Géologie appliquée au BTP

Sommaire et contenu du livre "Géologie appliquée au BTP"

_ Table des matières Préface . Introduction 3 1 ÉLÉMENTS DE GÉOLOGIE .. 5 1.1 Minéraux, roches et formations .. 5 1.1.1 Vocabulaire . 5 1.1.2 Les nlinéraux .. 7 1.1.2.1 Les silicates . 8 1.1.2.1.1 Le quartz .. 9 1.1.2.1.2 Les feldspaths . 10 1.1.2.1.3 Les micas et les argiles . 10 1.1.2.1.4 Les silicates ferro-magnésiens .. II 1.1.2.2 Les sels minéraux .. 12 1.1.2.3 Les oxydes . 13 1.1.2.4 Évolution des minéraux .. 13 1.1.3 Roches et formations rocheuses .. 13 1.1.3.1 Les roches magmatiques .. 15 1.1.3.1.1 Les roches plutoniques . 16 1.1.3.1.2 Les roches volcaniques .. 16 1.1.3.2 Les roches sédimentaires . 16 1.1.3.2.1 Les roches résiduelles . 17 1.1.3.2.2 Les roches détritiques . 17 1.1.3.2.3 Les roches carbonatées .. 20 1.1.3.2.4 Les roches salines .. 21 1.1.3.3 Les roches métamorphiques .. 22 1.1.3.4 Évolution des roches .. 23 1 1.2 Géologie structurale .. 24 1.2.1 Stratigraphie . 25 1.2.2 Tectonique . 29 1.2.2.1 Pendage . 30 1.2.2.2 La fissuration des roches . 31 1.2.2.2.1 Les joints de stratification . 32 1.2.2.2.2 Les diaclases . 33 1.2.2.2.3 Le clivage schisteux . 34 1.2.2.2.4 Autres fissures de roches 34 1.2.2.3 Les failles................................................................... 34 1.2.2.4 Les plis....................................................................... 38 1.2.2.5 Groupements de structures 40 1.2.2.5.1 Les plates-formes 4 J 1.2.2.5.2 Les massifs anciens 4 J 1.2.2.5.3 Les bassins 42 1.2.2.5.4 Les chaînes 43 1.3 Géomorphologie...................................................................................... 45 1.3.1 Le relief........................................................................................ 47 1.3.1.1 Selon les roches 47 1.3.1.2 Selon la structure 48 1.3.2 Les modelés 50 1.3.2.1 Les modelés de cours d'eau....................................... 50 1.3.2.2 Les modelés glaciaires............................................... 54 1.3.2.3 Les modelés littoraux................................................. 56 1.3.2.4 Les modelés éoliens................................................... 59 1.3.3 Les pièges morphologiques 60 1.4 Hydrogéologie......................................... 61 1.4.1 Le cycle de l'eau 62 1.4.2 L'eau souterraine 62 1.4.2.1 Les formes de l'eau souterraine................................. 63 1.4.2.2 Les mouvements de l'eau souterraine 64 1.4.3 Les roches aquifères 66 1.4.3.1 Les vides des roches 66 1.4.3.2 Argiles et sols argileux 67 1.4.3.3 Roches perméables en petit 69 1.4.3.4 Roches perméables en grand 71 1.4.4 Les réseaux aquifères................................................................... 71 1.4.4.1 Les nappes................................................................. 72 1.4.4.2 Les failles................................................................... 75 1.4.4.3 Les réseaux karstiques 76 1.4.5 Physico-chimie des eaux souterraines 77 1.5 Géodynamique _.................................................................. 78 1.5.1 Les phénomènes natu1rels 79 1.5.2 Le cycle géologique 81 1.5.3 Les phénomènes internes 82 1.5.3.1 Les éruptions volcaniques 84 1.5.3.2 Les séismes 86 1.5.4 Les phénomènes externes 88 1.5.4.1 L'érosion.................................................................... 88 J.5.4.1.1 L'altération 89 92 1.5.4.1.2 L'ablation . 1.5.4.2 Le transport . 109 • 1.5.4.2.1 Les crues . 110 1.5.4.3 La sédimentation . 113 1.6 Esquisse géologique de la France . 114 1.6.1 Les phénomènes naturels dangereux .. 117 1.6.2 Les massifs anciens et leurs annexes . 118 1.6.2.1 L'Ardenne et le Nord .. 119 1.6.2.2 Les Vosges et l'Alsace .. 120 1.6.2.3 Le Massif armoricain . 121 1.6.2.4 Le Massif central et les Causses .. 123 1.6.2.5 Les autres massifs anciens .. 