la résistance de la matrice rocheuse peut
être obtenue par mesure d'un indice de résistance tel que "l'indice de
traction It" résultant de la mesure de la résistance lors d'un essai de
fendage entre pointes. Il s'agit d'un essai de traction indirecte réalisé
à l'aide d'une presse dite Franklin . L'espacement des mesures effec-
tuées selon un diamètre sur les carottes de sondage, varie de 1 0 cm à
1 m au maximum afin de bien caractériser tous les types de roches. Le
nombre total des mesures atteint 490.
Le relevé des mesures sur bordereau approprié permet d'exploiter
les données directement sur ordinateur afin de permettre une analyse et
une représentation statistique complète des résultats . Il est possible d'ob-
tenir ainsi pour chaque classe considérée :
- l'histogramme des indices de résistance à la traction I
t
- la moyenne
- l'écart type
- la variance
- la médiane
Plusieurs traitements statistiques ont été effectués, afin d'analyser
les variations de l'indice de résistance à la traction :
" par sondage (annexes 5. 1 à 5. 12)
" par type de roche : huit classes de roches ont été distinguées
(annexes 5. 1 3 à 5. 1 7)
(+) Référence : C. LOUIS - Reconnaissance des massifs rocheux par
sondages et classification géotechnique des roches. Annales I. T. B. T. P.
Supplément au n° 319 juillet-août 1974 - Sols et fondations n° 108
- 4 -
Classe de roche Abréviation'"1"/
Gneiss sain GNEISS
Gneiss altéré GNEISS ALT.
Gneiss très altéré GNEISS T. ALT.
Gneiss vert (chloriteux) GNEISS V.
Gneiss à gros grains GNEISS A G. G.
Micaschistes sains MICASCH. S
Micaschistes altérés MICASCH. ALT.
Quartz QUARTZ
(+) abréviations portées en sortie d'ordinateur sur les
histogrammes
- par classes de profondeur : les profondeurs sont classées en
5 groupes par rapport au niveau de la fondation du barrage.
(Contact béton-rocher à la base des plots) (annexes 5-17 à
5-19)
. au-dessus du niveau de la fondation
. de 0 à 2 m sous le plan de fondation
. de 2 à 5 m
. de 5 à 10 m
. au-delà de 10 m
Cet examen des résistances de la roche par profondeur
permet d'estimer statistiquement sur l'ensemble des sonda-
ges l'amélioration de la qualité de la roche avec la profon-
deur
d - Une caractérisation de la fracturation du massif (annexe 6)
Une analyse de la fracturation du massif peut être menée par examen
de la répartition des longueurs de carottes obtenues par sondage. Le trai-
tement peut être réalisé efficacement en utilisant les possibilités actuelles
de l'analyseur d'images du B. R. G. M. . Les documents de base sont les
planches photographiques des caisses de carottes (annexe 3). Cette métho-
de impose préalablement l'établissement d'un relevé de la répartition des
vides ou zones broyées
Pour chaque sondage sont établis respectivement :
- un log de répartition des longueurs moyennes de carottes déterminé
par passes de dimensions égales(ou inférieures) à un mètre
- 5 -
- une courbe cumulative de répartition des longueurs de carottes.
La répartition de ces longueurs est caractérisée par cinq points :
T s : taux de carottage du rocher sain
c
_ T. longueur des carottes saines
~~ longueur totale du sondage
RQD : Rock Quality Designation introduit par Don Deere aux USA
Z longueur des carottes > 1 0 cm
longueur du forage
Mis : Module de fracturation (défini par trois points)
Le module de fracturation correspond à la mediale de
la distribution, c'est-à-dire le point correspondant à 50 %
Le module de fracturation Mf est encadré par le 1° et le 3°
quartale, points à 75 et 25 % de la répartition. A titre d'exemple,
le résultat est présenté comme suit
Sondage PI - SI : Mf = 11 - l9 - 39 cm
Le chiffre central représente approximativement la longueur
moyenne des carottes de la classe considérée.
- 6 -
4 - SYNTHESE DES RESULTATS
Les résultats sont tout d'abord en partie groupés sur les logs géotech-
niques établis par sondage (annexes 4. 1 à 4. 24) donnant en parallèle des in-
formations sur la géologie, la résistance et la fracturation des niveaux tra-
versés.
Les traitements statistiques réalisés permettent de plus de comparer
globalement la qualité géotechnique des roches traversées par chaque son-
dage conformément au tableau ci-après :
Zone broyée ou It Mf Classification
Sondage
très altérée Indice de traction Module de géotechnique
% (médiane) fracturation
dans le plan moyen
de schistosité cm
MPa
PI SI 4 1,53 19 C
S2 3 1,72 13 C
Plb SI 1 1, 05 18 C-D
S2 7 0, 98 11 D
A
P2 SI 2 2, 62 19
S2 1 1,40 J7 C
P2b SI 11 1,69 11 C
S2 4 0, 87 13 D
S3 5 0, 84 15 D
P3 SI 11 1, 05 24 C-D
P3b SI 4 1, 10 12 D
S2 19 0,47 11 D
S3 0,79
P4 SI 4 1. 15 7 D
Slb 21 1, 05 8 D
S2 9 1,75 . 16 C
S3 13 0, 12 17 E
S4 12 0, 35 25 D
S5 21 0, 70 10 D
P5 SI 0 2, 27 40 B-C
P6 SI 4 0, 79 11 D
S2 9 0, 52 7 D-E
P7 SI 2 0, 76 27 D
S2 1 1, 11 23 C-D