Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur JNGG2012–Bordeaux 4-6 juillet 2012 

GEOTECHNIQUE ET GEOPHYSIQUE : UNE AIDE AU DIAGNOSTIC

DES OUVRAGES EN TERRE. EXEMPLE : LE DEBLAI DE VERSIGNY

GEOTECHNICS, GEOPHYSICS; A HELP TO THE EARTHWORKS DIAGNOSIS;

EXAMPLE: THE EXCAVATION OF VERSIGNY

Serge NEBIERIDZE (1), Patrick LEROUX (1),

(1)
SNCF – Direction de l’Ingénierie, Saint Denis, France

RÉSUMÉ — L’expertise de certains ouvrages en terre, siège de plusieurs incidents

graves, amène à réaliser des investigations approfondies. A cet effet, il est parfois
utilisé des méthodes géophysiques associées à des sondages. Dans le cas du déblai
de VERSIGNY, l’utilisation d’imagerie électrique a permis de cerner les zones où les
risques potentiels de glissement sont les plus importants.

ABSTRACT — The expertise of earthworks, where important incidents occurred,

brings to realize some specialized investigations. For that purpose, geophysics
methods associated with drilling are used. In the case of VERSIGNY (excavation
earthwork), the electrical imagery allowed to define the areas where the potential
risks of sliding are the most important.

1. Préambule
1.1. Introduction

Dans le cadre de sa mission de Gestionnaire d’Infrastructure délégué (GID) pour le

compte de RFF (GI), la Société National des Chemins de Fer Français assure, entre
autre, la maintenance des Ouvrages en Terre et Hydrauliques.
Certains Ouvrages en Terre ont un historique de désordres et/ou de confortement
important avec la survenance de plusieurs incidents graves (la sécurité des
circulations est, ou pourrait être, engagée). Sur ce type d’ouvrage, l’apparition d’un
nouvel incident ayant des conséquences importantes pour la sécurité ou la régularité
serait difficilement acceptable pour la Maîtrise d’Ouvrage. En conséquence, la SNCF
a mis au point une démarche spécifique sur ces ouvrages en terre.

1.2. Description de la démarche

Depuis 1998, un recensement exhaustif de l’ensemble des ouvrages en terre qui ont
été le siège d’un incident est réalisé. L’analyse de cette base a permis de déterminer
une liste d’ouvrages ayant subi plusieurs incidents dont au minimum un grave. Ces
ouvrages sont appelés : « Ouvrage sensible de première catégorie ».
Pour certains d’entre eux, les actions pour éviter tout nouvel incident grave ont été
réalisées ou sont en cours (par exemple : travaux programmés, surveillance
adaptée). Pour d’autres, les données en notre possession ne permettent pas de

‐ 247 ‐ 
 
Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur JNGG2012–Bordeaux 4-6 juillet 2012 
 

déterminer la potentialité d’un nouvel incident grave. En conséquence, il est

indispensable de réaliser une expertise de l’ensemble de l’ouvrage enveloppe.

2. Expertise du déblai de VERSIGNY

2.1. Présentation du site

Le déblai de Versigny se situe sur la ligne de La Plaine à Hirson du kilomètre (Km)

51,750 au Km 52,700, entre les gares de Nanteuil le Haudoinn et Ormoy-Villers
(Picardie). Sa hauteur atteint une douzaine de mètres au point maximum. Les talus
sont pentés à l’origine à 1/1 (sauf les zones retalutées après incidents). Ils sont
principalement recouverts d’une végétation arbustive.

V1 

 
Vers LA PLAINE Incident (glissement en 2000)

