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Utilisation des matériaux d’excavation de tunnels dans le domaine routier Etat des connaissances actuelles. Recherche avec l'appui de l'OFROU. Institut des Sols, Roches et Fondations Prof. F. Descoeudres Laboratoire de mécanique des roches
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Utilisation des matériauxd’excavation de tunnels dans le domaine routierEtat des connaissances actuelles
Recherche avec l'appui de l'OFROU • Institut des Sols, Roches et Fondations • Prof. F. Descoeudres Laboratoire de mécanique des roches • Prof. A.-G. Dumont Laboratoire des voies de circulation • Prof. A. Parriaux Laboratoire de géologie • Prof. L. Vulliet Laboratoire de mécanique des sols • M. Dysli, P. Robyr, M. Fontana, G. Franciosi
Problématique • Nombreux projets de tunnels prévus • 50% des 200 km d'autoroute à construire • 80 millions de m3 sur 10 à 15 ans • Difficultés croissantes de mise en dépôt • Restriction dans l'exploitation des carrières et gravières • Réduction des transports de matériaux par le recyclage • Application des principes du développement durable
La situation • Pas de méthodologie rationnelle mais des études au coup par coup • Un fort potentiel d'emploi dans des techniques routières (béton, enrobé, couches de fondation, remblais, etc) • Une éventuelle adaptation des méthodes d'excavation
Buts de la recherche • établir un état des connaissances actuelles en la matière, basé notamment sur : • la nature géologique des massifs excavés, • les caractéristiques mécaniques des déblais compte tenu du mode d'excavation, • les méthodologies utilisées pour les essais nécessaires à la caractérisation des déblais, les critères et les tests pour le traitement éventuel des matériaux • dégager les solutions d'emploi les plus intéressantes déjà réalisées ou envisagées • servir de base à la rédaction d'un guide méthodologique
Quelques difficultés • Variabilité pétrographique, tri sélectif • Microfissuration par les explosifs • Forme plutôt plate et allongée (tunnelier)
Tri sélectif • Selon le mode d'excavation (explosif, tunnelier, haveuse) • Par ULH: • Regroupement d'ULH non contiguës mais cependant semblables • Volume minimum une unité lithologique homogène est un ensemble de roches contiguës dont la composition minéralogique et les propriétés géotechniques sont semblables
Exemple des formations rocheuses du Jura • Découvrir le potentiel de la méthode • Complexité du tri sélectif en ULH • Propriétés et caractéristiques pour une utilisation en technique routière • Aptitude techniques des différentes formations
Aptitude technique des principales formations calcaires du Jura
Modes d'excavation • Explosif • Quantité d'explosifs • Discontinuités du massif rocheux • Etat de contrainte initial • Tunnelier • Dimension fonction de l'espace entre mollettes • Forme plutôt plate • Haveuse • Roches tendres • Relativement cubique
Première évaluation à l'excavation • Pétrographie • Dureté • Los Angeles, • Essai de broyabilité LCPC • Teneur en matières polluantes
Sélection au front non Matériaux utilisables ? Indices de changements du matériau excavé ? oui non oui Essais de broyabilité et/ou de charge ponctuelle Essais systématiques (suivi de la qualité) Caractéristiques mécaniques suffisantes ? non oui Analyse pétrographique et/ou essai d’alcali-réaction Matériau adapté pour la fabrication de granulats ? non oui Mise en décharge Traitements Tri sélectif : Lötschberg et Gothard
Traitements • Sans traitement • Création de remblais • Granulats à béton • Traitements • Transport et mise en dépôt (préconcassage, mouillage, agglutination) • Concassage (type de concasseur, granulométrie, forme, angularité) • Tamisage et lavage
Paramètres de quantification • La pétrographie • La granulométrie • La forme • La propreté • L'angularité • La dureté
Situation – Enquête en 1999 • 87 ouvrages répertoriés et documentés • Seulement 17 ont produit des granulats • 14 ont été analysés en détails
Répartition géographique Cleuson-Dixence / VS Crapteig / GR Vernayaz / VS Géronde / VS Gorgier / NE Grauholz / BE Lötschberg (sud) / VS Mt Terri / JU Plantzette / VS Sauges / NE Vereina (nord) / GR Vernier / GE Vue-des-Alpes / NE Zürcher S-Bahn / ZU Ruggen / BE Giessbach / BE Chüebalm / BE Sengg / BE Mappo-Moretina / TI
Conclusions • L'utilisation des matériaux de tunnel est en forte expansion • Les bilans économiques et écologiques sont généralement positifs • Il manque une méthodologie générale • Les bases normatives sont insuffisantes