Influence de l'eau
La nappe phréatique peut être affectée à la section plane de pente en utilisant l'une des cinq options suivantes :
1) Nappe phréatique
La nappe phréatique est spécifiée comme un polygone. Il peut être arbitrairement courbé, placé totalement dans le sol ou partiellement au-dessus de la surface du sol.
La présence d'eau influence la valeur de la pression interstitielle dans le sol et réduit sa capacité de cisaillement. La pression interstitielle est considérée comme la pression hydrostatique, c'est-à-dire que le poids volumique de l'eau est multiplié par la hauteur réduite de la nappe phréatique :
où : | γw | - | poids volumique de l'eau |
hr | - | hauteur réduite de la nappe phréatique |
où : | h | - | distance verticale du point où la pression interstitielle est calculée au point sur la nappe phréatique |
α | - | inclinaison de la nappe phréatique |
La force résultante de la pression interstitielle pour une certaine section du bloc est utilisée dans le calcul :
où : | u | - | pression interstitielle en un point |
l | - | longueur de la section |
Au-dessous de la nappe phréatique, l'analyse se base sur le poids volumique du sol saturé γsat et la pression de soulèvement ; au-dessus de la nappe phréatique, l’analyse utilise le poids volumique du sol γ.
Les forces de cisaillement le long de la surface de glissement sont définies par :
où : | T | - | force de cisaillement le long du segment de la surface de glissement |
N | - | force normale le long du segment de la surface de glissement | |
U | - | résultante de la pression interstitielle le long du segment de la surface de glissement | |
φ | - | angle de frottement interne | |
c | - | cohésion | |
d | - | longueur du segment de surface de glissement |
Dans le cas de la contrainte totale (saisie dans la fenêtre de dialogue "Sol"), les paramètres totaux sont utilisés et la pression interstitielle est considérée comme nulle.
2) Nappe phréatique incluant une succion
La nappe de succion peut être définie au-dessus de la nappe phréatique. Une valeur négative de la pression interstitielle u est alors considérée dans la région séparée par les deux nappes. La succion augmente comme une pression hydrostatique négative de la nappe phréatique vers la nappe de succion.
3) Rabattement rapide
La nappe phréatique initiale peut être introduite au-dessus de la nappe phréatique saisie. La nappe phréatique initiale simule l'état avant un rabattement rapide.
Rabattement rapide
Tout d'abord la pression interstitielle initiale u0 est calculée par :
où : | h0 | - | hauteur de la nappe d'origine au point d'évaluation P |
γw | - | poids volumique de l'eau |
La hauteur h0 est habituellement la distance entre le point d'évaluation de la pression interstitielle P et la nappe phréatique d'origine - ceci est valable pour le cas où la nappe phréatique initiale est sous la surface du terrain. Dans le cas où la nappe phréatique initiale est au-dessus du terrain, la hauteur h0 du point P au niveau de la surface du terrain est utilisée (profil 1 sur la figure). Un autre cas est celui où la nappe phréatique d'origine ainsi que la nappe phréatique sont toutes deux situées au-dessus du sol - la hauteur h0 est la distance entre la nappe phréatique et le point P (profil 2 sur la figure).
La deuxième étape consiste à calculer la variation de la pression interstitielle dans la zone située entre la nappe phréatique initiale et la nappe phréatique :
où : | hd | - | hauteur de la nappe phréatique initiale à la nappe phréatique |
γw | - | poids volumique de l'eau |
Comme dans le calcul précédent de la pression, il existe trois possibilités pour obtenir la hauteur hd. Lorsque les deux nappes phréatiques sont sous le terrain, hd est la distance entre la nappe phréatique initiale et la nappe phréatique. Dans le cas de la nappe phréatique initiale au-dessus du sol, alors hd est mesurée à partir de la nappe phréatique jusqu'au niveau du terrain (profil 1 sur la figure). Le dernier cas est celui où les deux nappes phréatiques sont au-dessus du terrain - alors la hauteur hd est nulle (profil 2 sur la figure).
La troisième étape est le calcul de la valeur finale de la pression interstitielle u. La variation de la pression interstitielle Δu est multipliée par le coefficient de réduction de la pression interstitielle initiale X, qui est nécessaire pour tous les sols (fenêtre de dialogue "Sols"). Le coefficient X du sol dans la zone du point P est utilisé (mais ne l'est pas dans la zone située entre la nappe phréatique initiale et la nappe phréatique). En cas de sol perméable X = 1 , dans les autres cas, X = 0. La pression interstitielle finale est évaluée comme suit :
où : | u0 | - | pression interstitielle initiale |
X | - | coefficient de réduction de la pression interstitielle initiale | |
Δu | - | variation de la pression interstitielle |
4) Coefficient de pression interstitielle Ru
Le coefficient de pression interstitielle Ru représente le rapport entre la pression interstitielle et la pression géostatique dans un corps de sol. Dans la zone où Ru est positif, on utilise le poids volumique du sol saturé γsat; autrement, le poids volumique du sol γ est utilisé.
Les valeurs de Ru sont définies à l'aide d'isolignes reliant des points ayant la même valeur de Ru. Les valeurs intermédiaires sont déterminées par interpolation linéaire. La pression interstitielle est définie en tant que contrainte géostatique réduite par le coefficient Ru :
où : | Ru | - | coefficient de pression interstitielle |
hi | - | hauteur de la ième couche de sol | |
γi | - | poids volumique de la ième couche de sol |
5) Valeurs de la pression interstitielle
L'eau souterraine peut être introduite directement à travers les valeurs de pression interstitielle u dans la section plane d'un corps de sol.
Dans la zone où u est positif, le poids volumique du sol saturé γsat est utilisé ; autrement, le poids volumique du sol γ est utilisé.
Les valeurs de pression interstitielle sont définies à l'aide d'isolignes reliant les points avec la même valeur de pression interstitielle. Les valeurs intermédiaires sont déterminées par interpolation linéaire. Les valeurs de pression interstitielle sont ensuite déduites des valeurs de la pression interstitielle obtenues à des points spécifiques de la section plane de la pente.
6) Analyse des écoulements
La dernière option permet d'analyser les pressions interstitielles dans le module "Stabilité des pentes - Écoulement". Cette option n'est disponible que pour les utilisateurs ayant acheté le module "Stabilité des pentes - Écoulement".