Memoire Online - Etude analytique et modélisation numérique du tronçon de tunnel Texanna wilaya de Jijel

affleurements rocheux, les talus rocheux en déblais de routes et de chemins d'accès, les espaces érodés, les surfaces des sillons, etc.

Une description générale des principales caractéristiques de chacune de ces unités lithologiques est présentée ci-après.

Deux principaux types de flysch sont distingués en surface du site. Les flyschs massyliens (figure 3.8) représentés par des quartzites et des pélites grises, décomprimées, d'âge crétacé (Néocomien), surmonté par une mince couverture limono-sableuse d'âge quaternaire. Les flyschs maurétaniens correspondent à une alternance de bancs de grès d'épaisseur décimétrique et d'argile très friable.

Cette unité correspond aux matériaux de schistes satinés très altérés de couleur brun-grisâtre, avec des fractures obliques à sub-verticales remplies de quartzite et montrant des traces d'oxydation. Elle présente une faible consistance. Selon les forages exécutés, cette formation peut s'étendre jusqu'à une profondeur de 35 m.

Ces unités correspondent aux matériaux qui constituent le substratum du tunnel. Il s'agit d'une argilite altérée, friable, dégradable et très fracturée dans sa partie supérieure jusqu'a 50 m de profondeur environ (RQD < 20%), et devient, par la suite, moyennement fracturée (RQD moyen : 60 %), saine et de consistance rocheuse.

Pour essayer de structurer ce savoir et de fournir des outils d'aide à la conception, certains auteurs ont très tôt proposé des synthèses sous forme de classifications. Ces méthodes, rapides d'emploi et donc économiques, reposent sur différents paramètres morphologiques et géotechniques. C'est donc le choix de ces paramètres et la façon de les utiliser pour le dimensionnement de l'ouvrage qui va faire la différence d'une méthode à l'autre. Nous exposons uniquement les méthodes empiriques les plus utilisées actuellement.

Au stade des études préliminaires, les ouvrages souterrains sont fréquemment dimensionnés à partir de classifications des massifs rocheux. En effet, l'art de construction des tunnels est demeuré jusqu'à ces soixante dernières années une science essentiellement

Chapitre II : Reconnaissances géologiques et géotechniques

empirique dont les spécialistes se constituaient un savoir-faire au travers des expériences passées.

Quatre principales méthodes furent utilisées pour la classification géomécanique des unités lithologiques UL-1 à UL-4 définies précédemment. Il s'agit de celles basées sur les indices RQD, RMR, Q et GSI. Les détails et les résultats obtenus sont présentés, pour chaque méthode, dans les sections ci-après.

Le RQD (Rock Quality Designation) a été développé par Deere et autres (1967 [11], 1988 [12] et 1989 [13) dans le but de donner une estimation quantitative de la fracturation du massif rocheux, à partir de carottes obtenues par des forages. Le RQD est défini comme étant le pourcentage des morceaux intacts de longueurs supérieures à 10 cm par rapport à la longueur totale de la carotte.

Les valeurs RQD estimées à partir des carottes récupérées dans les sondages FT-1 à FT-6 sont reportées dans les rapports de forages correspondants joints à l'annexe B.

La qualité de la roche en fonction du RQD moyen estimé pour les unités lithologiques UL1 à UL4 est résumée dans le tableau ci-dessous.

Unités lithologiques	RQD (%)	Classe (1)	Qualité de la roche	fracturation Densité de
UL1	0	RQD 5	Très mauvaise	Très forte
UL2	0	RQD 5	Très mauvaise	Très forte
UL3	20	RQD 4	Très mauvaise	Très forte
UL4	65	RQD 3	Moyenne	Moyenne

Sur la base des données issues d'un grand nombre de cas d'excavations souterraines, Barton et al (1974) [7] du NGI (Norvegian Geotechnical Institute) ont proposé un paramètre intitulé Tunneling Quality Index (Q). Ce paramètre est identifié indice Q.

