Confortement des talus rocheux de la tranchée Pierre-Baizet : analyse paramétrique de la stabilité de dièdres rocheux

Rock slopes reinforcement in the Pierre-Baizet trench : analysis of parameters influencing rock wedges stability

¹ Gie Lyon-Nord 6, avenue de Poumeyrol 69300 Caluire et Cuire, France.
² Coyne et Bellier 129, rue Servient 69431 Lyon Cedex 3, France.

Résumé

La tranchée Pierre-Baizet, de plus de 200 m de long et de 30 m de hauteur, s’inscrit dans le boulevard périphérique Nord de Lyon. En début de terrassement, la découverte d’un substratum gneissique hétérogène, très fracturé et altéré, traversé par des zones broyées et mylonitisées de 4 à 5 m d’épaisseur avec eau en charge, a nécessité la mise en œuvre d’un soutènement exceptionnellement important pour un talus rocheux. Ce soutènement, dimensionné au fur et à mesure des terrassements, est sans commune mesure avec ce que les études initiales, pourtant volontairement pessimistes, avaient prévu.

Le dimensionnement du confortement est effectué à partir de l’inventaire des différentes familles de discontinuité affectant le massif rocheux et des données de cisaillement obtenues en laboratoire, avec prise en compte de l’effet d’échelle. La combinaison des différentes familles permet de construire soit des dièdres soit des prismes (par extension latérale) dont le clouage, allant au-delà du plan de rupture prévisionnel empêche le glissement. Ce clouage est optimisé au moyen d’une approche variationnelle, des principaux paramètres que sont l’orientation des plans de rupture, la résistance au cisaillement des joints, les angles de dilatance, la surpression interstitielle...

L’importante auscultation mise en place a permis de contrôler le comportement des talus lors des différentes phases d’excavation, et d’adapter les travaux d’excavation et de confortement.

Abstract

The 200 m long and 30 m high Pierre-Baizet trench is part of the new Lyons northern ring road. When starting earthworks, excavation displayed a heterogenoeous gneiss bedrock with numerous joints and a wide weathering. Within this bedrock, 4 to 5 m wide zones which were filled with gouge (mylonite) were successively encountered. In addition, the whole slope was submitted to an excess hydrostatic pressure.

Therefore, preventing rock slopes failures needed to use an exceptionnally important support, which was sized simultaneously with excavation works. This support was far more important than foreseen, though preliminary studies had been intentionnally pessimistic.

The starting point of support sizing is an inventory of geological field data concerning local rock mass structural features, and laboratory shear tests data (these last ones were adjusted for scale effect). Then combining different types of discontinuity defines the shape of wedges which are to be anchored with rods, beyond the sliding surface.

Anchoring is optimized through a study of the variation of main parameters such as failure plane orientation, shear strength on joints, dilatancy angle, hydrostatic pressure...

An important monitoring program allowed to control slopes behaviour throughout the excavation, and to adapt earthworks schedules and support schemes.