126 1.6.3 Les chaînes « alpines» . 126 1.6.3.1 Le Jura . 127 1.6.3.2 Les Pyrénées et le Roussillon . 128 1.6.3.3 Les Alpes .. 131 1.6.3.4 Le bas Languedoc et la Provence .. 141 1.6.3.5 La Corse . 147 1.6.4 Les bassins . 148 1.6.4.1 Le Bassin parisien .. 148 1.6.4.2 Le Couloir rhodanien . 154 1.6.4.3 Le bassin d'Aquitaine . 156 1.6.4.4 Autres bassins . 159 1.6.5 L'outre-mer . 160 2 ÉLÉMENTS DE GÉOMÉCANIQUE . 163 2.1 Les théories . 166 2.1.1 Théorie de l'élasticité .. 167 2.1.2 Théorie de la plasticité et de la rupture . 168 2.1.3 Théorie de la consolidation . 170 2.1.4 Théorie de l'hydraulique souterraine . 173 2.2 Les méthodes d~ calcul . 174 2.2.1 L'équiliBre élastique .. 175 2.2.2 L'équilibre plastique . 176 2.2.3 L'écoulement de l'eau dans un milieu perméable .. 178 2.3 Les applications ~ . 181 2.3.1 Stabilité des murs de soutènement et des talus .. 181 2.3.1.1 Stabilité des murs de soutènement . 182 2.3.1.2 Stabilité des talus . 183 2.3.1.2.1 Méthode de la hauteur critique du talus .. 184 2.3.1.2.2 Méthode du coefficient de sécurité au glissement..... 185 2.3.1.2.3 Stabilité des massifs aquiferes .. 187 2.3.2 Fondations.................................................................................... 189 2.3.2.1 Tassements................................................................. 190 2.3.2.1.1 Méthode de Boussinesq 191 2.3.2.1.2 Méthode œdométrique 191 2.3.2.1.3 Méthode pressiométrique 192 2.3.2.2 Rupture 192 2.3.2.2.1 Formule de Terzaghi 193 2.3.2.2.2 Méthode pressiométrique 194 2.3.3 Extraction de l'eau souterraine 194 2.4 Qualité des résultats géomécaniques....................................................... 196 3 GÉOLOGIE DU BTP 199 AMÉNAGEMENTS, OUVRAGES, TRAVAUX 3.1 Le site géotechnique................................................................................ 201 3.1.1 Dimensions 201 3.1.1.1 Par rapport au temps 202 3.1.1.2 Par rapport à l'ouvrage 202 3.1.1.3 Par rapport à la structure géologique 202 3.1.1.4 Par rapport aux phénomènes...................................... 202 3.1.1.5 Par rapport à l'échelle d'observation 203 3.1.2 Modélisation 204 3.1.2.1 Modélisation géométrique 204 3.1.2.2 Modélisation du comportement 205 3.2 L'étude géologique de BTP 207 3.2.1 Cadre général de l'étude (faisabilité)........................................... 208 3.2.2 Étude générale du site (APS)....................................................... 213 3.2.3 Étude détaillée du site (APD) 215 3.3 Les moyens de la géologie du BTP......................................................... 216 3.3.1 Ladocumentation........................................................................ 217 3.3.1.1 Cartes et plans topographiques 218 3.3.1.2 Cartes géologiques..................................................... 219 3.3.1.3 Autres dbcuments 221 3.3.2 La télédétection ,.............................. 222 3.3.3 La géologie de terrain 223 3.3.4 La géophysique appliquée à la géologie du BTP......................... 226 3.3.4.1 La résistivité électrique.............................................. 227 3.3.4.1.1 Le traîné électrique 229 3.3.4.1.2 Le sondage électrique 230 3.3.4.1.3 Autres techniques électriques 231 3.3.4.2 La sismique réfraction 231 3.3.4.3 Autres techniques sismiques...................................... 234 3.3.5 Les sondages................................................................................ 235 3.3.6 L'instrumentation permanente..................................................... 238 3.3.6.1 Les piézomètres 238 3.3.6.2 Les appareils optiques, géométriques et mécaniques 238 3.3.7 Les documents produits 239 3.4 Les aménagements... 239 3.4.1 Les zones urbaines et périphériques 240 3.4.1.1 Les aménagements de surface 240 3.4.1.2 Les souterrains........................................................... 