Figure 1 . Vue d’ensemble de l’ouvrage

Le déblai se situe dans une forêt. Il ne recoupe pas de versant. On note toutefois une
légère pente transversale de voie 2 (V2) vers voie 1 (V1) et une pente longitudinale
vers les extrémités de l’ouvrage assez marquée, à partir du point haut situé vers le
milieu du déblai (au niveau du pont d’où est pris la photo de gauche).
Un chemin en terre longe la crête du talus, d’abord côté V1 du début de l’ouvrage au
PRo (Km 52.293) puis côté V2. Ce chemin d’environ 2 m de large est distant de 1 à 4
mètres de la crête.
Dans cet ouvrage, on retrouve de nombreux dispositifs associés (perrés, mur de
soutènement, etc.) et des confortements d’ouvrage en terre récents (retalutage,
clouage incliné) dont certains ont été réalisés suite à des incidents.
D’après la carte géologique, le déblai est taillé dans les sables d’AUVERS
(Bartonien inférieur). Il s’agit de sables jaunâtres assez grossiers, à stratification
entrecroisée qui présentent souvent des intercalations gréseuses. Il est également
noté que le contact normal avec les caillasses du Lutétien supérieur s’effectue par
l’intermédiaire de marnes jaunâtres.
Cet ouvrage a été le siège de quatre incidents dont un glissement qui a provoqué un
déraillement.

‐ 248 ‐ 
 
Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur JNGG2012–Bordeaux 4-6 juillet 2012 
 

2.2. Conclusion de la visite d’expertise

Les désordres observés et les analyses des différents éléments ont permis de faire le
diagnostic suivant :
 Côté voie 1 :
o Déblai de grande hauteur avec des pentes raides (1/1) par rapport à la
nature et la qualité des sols ;
o Géologie du site : présence de matériaux plutôt perméables (éboulis
sableux, limon sableux) en partie haute qui reposent sur un complexe
argilo-marneux d’une perméabilité bien moindre avec un léger pendage
de voie 1 vers voie 2 ;
o Présence de résurgences à mi-talus ;
o Existence de déformations dans le talus (bombement, irrégularité, etc.).
o Le secteur le plus dégradé s’étend entre les Km 51.920 et 52.500 ;
 Côté voie 2 :
o Vieillissement des ouvrages associés (perré) ;
o Pas de résurgence.
Bien que le bassin versant soit peu marqué, les diverses observations et les
analyses des déclenchements des désordres laissent présager la présence
d’écoulements internes (au minimum dans les zones de glissement), de voie 1 vers
voie 2 (soit l’inverse de la pente du terrain) à environ 5 à 6 mètres de profondeur, a
priori à l’interface entre les sables fins et le faciès marneux.
Il a donc été diagnostiqué que l’apparition des glissements étaient dus à la fois à une
épaisseur conséquente de terrain à tendance sableuse et un niveau de circulation
d’eau. La connaissance de l’épaisseur de ces matériaux en partie haute et de la
présence potentielle d’écoulement est donc essentielle pour évaluer le risque de
glissement et ses conséquences pour les circulations.

2.3. Mesures préconisées

Pour réaliser une étude de risque, choisir la solution la mieux appropriée et permettre
son dimensionnement, définir l’extension de la zone à traiter, il a été décidé de
réaliser une campagne d’investigation sur tout le linéaire du déblai.
A cet effet il a été proposé de prendre une méthode géophysique non destructive qui
permet d’obtenir un profil en long des différentes natures des terrains. Cette
investigation a été associée à une campagne de sondages définie précisément à
l’issue des investigations géophysiques.
3. Résultats des investigations
3.1. Géophysique

Le but recherché était :

 d’identifier les différentes couches : sables, marnes, grès, etc. ;
 de déterminer les variations lithologiques verticales et les épaisseurs des
couches successives ;

‐ 249 ‐ 
 
Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur JNGG2012–Bordeaux 4-6 juillet 2012 
 

 de déterminer les différents horizons plus conducteurs pouvant être plus

saturés en eau et donc le siège d’écoulements.
Le choix s’est porté sur l’imagerie électrique à partir de panneaux électriques qui
permet, en fonction de la différence de résistivité, de définir différente nature de
terrain. Le dispositif utilisé était du type Wenner-Sclumberger avec un espacement
de 2.5 entre électrodes (dispositif de 64 électrodes). Les mesures ont été réalisées
suivant 2 profils situés en crête de talus.
On trouvera les résultats ci-dessous (utilisation du logiciel RESDINV, inversion par la
méthode des moindres carrés, RMS de 8.5 % pour V1 et 11 % pour V2)

Figure 2 . Réalisation de mesures par imagerie électrique

Côté voie 1 Reprofilage + berme

SC1 Niveau
T1
conducteur
Terrain résistant: grès
Confortement par clouage

Niveaux plus
conducteurs SC2 Zone grillagée
Côté voie 2

‐ 250 ‐ 
 
Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur JNGG2012–Bordeaux 4-6 juillet 2012 
 
