Technique des palplanches

  

Photographie de la technique des palplanches      

(Source: Arcelor Mital Palplanches / catalogue général 2011)

 

     Les palplanches sont des lames métalliques enfoncées verticalement dans le sol. Chaque lame est solidarisée avec ses voisines par un dispositif appelé serrure (Cf. image ci-dessous). Elles sont mises en oeuvre par battage, fronçage ou pression.

 

 

 

 

Schéma du dispositif entre chaque lame

(Source: Cours mécanique des sols ENTPE)

     Les contraintes à respecter lors de la création des digues par la méthode des palplanches sont les mêmes que celles pour le barrage en remblais. Il est donc important de respecter une hauteur de bassin telle que l'on puisse stocker 10 GWh d'énergie. Ensuite, il faut veiller à enfoncer suffisamment la palplanche dans le sol pour éviter les phénomènes de renversement de rideau (pivotement de celui-ci sous la pression des terres) et de glissement d'ensemble (une partie du massif dont la paroi connaît un grand mouvement).

             

Renversement de rideau                             Glissement d'ensemble

          (Source: Cours de mécanique des sols ENTPE)

     Pour éviter les problèmes présentés précédemment (renversement de rideau et glissement d'ensemble), on calcule la longueur minimale de fiche du rideau par la méthode de poussée butée de Rankine. L'idée consiste à choisir des palplanches suffisamment longues pour que le barycentre des forces de poussée et de butée se situe sous le niveau du sol.

     Pour cela, on commence par calculer les caractéristiques $\phi$ et C dans le critère de rupture de Mohr Coulomb $\tau=\sigma'.\tan(\phi')+C'$ grâce aux mesures in situ suivantes:

exp $\sigma$ $\tau$ (non saturé) $\tau'$ (saturé)
1 0 32 10
2 5 40 16
3 10 45 22
4 15 49

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     On utilise les valeurs saturées en eau, qui constituent la condition la plus restrictive. On obtient par régression linéaire :

  • $\phi'$=47°
  • C'=10

     On obtient ainsi par construction géométrique des cercles de Mohr, les contraintes en poussée ($\sigma'_{ha}$) et butée ($\sigma'_{hp}$) :


                                                      

Diagramme type de Mohr-Coulomb

(Source: Cours mécanique des sols ENTPE)

 

 $\sigma'_{ha}=\frac{1-\sin(\phi')}{1+\sin(\phi')}.\sigma'_v-\frac{2C'}{1+\sin(\phi')}=K_a.\sigma'_v-2.\sqrt{K_a}.C'$

$\sigma'_{hp}=\frac{1+\sin(\phi')}{1-\sin(\phi')}.\sigma'_v+\frac{2C'}{1-\sin(\phi')}=K_p.\sigma'_v+2.\sqrt{K_p}.C'$

avec: $K_a=\frac{1-\sin(\phi')}{1+\sin(\phi')}$ et $K_p=\frac{1-\sin(\phi')}{1+\sin(\phi')}=\frac{1}{K_a}$

 

     On peut ensuite revenir au problème concerné, et, en appliquant le théorème des moments, trouver la longueur minimale admissible de fichage des palplanches dans le sol :

Schéma de principe

(Source: Cours mécanique des sols ENTPE)

 

     Par intégration sur la surface de $\sigma'_{ha}$ et $\sigma'_{hp}$ , on obtient les forces de poussée et butée:

$F_a=K_a.\gamma'.\frac{(D+H)^2}{2}$

$F_p=K_p.\gamma'.\frac{D^2}{2}$

     Puis, par application du théorème des moments statique, on obtient la valeur :

$F_a.d=F_p.(\frac{2}{3}.D+H-\frac{2}{3}.(H+D)-d)$

soit: $d=\frac{H}{3}.\frac{1}{1+\frac{K_a}{K_p}.\frac{(D+H)^2}{D^2}}$

     Pour que la palplanche soit stable, il faut que le barycentre des deux forces se situe en dessous du niveau du sol et donc que :

$\frac{2}{3}.(H+D)+d>H$

soit: $d_{lim}=\frac{H-2D}{3}$

 Détermination de la longueur d'encrage

Source: Maxime Daniel et Adrien Napoly

 

   Il faut donc ancrer la palplanche d'au moins 4,3 m dans le sol, arrondis à 5 m par disponibilité chez les fabricants. Ainsi, les palplanches seront de 25 m de long (20 m + 5 m d'encrage).

Page éditée par Maxime Daniel et Adrien Napoly