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La Géologie de l’Ingénieur est l'application des sciences géologiques et des sc

La Géologie de l’Ingénieur est l'application des sciences géologiques et des sciences de l'ingénieur à la conception et à la construction dans l'ingénierie civile, minière, pétrolière et à l'environnement. L'objectif de cette discipline est de s'assurer que les facteurs géologiques qui affectent les activités d'ingénierie sont considérés et interprétés adéquatement, afin d'atténuer les conséquences des risques géologiques et environnementaux. Alors que le développement de l'ingénierie a fait des progrès rapides au siècle dernier, c'est l'échec catastrophique de plusieurs grands travaux qui a souligné la nécessité des recherches géologiques appliquées à l'ingénierie. Actuellement, l'étude géologique du site avant d'initier des travaux à grande échelle est une partie obligatoire de la pratique de l'ingénierie. INTRODUCTION LA GÉOLOGIE DE L’INGÉNIEUR L'importance de la géologie de l'ingénieur est particulièrement importante dans deux domaines d'activité principaux : • Le premier est les projets d’ ingénierie où le sol constitue la fondation, l'excavation, le stockage ou le matériel de construction. (bâtiments, ouvrages hydrauliques, usines, installations minières... Le rôle de la géologie de l'ingénierie dans ces projets est fondamental pour assurer la sécurité et la viabilité économique. • Le second domaine est la prévention, l'atténuation et le contrôle des dangers et des risques géologiques et la gestion de l'impact environnemental des travaux publics et des activités industrielles, minières ou urbaines. L’hétérogénéité considérable du matériau terrestre n’est pas aléatoire ; ce matériau est en effet structuré. Ses comportements sont eux aussi extrêmement complexes mais tout aussi structurés. On peut prévoir l’événement, pas le prédire. L’enchaînement des phases interne d’orogenèse, surrection, et externe d’érosion, altération, transport, de sédimentation et de diagenèse, constitue un cycle géologique dont la durée se mesure en dizaines voire centaines de millions d’années. Ce cycle géologique est le modèle schématique du comportement du système terrestre selon lequel, depuis l’origine de la Terre, des reliefs se créent et se détruisent incessamment à la surface du globe. Représentation graphique des données géologiques Les Cartes : afficher la distribution spatiale, orientations, et l'âge des caractéristiques; Les coupes géologiques : représentation 2D et 3D du modèle géologique. (afficher la distribution spatiale, orientations, et l'âge des caractéristiques) Les logs de forages : représentation 1D des caractéristiques. (afficher l'âge et de l'épaisseur des unités géologiques) L’imagerie satellitaire : Afficher l’orientation de certaines caractéristiques géologiques et renseigner sur la géomorphologie. La géologie de l’ingénieur est basée sur la géologie et sur le comportement mécanique des sols et des roches. Elle nécessite une connaissance des techniques d'investigation du site, mécanique, instrumentale et géophysique. Pour l’analyse deux modèles sont adoptés : o Le modèle Géologique o Le modèle Géotechnique Compte tenu de la diversité de l'environnement géologique et de la complexité de ses processus, des solutions techniques doivent être trouvées pour les facteurs géologiques qui peuvent créer des problèmes pour l'exécution du projet. Les problèmes les plus importants sont liés aux risques géologiques qui peuvent affecter la sécurité ou la viabilité d'un projet. Les facteurs géologiques qui affectent les aspects techniques ou économiques du projet ont une importance secondaire mais cruciale. NOTE: o Les facteurs géologiques sont à l'origine de la plupart des problèmes géotechniques. o L'eau est l'un des facteurs ayant la plus forte incidence affectant le comportement géotechnique des matériaux. L’aléa est la manifestation d’un phénomène naturel ou anthropique d’occurrence et d’intensité données. L’enjeu est l’ensemble des personnes et des biens susceptibles d’être affectés par un phénomène naturel ou des activités humaines. Il se caractérise par son importance (nombre, nature, etc.) et sa vulnérabilité. Le risque est le produit d’un aléa et d’un enjeu. Il se caractérise par sa faible fréquence, sa gravité et l’incapacité de la société exposée à surpasser l’événement. Des actions sont dans la plupart des cas possibles pour le réduire, soit en atténuant l’intensité de l’aléa, soit en réduisant la vulnérabilité des enjeux. La vulnérabilité exprime et mesure le niveau de conséquences prévisibles de l’aléa sur les enjeux. Les conditions qu'un site doit satisfaire pour être géologiquement et géotechniquement adaptées sont : Absence de processus géologiques actifs qui présentent des risques inacceptables pour le projet. Capacité de support adéquate du sol pour les fondations. Matériaux suffisamment solides pour être stables dans les fouilles de surface ou souterraines. Formes géologiques étanches pour le stockage de l'eau et des déchets solides ou liquides. Disponibilité des matériaux pour la construction des travaux de terrassement. Extraction facile des matériaux pour l'excavation. Contenu du cours : • Risques géologiques • Phénomènes