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 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

Quantité de matériaux recyclables

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)

Variabilité pétrographique

Carte géologique générale de la Suisse

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

Modes d'excavation Explosif Tunnelier Haveuse 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

Forme

Tri sélectif : Lötschberg et Gothard Sélection au front Matériaux utilisables ? Indices de changements du matériau excavé ? Essais de broyabilité et/ou de charge ponctuelle Caractéristiques mécaniques suffisantes ? Analyse pétrographique et/ou essai d’alcali-réaction Matériau adapté pour la fabrication de granulats ? non oui Mise en décharge Traitements Essais systématiques (suivi de la qualité)

Traitements Sans traitement Traitements 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

Exigences - Caractéristiques

Exigences - Essais

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

Motivation

Taux de réutilisation

Evaluation de la qualité des matériaux après traitement

Types d'utilisation

Impact sur l'environnement

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