Côté voie 1

T2 T3
Reprofilage 3/2 + berme

SP1 Côté voie 2 T4

T: Tarière, SC: Sondage carotté, SP: Sondage pressiométrique, SD :

sondage destructif,

Figure 3 . Résultats de l’imagerie

Les résultats de l’imagerie électrique (Figure 3) a permis de mettre en évidence :

 deux types de terrain :
o terrains de faible résistivité : sables et marnes ;
o terrains plus conducteurs : grès ;
 une zone d’approfondissement de la première couche ;
 un pendage de la couche de marne vers la voie 1 ;
 une adéquation des résultats avec les désordres recensés.

3.2. Sondages

3.2.1. Les sondages à la tarière

Les matériaux proches de la surface (de 3 à 5 m) correspondent à des marnes, ce

qui se traduit sur les panneaux électriques par des valeurs de résistivité plus fortes,
sur des valeurs plus faibles (sables). Au-delà, ils ont été arrêtés en raison de la
présence de blocs de grès. Toutefois les résultats partiels sont en accord avec la
géophysique.

3.2.2. Les sondages destructifs

Les sondages destructifs ont été réalisés pour suppléer les sondages à la tarière qui
ont montré des refus au niveau de points durs. Les vitesses d’avancement sont
faibles caractérisant des terrains durs. A noter que ces sondages ne permettent pas
de différencier précisément la nature des terrains rencontrés.

‐ 251 ‐ 
 
Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur JNGG2012–Bordeaux 4-6 juillet 2012 
 

3.2.3. Les sondages carottés

Le premier mètre est constitué de limons et laisse place à des niveaux de sables et
de marnes.
Pour les sondages SC1 et SC2 (cf. implantation sur les résultats de l’électrique)
jusqu’à 7 ou 8 m, on note la présence de marnes avec des passages de lentilles
sableuses de 0.50 m à 1 m d’épaisseur. En dessous on retrouve les sables
d’AUVERS, propres (%fines < 8 %) et de faible teneur en eau (W< 10%)
Les différences de résistivités rencontrées au niveau des sondages entre la première
couche et la seconde couche s’expliquent par le changement de teneur en eau et de
matériau.
Le carotté SC3 (réalisé au même niveau que T3) corrobore bien à la fois la
géophysique et le résultat du sondage, à savoir, 3 m de limon et de marnes, terrain
conducteur, puis du sable, terrain résistant.

3.2.4. Les sondages pressiométriques

Le sondage pressiométrique SP1 semble en première approche contradictoire avec

le panneau électrique. On trouve des terrains résistant sur 4 m de hauteur (sable
argileux notamment) puis des terrains conducteur (marnes et argile) et on retrouve
des sables à partir de 13 m. Cette dernière couche est bien identifiée par le panneau
électrique mais les deux premières ne le sont pas. Il semble n’être défini qu’une
couche de faible résistivité au regard des deux premières couches identifiées par le
sondage à la tarière.
Les faibles valeurs de résistivité rencontrées sur les premiers mètres peuvent être
dues soit à des teneurs en eau fortes soit à la présence d’argile. On retiendra la
seconde hypothèse étant donné que les teneurs en eau ne sont pas très élevées
d’après les analyses d’échantillon (de l’ordre de 15 %).
En 2001 lors d’une précédente campagne de reconnaissance, des sondages
pressiométriques avaient également été effectués. Le sondage PR6 réalisés à 20 m
du SP1 montrait des matériaux sableux sur toute la hauteur mais caractérisés par
deux niveaux ; un premier niveau pour lequel la pression limite est de l’ordre de 1.5
MPa et un second niveau où les pressions sont supérieures à 5 MPa. On est dans ce
cas plus en accord avec le panneau électrique du moins sur la définition de deux
horizons bien distincts, le premier niveau correspondant plutôt à du sable argileux et
le second niveau correspondant à du sable propre.

