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RENÉ-LÉVESQUE EST, 216 ÉTAGE QUÉBEC (QUÉBEC) - CANADA GIA 5H1 Dépôt légal, 4e trimestre 1989 Bibliothèque nationale du Québec ISBN 2-550-20330-5 n Gouvernement du Québec Ministère des Transports FICHE ANALYTIQUE DE RAPPORT Titre et sous-titre du rapport L'INGÉNIERIE DES COUPES DE ROC ET LE PRÉDÉCOUPAGE: N° du rapport Transports Ouébec RTQ-89-05 THÉORIE ET CAS PRATIQUE Rapport d'étape g An Mois Jour RappeAinal m I 1 1 1 1 N° du contrat Auteur(s) du rapport Jean-Marie Mathieu, Jean-Denis Allard, Pierre Dorval Date du début d'étude Date de fin d'étude i 1 ! 1 i 1 1 1 1 1 1 1 Coùt de l'étude Étude ou recherche réalisée par (nom et adresse de l'organisme) Service des sols et chaussées Division géotechnique Section mécanique des roches 200, rue Dorchester Sud Québec (Québec) G1K 5Z1 Étude ou recherche financée par (nom et adresse de l'organisme) Ministère des Transports du Québec 700, boul. Saint-Cyrille Est Québec (Québec) G1R 5H1 But de l'étude, recherche et renseignements supplémentaires Dans le but de minimiser les coûts de terrassement et d'entretien des routes ainsi que d'augmenter la sécurité des usagers, le Service des sols et chaussées du ministère des Transports du Québec a mis sur pied, au début des années 1970, un groupe de travail ayant . pour tâche d'étudier tous les aspects entourant la conception et l'exécution des coupes de roc. Cet article présente la synthèse des connaissances acquises au fil des ans. Résumé du rapport Dans un premier temps, il est question de la partie ingénierie des coupes de roc et de l'utilisation de la technique de prédécoupage. On y discute de la conception de la coupe, laquelle est fonction de la nature du roc, de la géologie structurale du site et de la hauteur de la coupe à exécuter. Par la suite, les étapes à suivre pour la réalisation de la coupe sont expliquées. Finalement, la technique de prédécoupage est décrite en détail alors que chacun des paramètres reliés au prédécoupage fait l'objet d'une discussion. Dans un deuxième temps, l'article présente un cas pratique où les éléments discutés précédemment ont été appliqués lors de la réalisation d'une coupe d'environ 100 mètres de longueur et 66 mètres dé hauteur. Nbre de pages Nbre de photos 6 Nbre de figures 17 Nbre de tableaux 1 Nbre de références bibliogreques Langue du 'document Français Anglais Autre (spécifier) 1 Mots-dés ingénierie des coupes de roc, technique du prédécoupage, conception de la coupe, géologie structurale du site Autorisation de diffusion 2 Diffusion autorisée E Diffusion interdite el/t, 1g fi 11 I 1,P£1( 1 Sigr*Jre du dire tqur général ' Date TABLE DES MATIÈRES LISTE DES FIGURES vii LISTE DES PHOTOGRAPHIES ix INTRODUCTION PARTIE I - INGÉNIERIE DES COUPES DE ROC ET LE PRÉDÉCOUPAGE LA GÉOMÉTRIE DES COUPES 3 LES MÉTHODES D'EXÉCUTION DES COUPES DE ROC 4 LA TECHNIQUE DU PRÉDÉCOUPAGE 7 LE DIAMÈTRE DE FORAGE L'ESPACEMENT DES TROUS 8 LA LONGUEUR DES TROUS 8 LE TYPE D'EXPLOSIF 9 LA QUANTITÉ D'EXPLOSIFS 9 LE MODE DE CHARGEMENT 10 L'INFLUENCE DES CONDITIONS GÉOLOGIQUES 12 PARTIE II - ÉTUDE DE LA COUPE DE ROC DE MARSOUI LA LOCALISATION ET LA DESCRIPTION DE LA COUPE 13 LA GÉOLOGIE 13 LA STABILITÉ DU MASSIF 14 LA GÉOMÉTRIE DE LA COUPE 14 LA RÉALISATION DE LA COUPE 15 LE PRÉDÉCOUPAGE 15 LES MINAGES DE PRODUCTION 16 LES NUISANCES 17 LES RÉSULTATS 18 CONCLUSION 19 BIBLIOGRAPHIE 49 ANNEXES 51 vii LISTE DES FIGURES FIGURE 1 LA doMiTRIE DE L'EXCAVATION 23 FIGURE 2 LA TRONCATURE DU PALIER 24 FIGURE 3 LA COUPE DE ROC (H= 1,5 m) 25 FIGURE 4 LA COUPE DE ROC (1,5 m< H6 m) 26 FIGURE 5 LA COUPE DE ROC (.6 m<H‘ 12 m) 27 FIGURE 6 LA COUPE DE ROC (H>12 m) 28 FIGURE 7 LA COUPE DE ROC (Hc=15 m) 29 FIGURE 8 LES ÉTAPES DE CONSTRUCTION 30 FIGURE 9 LE FORAGE DE TROUS VERTICAUX PRÈS DE LA PAROI 31 FIGURE 10 LA PROTECTION D'UN PALIER 31 FIGURE 11 LES EFFETS D'UN ESPACEMENT RAPPROCHÉ 32 FIGURE 12 LES EFFETS D'UN ESPACEMENT ÉLOIGNÉ 32 FIGURE 13 LE MODE DE CHARGEMENT DES TROUS DE PRiDÉCOUPAGE 33 FIGURE 14 L'INFLUENCE D'UN SYSTÈME DE JOINTS SUR LE PRÉDÉCOUPAGE 34 FIGURE 15 LA LOCALISATION DE LA COUPE DE MARSOUI 35 FIGURE 16 LE BLOC-DIAGRAMME REPRÉSENTANT LES DIFFÉRENT SYSTESES DE DIACLASES 36 FIGURE 17 LE PROFIL TRANSVERSAL DE LA COUPE DE MARSOUI 37 ix LISTE DES PHOTOGRAPHIES Photo 1 