L'application de cette méthode au contexte des unités lithologiques UL1 à UL4 a conduit aux valeurs moyennes de l'indice Q regroupées dans le tableau qui suit. [8]

Unités lithologiques	Q	Qualité de la masse rocheuse
UL1	0,08	Extrêmement mauvaise
UL2	0,4	Très mauvaise
UL3	0,6	Très mauvaise
UL4	1,8	Mauvaise

L'indice Q permet également l'estimation quantitative des soutènements nécessaires à la stabilité des excavations souterraines à partir de la géométrie de l'excavation et d'un paramètre intitulé ESR (Excavation Support Ratio), lequel est fonction de l'utilisation projetée du tunnel et du degré de sécurité désiré. [8]

Bieniawski a publié en 1976 [9] les détails d'une classification des massifs rocheux intitulée Roch Mass Rating (RMR76). Depuis la version originale, certaines modifications y ont été apportées. La version la plus utilisée actuellement est celle de Bieniawski de 1989 [10]. Elle est identifiée RMR89.

L'indice RMR89 est la somme de cinq (5) notes (A1 à A5) représentant la quantification de cinq (5) paramètres caractérisant le massif rocheux et d'une (1) note d'ajustement (B) prenant en considération l'orientation des discontinuités.

Le RMR a été établi pour varier dans la gamme 0 à 100. Les cinq (5) paramètres caractérisant le massif rocheux sont : la résistance à la compression de la roche, l'indice RQD, l'espacement des discontinuités, l'état des discontinuités et les conditions hydrogéologiques.

Les notations correspondantes à chacun des six (6) paramètres de la classification RMR89 sont fournies à l'annexe E. La notation totale obtenue aboutit à cinq (5) classes de massif rocheux en fonction de sa qualité. À chaque classe de massif rocheux correspond un certain temps de tenue sans soutènement, ainsi qu'une plage de variation de ses propriétés mécaniques (cohésion et angle de frottement).

Ces données sont fournies à l'annexe E. L'application de cette méthode au contexte des unités lithologiques UL1 à UL4 a donné les résultats récapitulés dans le tableau ci-dessous.

Unités lithologiques	RMR 89	Classe	Qualité de la masse rocheuse
UL1	15	V	Très mauvaise
UL2	19	V	Très mauvaise
UL3	25	IV	Mauvaise
UL4	38	IV	Mauvaise

L'indice GSI varie entre 5 et 85. Les valeurs de GSI proches de 5 correspondent à des masses rocheuses de très mauvaise qualité, tandis que celles proches de 85 décrivent des masses rocheuses d'excellente qualité. Pour ce dernier cas, la résistance de la masse rocheuse est sensiblement similaire à celle de la matrice rocheuse.

Cependant, en raison du manque de paramètres mesurables plus représentatifs et de la largeur des intervalles permettant de décrire les conditions de surface des discontinuités, seules des gammes de valeur peuvent être estimées à partir de la classification GSI. L'application de cette méthode de classification au contexte des unités lithologiques UL1 à UL4 a conduit aux valeurs moyennes de l'indice GSI données dans le tableau qui suit. [2] [3] [4] [5]

Tableau II-11 : Valeurs GSI caractérisant les unités lithologiques UL1 à UL4. [2] [3] [4] [5]

Unités lithologiques	GSI	Qualité de la masse rocheuse
UL1	11	Très mauvaise
UL2	15	Très mauvaise
UL3	22	Mauvaise
UL4	35	Mauvaise

Ces valeurs de GSI ont été incorporées dans le logiciel RocLab1.0 [10] pour l'estimation des caractéristiques mécaniques des unités lithologiques UL1 à UL4

Paramètres géotechniques des unités lithologiques Paramètres géotechniques selon l'indice RMR

Les paramètres de résistance (cohésion et angle de frottement) représentant les unités lithologiques UL1 à UL4 obtenus selon l'indice RMR sont récapitulés dans le tableau suivant. [6] [7]