3.2.5. Conclusions

D’après les résultats des investigations, il apparaît qu’il y a une bonne corrélation
entre la géophysique et les sondages de contrôle. Ainsi, on peut lire l’imagerie de
façon continue en se basant sur le fait que le premier niveau (couleurs chaudes)
représente principalement des couches de marnes ou de sables mélangés à de
l’argile et autres matériaux conducteurs et le second niveau (couleurs froides)
correspond au sable propre. En conséquence, on peut considérer que les zones
marneuses sont localisées entre les Km 51.950 et 52.530. De part et d’autre, le
‐ 252 ‐ 
 
Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur JNGG2012–Bordeaux 4-6 juillet 2012 
 

déblai est taillé uniquement dans des sables plus ou moins grésifiés, au sein
desquels il n’existe pas de potentialité de glissement. A noter que dans le rapport
d’expertise il avait été émis une hypothèse sur le pendage de couches perméables
sur des couches imperméables, notamment de voie 1 vers voie 2, avec présence
d’écoulements internes, facteur aggravant pour la stabilité du talus. Les sondages
réalisés n’ont pas permis de définir une continuité des lentilles sableuses au sein des
marnes. Ce phénomène est donc plutôt local et cette hypothèse ne peut pas être
étendue à l’ensemble du déblai.

4. Bilan ; suites à donner

Les investigations ont permis de déterminer plusieurs zones présentant des
potentialités de désordres similaires.

 Zones de désordres de type 1 :

Dans ces zones, nous sommes dans un contexte équivalent à celui des secteurs des
incidents (épaisseur des couches, hauteur et pente de talus, etc.). La probabilité de
glissement est importante avec une possibilité forte d’atteindre la voie. Du point de
vue urgence travaux, il s’agit d’une priorité 1.
Pour le confortement la réalisation d’un masque est préférable. Une solution
alternative par clouage peut également être réalisée.

Figure 4 . Principe du confortement par masque (substitution des matériaux)

 Zones de désordres de type 2 :

Les épaisseurs de matériaux marneux plastiques sont plus faibles (5 m). Les risques
potentiels consistent en un glissement de la partie meuble supérieure avec la
possibilité d’atteindre la banquette de ballast. Toutefois les évolutions sont lentes et
la probabilité de l’évènement est moyenne. Il s’agit donc d’une priorité 2.
Le confortement envisagé est un masque ou un retalutage de la partie haute.

Figure 5 . Principe du confortement par retalutage

‐ 253 ‐ 
 
Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur JNGG2012–Bordeaux 4-6 juillet 2012 
 

 Zones de désordres de type 3 :

On note la présence du sable d’AUVERS dès la profondeur de 2 à 3 m. La

problématique observée lors de la visite était liée à l’existence de terriers de
blaireaux. Un glissement en masse est peu probable, et les désordres à craindre
sont plutôt des ravinements et érosions de faibles volumes. L’arrivée de matériaux
sur la voie est peu envisageable. Il s’agit d’une priorité 3.
Le confortement envisagé consiste en la mise en place d’une protection de surface à
l’aide d’un grillage ancré.

 Zones de désordres de type 4 :

Le sondage pressiométrique montre des valeurs préssiométriques moyennes à

fortes. Le perré en pierres sèches qui recouvre le talus est très dégradé. L’apparition
d’un glissement est peu probable, le risque est plutôt lié à un effondrement du perré
avec un atterrissement sur la voie. Il s’agit d’une priorité 1.
On retiendra pour le choix de confortement la réalisation d’un clouage incliné ;

Figure 6 . Principe du confortement par clouage incliné

5. Conclusions
La démarche mise au point pour les ouvrages sensibles de première catégorie
permet à la fois de mieux cerner les causes du déclenchement d’un incident et
également de connaître par analogie, les zones de configurations géométriques et
géotechniques semblables.
L’apport de la géophysique est un atout important car elle permet d’obtenir un profil
en long en continu (et non destructif) de notre ouvrage. Associée à des sondages de
contrôle, l’ensemble des investigations offre la possibilité d’effectuer un découpage
de l’ouvrage en terre enveloppe par zone et de réaliser une analyse de risque pour
chacune d’elles. L’ensemble de cette démarche aboutit à une priorisation des
travaux à réaliser.

Références bibliographiques
Guide de Bonne Pratique (mars 1992) ‐ BRGM, CGG, CPGF, LCPC. 

Lagabrielle R. (1998). Géophyique appliquée au génie civil. Techniques de l'Ingénieur, 1‐19. 

‐ 254 ‐