243 3.4.2 Les aérodromes............................................................................ 243 3.4.3 Les aménagements « linéaires» 244 3.4.3.1 Les canalisations enterrées 245 3.4.3.2 Les routes................................................................... 246 3.4.3.3 Les voies ferrées 251 3.4.3.4 Les canaux 254 3.4.3.5 Les cours d'eau.......................................................... 255 3.4.3.6 Les rivages marins 259 3.5 Les ouvrages 263 3.5.1 Ponts et viaducs 268 3.5.1.1 Les ponts terrestres courants 271 3.5.1.2 Les viaducs 272 3.5.1.2.1 Le pont de Tancarville 273 3.5.1.2.2 Le pont de Nonnandie 274 3.5.1.2.3 Le viaduc de Millau 275 3.5.2 Galeries et autres ouvrages souterrains 276 3.5.2.1 Les grands tunnels alpins........................................... 281 3.5.2.1.1 Les tunnels du Saint-Gothard 283 3.5.2.1.2 Les tunnels du Loetschberg et du Simplon 284 3.5.2.1.3 Le tunnel du Grand Saint-Bernard 286 3.5.2.1.4 Le tunnel du Mont-Blanc 286 3.5.2.1.5 Les tunnels du Mont-Cenis (Fréjus et Ambin) 286 3.5.2.1.6 Les tunnels de Tende 288 3.5.2.2 1 Le tunnel sous la Manche 289 3.5.2.3 Tunnels de ville 290 3.5.2.3.1 Paris 290 3.5.2.3.2 Lyon 290 3.5.2.3.3 Marseille 291 3.5.2.4 Accidents de tunnel................................................... 294 3.5.2.4.1 Le tunnel de faîte du LOetschberg 294 3.5.2.4.2 Le tunnel de Toulon 294 3.5.2.4.3 Le tunnel de Vierzy............................................. 296 3.5.3 Barrages 296 3.5.3.1 Le barrage.................................................................. 298 3.5.3.2 La retenue 300 3.5.3.3 L'évacuateur de crues................................................ 301 3.5.3.4 Les types de barrages................................................. 302 3.5.3.5 Surveillance et entretien des barrages 307 3.5.3.6 Le lac Noir et Serre-Ponçon 307 3.5.3.7 Accidents de barrage et/ou de retenue....................... 311 3.5.3.1.1 Emplacement 298 3.5.3.1.2 Choix du type 299 3.5.3.1.3 Fondations 299 3.5.3.1.4 Étanchéité 299 3.5.3.4.1 Les barrages-digues en remblais 303 3.5.3.4.2 Les barrages-murs en béton coulé 304 3.5.3.6.1 Le tube à manchettes 307 3.5.3.6.2 Le barrage du lac Noir 308 3.5.3.6.3 Serre-Ponçon 309 3.5.3.7.1 Houzey -Vosges 311 3.5.3.7.2 MaJpasset -Var 311 3.5.3.7.3 Vajont -Vénétie 314 3.5.4 Les ouvrages de soutènement 317 3.5.5 Ouvrages aquatiques 319 3.6 Les travaux 320 3.6.1 Les terrassements 321 3.6.1.1 Les excavations.......................................................... 321 3.6.1.2 Les remblais............................................................... 326 3.6.2 Drainage -Assèchement des fouilles non blindées..................... 329 3.6.2.1 Drainage..................................................................... 330 3.6.2.2 Assèchement des fouilles non blindées 332 3.6.2.3 Perturbations des nappes dues aux travaux du BTP....................................................................... 333 3.6.2.4 Pompage permanent sous les radiers de sous-sols étanches ou non 334 3.6.2.5 Étanchéisation des formations aquifères 334 3.6.3 Fondations ~................................................................ 335 3.6.4 Effets pervers des aménagements, des ouvrages et des travaux 342 3.6.5 Dommages et accidents de chantiers et aux ouvrages 343 3.7 Eaux souterraines et pollutions 344 3.7.1 Les captages d'eau souterraine :......................................... 344 3.7.2 La pollution des eaux souterraines 347 3.7.3 La réhabilitation des sites poIlués 350 3.7.4 Le stockage des déchets............................................................... 351 3.7.4.1 Déchets non radioactifs 352 3.7.4.2 Déchets radioactifs 352 3.8 Du bon usage de la géologie dans le BTP............................................... 353 Bibliothèque de base 357