Influence de l'eau sur la stabilité des pentes naturelles d'argile

Abstract

En reliant la résistance au cisaillement des sols aux contraintes effectives, il apparait nécessaire de connaitre avec certitude la distribution des pressions interstitielles dans un talus dont on veut connaître le degré de stabilité. Le présent ouvrage a donc pour but de préciser les conditions d'écoulement au voisinage des pentes argileuses dans le contexte géologique de la mer Champlain en fonction : 1. des conditions aux limites (taux d'infiltration, topographie du socle rocheux, position des contrastes de perméabilité) 2. de la géométrie et 3. de la perméabilité relative et de l'anisotropie de perméabilité des couches en présence L'influence de chacun de ces facteurs a d'abord été étudiée de façon théorique: des réseaux d'écoulements ont été calculés par la méthode des éléments finis pour chaque cas puis des analyses de stabilité ont ensuite été faites et les facteurs de sécurité obtenus oscillent entre 0.5 et 2.0 dépendant des conditions d'écoulement supposées. On a ainsi mis en relief la grande influence sur les écoulements souterrains dans les dép6ts argileux, qu'ont les conditions géologiques locales et régionales. Un deuxième volet de cette étude a permis d'arriver à la conclusion suivante: les dép6ts d'argile intacte imperméable doivent nécessairement être surmontés d'une couche beaucoup plus perméable pour pouvoir accepter les quantités d'infiltration déduites d'une étude hydrologique. Près de la surface l'effet de cette couche est double: d'abord elle facilite à cause de la répartition inégale des infiltrations au cours de l'année, des fluctuations de la nappe phréatique et ensuite elle favorise un écoulement parallèle à la pente beaucoup plus rapide que dans l'argile sous-jacente. Ces constatations ont par la suite été vérifiées à l'aide d'études in-situ de la géologie, des pressions interstitielles et des coefficients de perméabilité. Six sites expérimentaux localisés dans les Basses-Terres du Saint-Laurent ont été retenus et il a été possible à partir de ces me­ sures de tracer un réseau complet d'écoulement au voisinage de ces pentes. Afin de relier ces études d'écoulement à la stabilité des talus naturels, l'analyse d'un cas de rupture de pente à Hull dans la couche de surface constituée d'argile fissurée beaucoup plus perméable, a révélé qu'en plus de favoriser une hausse rapide et importante de la nappe au printemps, hausse qui en réduisant les contraintes effectives provoque les instabilités, les fissures étaient des plans de discontinuités qui conféraient à cette masse d'argile des caractéristiques mécaniques différentes de celles qu'on peut évaluer en laboratoire sur de petits échantillons. Finalement comme application pratique de cette recherche, on a examiné des façons d'assurer la stabilité des pentes par drainage dépendant du mécanisme de rupture anticipé: soit en empêchant les hausses de la nappe phréatique reliées à des taux d'infiltration élevés, soit en diminuant les pressions interstitielles en des points stratégiques de la pente. On a vu que l'efficacité d'un tel système était directement reliée à une estimation correcte des conditions d'écoulement dans la pente avant drainage, des taux d'infiltration dans le sol et de l'efficacité des composantes du système.