Profil de la coupe de trois paliers le long de la route 132 entre La Martre et Marsoui /11 Photo 2 Coupe de cinq paliers le long de la route 132 entre La Martre et Marsoui. Photographie prise à la fin de la période de cons- truction 43 Photo 3 Même coupe de roc que la photo 2 mais quatre ans plus tard 45 Photo 4 Coupe de roc réalisée en partie avec prédécoupage et en partie sans prédécoupage 45 Photo 5 Exemple de coupe de roc montrant l'espacement irrégulier et la mauvaise orientation des trous de forage du prédécoupage 47 Photo 6 Influence des conditions géologiques; l'orientation d'un système de joints pratiquement parallèle à la direction de la coupe l'a emporté sur le prédécoupage 47 INTRODUCTION Au début des années 1970, le ministère des Transports du Québec a mis sur pied un groupe de travail ayant pour tâche d'étudier tous les aspects entourant la conception et l'exécution des coupes de roc. Les buts recher- chés étaient de minimiser les coûts de terrassement et d'entretien des routes tout en augmentant la sécurité des usagers. Au cours des ans, ce groupe de travail a développé un savoir-faire dans la conception et l'exécution des coupes de roc ainsi que dans l'utilisa- tion de la technique du prédécoupage. Le présent article traite de quelques- uns de ces aspects. 1 PARTIE I — INGÉNIERIE DES COUPES DE ROC ET LE PRÉDÉCOUPAGE LA GÉOMÉ1RIE DES COUPES La conception de la coupe de roc dépend des résultats de l'étude géologique. Un relevé des éléments structuraux du massif rocheux (strates, diaclases, failles, etc.) permet la détermination de la pente d'ensemble du massif excavé et de la pente des parois. La figure 1, intitulée La géométrie de l'excavation, illustre les différentes inclinaisons considérées. Pour la pente d'ensemble de l'excavation, il faut, d'une part, rechercher une inclinaison avoisinant la pente naturelle des massifs environ- nants (de 40 à 48 degrés) et que, d'autre part, l'inclinaison choisie pour les parois soit la plus abrupte possible. L'objectif visé, en optant pour cette inclinaison abrupte, est d'obliger les pierres qui chÛtent à demeurer près de la paroi rocheuse. Par conséquent, elles se logent dans les fossés ou sur les paliers, et ne sont pas projetées sur la route. La largeur des paliers est un facteur important dans la conception de la coupe. La largeur est proportionnelle à la hauteur du banc d'excavation dans un rapport d'une demie fois la hauteur. Les parois ont une hauteur de douze mètres et les paliers une largeur de six mètres. La largeur minimale de six mètres tient compte de l'éventualité des coins de palier tronqués et du nettoyage des paliers. Pour minimiser la troncature des coins de paliers, les bancs ont une hauteur optimale. Cette façon d'opérer permet d'éliminer à l'occasion un banc et, par conséquent, un palier potentiellement tronqué qui aurait servi de tremplin de projection. La figure 2 illustre les problèmes occasionnés par la troncature du palier. 4 Un autre facteur influençant la conception de la coupe est celui de la berme au pied de l'excavation. Sa réalisation a un impact majeur sur les coûts et sur les quantités de terrassement. En étudiant la figure 1, on constate l'influence de la berme sur les quantités de déblai. Une berme est utile, voire nécessaire, dans les massifs rocheux très friables, très frac- turés ou présentant des structures géologiques défavorables. Une étude géologique du comportement du massif rocheux et l'observation des talus existants guident le spécialiste dans son choix. En tenant compte des facteurs précédents, l'adoption de normes faci- lite la préparation des projets routiers. Les coupes de roc sont classifiées en quatre catégories en fonction de la hauteur de la coupe. Les coupes de roc inférieures à 1,5 mètre ont une pente d'excavation de 1,5V:1H sans égard au type de roc. Pour les coupes d'une hauteur com- prise entre 1,5 et 6 mètres, la pente d'excavation est de 2,5V:1H dans les roches sédimentaires et de 10V:1H dans tout autre type de roc. Cependant, lorsque la longueur de la coupe est supérieure à 100 mètres, la pente d'exca- vation est déterminée à la suite de l'étude géologique. Pour une hauteur de coupe variant de 6 à 12 mètres, la pente est déterminée après une étude géologique et uploads/Geographie/ 1143859.pdf