Les fondations au rocher de grands viaducs : l'apport de la méthode des éléments distincts

Abstract

The rock foundation design is not as well known as the soil foundation design. It has not been such a problem until today, as the foundation design was limited by the strength of concrete more than rock mass. But larger and larger structures are being built, that appoint for more investigations in this field of rock mechanics. The first part of this work includes a catalogue of the different methods adapted to determine the deformability and resistance of a rock mass. It also presents the methods to design rock foundations. It eventually analyses the French designing norms and standards and the ones of the English-speaking countries. It turns out that few rock foundation design methods exist, which take into account the rock mass joints. The case of foundations submitted to lateral loads and to overturning moments is not thoroughly studied. The second part consists of the numerical analysis of rock foundations with the distinct element code UDEC on a flat surface or on a slope. The results show that the rock joints influence greatly the behavior of deep foundations under inclined loads. According to their dip, the joints may diminish considerably the limit lateral load. Some analytical models with few blocks are then proposed, in order to estimate - for a preliminary design - the limit lateral failure load of a pier foundation. The numerical results obtained are two dimensional, the three dimensional results can be estimated by 2D/3D transposition factors. It would be interesting to verify these factors with a three dimensional distinct element code. The results of the numerical modelization should be checked on a real test site.A l'opposé du dimensionnement de fondations d'ouvrages sur les sols, régi par des règles de calcul validées, le dimensionnement de fondations au rocher est mal maîtrisé. Jusqu'à présent, ceci n'a pas posé de problème majeur, car le dimensionnement de fondations se trouvait plutôt limité par la résistance du béton que par celle du massif rocheux. Mais la construction d'ouvrages d'art de plus en plus majestueux nécessite aujourd'hui une meilleure connaissance de ce domaine de la mécanique des roches. La première partie recense les méthodes les mieux adaptées pour déterminer la déformabilité et la résistance d'un massif rocheux. Elle présente les différentes méthodes de dimensionnement de fondations superficielle et semi-profonde au rocher. Enfin, elle analyse les textes réglementaires français et étrangers. Il existe peu de méthodes de dimensionnement de fondations qui tiennent compte du caractère discontinu des massifs rocheux ; le cas de fondations soumises à des efforts latéraux et à des moments renversants n'est quasiment pas traité. La deuxième partie consiste en l'analyse numérique du comportement de fondations superficielle et semi-profonde sur massif rocheux à l'aide du code de calcul par éléments distincts UDEC. Les résultats montrent que les discontinuités du massif rocheux ont un rôle primordial sur le comportement sous effort incliné de fondations semi-profondes. Selon leur pendage, les discontinuités peuvent diminuer considérablement la charge limite admissible. Quelques modèles analytiques simples à peu de blocs sont ensuite proposés, afin d'estimer - pour un dimensionnement préliminaire - la charge limite de rupture d'un puits marocain sous effort latéral. Les résultats numériques obtenus sont bidimensionnels; les résultats tridimensionnels peuvent être estimés à l'aide de coefficients de transfert 2D/3D, qu'il serait intéressant de vérifier à l'aide d'un code de calcul par éléments distincts tridimensionnel. Enfin, il serait nécessaire de valider les résultats de modélisation numérique sur un site réel