Karstifiques • Géologie des carrières • Inventaires des matériaux • Reconnaissances géotechniques et cartographie géotechnique • Géologie des barrages • Géologique d'un tracé linéaire • Géologie minière et du pétrole • Géologie de l'environnement Résultats espérés de cet apprentissage : • Reconnaître, caractériser, et évaluer l'importance des conditions géologiques et des processus géologiques responsables de la pertinence de l'ingénierie; • Communiquer par écrit sur les principaux éléments géologiques rencontrés pouvant nuire ou modifier un projet; • Développer la capacité de comprendre et d’appliquer les principes de la géologie pour aider à expliquer les phénomènes géologiques et leur l'impact sur la planification, la conception, la construction et les projets. LES RISQUES GEOLOGIQUES LE SEISME Les effets superficiels des mouvements lents, 1 à 20 cm/an, mais continus des plaques lithosphériques sont les éruptions volcaniques et les séismes ; ils se produisent essentiellement sur les marges actives des plaques. Les séismes sont des phénomènes naturels invisibles, très rapides, imprévisibles, et les plus dangereux et donc les plus redoutés; leurs effets toujours spectaculaires et souvent dramatiques. Zonage sismique au Maroc (RPS 2000) Il est très facile de produire un séisme lors d’expériences nucléaires ou de violentes explosions, évidemment très localisées, en effectuant des terrassements rocheux, exploitations et travaux souterrains, mises en eau de barrages, machines fixes ou roulantes... La vitesse de propagation est d’autant plus élevée que le matériau traversé est plus compact, en subsurface de moins de 300 m/s dans un limon à plus de 6 000 m/s dans une roche dure. LE VOLCANISME Les éruptions volcaniques sont de loin les plus spectaculaires des événements naturels destructeurs ; elles fascinent en un mélange de peur et d’admiration. Ils préviennent presque toujours avant de se déchaîner ; quand ils le font, rien ne leur résiste évidemment et ils peuvent provoquer des dommages matériels considérables. LES AVANCÉES DUNAIRES MOUVEMENTS DE TERRAIN: Ce sont les effets de la gravité sur le matériau terrestre, associée à des événements déclencheurs, séismes, fortes précipitations, excavations naturelles ou artificielles... Gonflement / Retrait Un aléa, inconnu et impossible à comprendre à l’origine, n’entraîne pas nécessairement la ruine, pour peu que l’on soit attentif à en corriger les effets en temps voulu et que l’on accepte d’entretenir l’ouvrage durant toute sa vie. Construite dans une plaine alluviale fluvio-marine e de l’embouchure de l’Arno, dont le sous-sol est constitué d’une couche épaisse de plus de 300 m de matériaux sablo-argileux aquifères peu consistants, très compressibles. Épais d’environ 10m, les matériaux superficiels sur lesquels est directement fondée la tour sont plutôt sableux. l’inclinaison se traduit par des tassements d’environ 1,3 m au nord et de 2,8 m au sud, Les glissements de terrain sont un des principaux types de mouvements de terrain, les autres étant notamment les chutes de pierre, les éboulements, les coulées de boue. Le déclenchement d’un glissement de terrain correspond à la conjonction de plusieurs facteurs : • On distingue les facteurs qui déterminent la prédisposition au glissement (géologie, présence d’eau souterraine, pente, etc.) • Les causes déclenchantes qui amènent à la rupture (précipitations, intensification des circulations d’eau, augmentation de la pression des eaux souterraines ou de la teneur en eau, érosion en pied, etc.) Dans tous les cas, l’eau sous toutes ses formes joue un rôle majeur dans de nombreux mécanismes d’instabilité. Glissement rotationnel (A) et translationnel (B) Reprofilage de la pente naturelle EX 1: Ouvrage hydraulique Laou-Talembot Essais recommandés Objectifs recherchés Sondages de reconnaissance Identification géologique et prélèvement d’échantillons intacts pour les essais géotechniques Puits et tranchées Identification lithologique, prélèvement d’échantillons Essais piézométrique Identification du niveau des nappes d’eau Essais de laboratoire Caractérisation géotechnique et hydromécanique Sismique réfraction Description en 3D de l’aspect du sous-sol Chutes de pierre et éboulements Les solutions passives utilisées pour la gestion des risques d’instabilités de pentes sont : • Les digues, fosses de réception • Le drainage • Les barrières fixes • Les écrans de filets déformables • Les grillages et filets pendus…. Les solutions actives sont : • Le soutènement • Les ancrages • Le béton projeté • Les grillages et filets plaqués Les autres solutions alternatives sont : • La suppression de l’alea • La végétalisation, le boisement • Le drainage de surface et/ ou profond TALREN 4 > Dimensionnement des talus, des parois clouées filets plaqués filets dynamiques merlon en pneutex merlon et filets contre les chutes de blocs écran en gabions RockPro3D > Trajectographie des chutes de blocs rocheux en versant et dimensionnement des ouvrages de protection EX 2: Cas du déblai D15 de l’autoroute Marrakech–Agadir Le déblai se développe sur 1 km de longueur environ, atteignant une hauteur maximale proche de 110 m. Série argilo-gréseuse du massif constitutif du déblai uploads/Geographie/ geo-ing-1.pdf