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Problemes de Geologie de L’ingenieur en Regions Karstiques
Résumé L’article représente la synthèse des rapports, notes et commentaires transmis par des correspondants des pays suivants: Afrique du Sud, Allemagne (République Fédérale), Belgique, Brésil, Canada, Espagne, France, Grande Bretagne, Inde, Irlande, Italie, Suisse, Tchécoslovaquie, U.S.A., Yougoslavie. Le premier chapitre (Phénomènes karstiques et géologie de l’ingénieur) rappelle d’abord les principaux aspects du karst superficiel et profond d’après les études morphologiques et génétiques et les inventaires faîts dans quelques territoires. Les phénomènes sont répandus, de types variés, affectent de nombreuses roches et connaissent des évolutions diverses. Ils ne sont ni statiques ni indépendants du cadre géologique et des conditions d’environnement: susceptibles de réactivation sous l’influence de facteurs naturels ou anthropiques, ils ont des relations étroites avec les terrains de couverture, les dépôts résiduels, les matériaux qui remplissent plus on moins les cavités karstiques, les traits structuraux, l’hydrogéologie régionale. Leurs répercussions peuvent être considérables sur les déformations de la surface du sol, la stabilité des structures, là préservation de l’environnement, la sécurité et la rentabilité de multiples ouvrages, exploitations de substances minérales, captages et utilisations d’eaux souterraines. Dans certains pays, les études fondamentales et les recherches appliquées nécessairement interdisciplinaires de la géologie de l’ingénieur progressent simultanément, s’organisent et se développent de plus en plus en régions karstiques. Dans d’autres, en fonction des dimensions du territoire, d’une moindre densité de l’habitat et des travaux d’infrastructure, les efforts se concentrent aux sites de grands travaux et dans les zones d’urbanisation. L’avenir verra s’intensifier la mise en valeur des régions karstiques, notamment pour les ressources en eau: les expériences des uns, malheureusement souvent cachées dans des dossiers privés ou peu accessibles, seraient utiles aux autres qui auront à maitriser des problèmes de géologie de l’ingénieur complexes puisqu’ils dépendent des particularités des sites, des caractéristiques et sujétions inhérentes à des projets divers et d’envergure croissante, et de données géologiques, hydrogéologiques, gétechniques, socio-économiques (politique de l’eau, sauvegarde de l’environnement). Progrès des connaissances et des techniques s’imposent car l’adjonction des caractéristiques propres au karst fait pratiquement converger tous les facteurs rencontrés en géologie de l’ingénieur et amplifie leurs effets: la nécessité de ne prendre que des risques soigneusement calculés et admissibles et communément admise. Le deuxième chapitre (Méthodes de reconnaissance) extrait des rapports, outre l’énumération des moyens de reconnaissance mis en oeuvre dans diverses circonstances, les renseignements qui permettent de comparer les méthodes entre elles, les objectifs qu’elles poursuivent, les résultats qu’on est en droit d’en attendre. Les organismes officiels ou privés, les sociétés d’assurances ajoutent leurs exigences à celles que justifient déjà la complexité des phénomènes karstiques et de leurs influences comme les contraintes croissantes imposées par les grands projets de génie civil, d’aménagement et de protection de l’environnement: les reconnaissances sont de plus en plus poussées. En plus des possibilités modernes de la géologie, de la géomorphologie, de la photogéologie, de l’hydrogéologie, de la géotechnie (au laboratoire et in situ)… on utilise toutes les méthodes géophysiques: (microgravimétrie, sismique, électrique, magnétique, électromagnétique),… et des méthodes plus sophistiquées, parfois encore au stade expérimental: pour les unes et les autres, plusieurs cas d’application sont décrits qui attirent l’attention sur l’adaptation nécessaire au site et au projet et au choix des méthodes en raison de leur complémentarité. Les sondages mécaniques, forages et essais de pénétration demeurent des outils de contrôle confirmés mais l’emploi se multiplie des diagraphies de tous types, de la télévision,… Les matériaux divers associés aux formes karstiques méritent parfois autant ou plus d’attention que les roches solubles. Les études structurales et hydrogéologiques préalables, étroitement liées, revëtent une importance fondamentale, les premières apportant des éléments indispensables à toute conception rationnelle d’un modèle du massif karstique investigué dont bien des traits ne sont aléatoires qu’en apparence, les secondes complétant et affinant le modèle grâce aux mesures piézométriques, de débits, de perméabilité, géochimiques, thermométriques, radiométriques, usant des traceurs, isotopes radioactifs,… qui précisent les caractéristiques physiques et chimiques des eaux souterraines, et des nappes de fissures, les probabilités de dissolution et de pollution, les modifications prévisibles introduites par le projet ou par des actions locales (prélèvements industriels,…) Deux avis sont généralement formulés: les méthodes de reconnaissance en stades successifs s’attachant à définir des paramètres différents doivent se contrôler mutuellement et la valeur de l’interprétation des mesures, même par les méthodes les plus élaborées, dépend de la qualité du modèle de référence. Or, celle-ci dépend de l’investigation d’un territoire suffisant, de la précision des appareils et des méthodes, de l’exploitation statistique des résultats. La tendence est d’obtenir des documents prévisionnels en utilisant le cas échéant l’ordinateur et la cartographie automatique. Le chapitre trois (Principaux problèmes à résoudre) est le plus long car il complète les deux précédents en considérant les caractéristiques naturelles propres au karst (roches solubles, matériaux associés, eau) et les facteurs anthropiques, davantage en fonction de leurs implications techniques suivant la nature du projet. Après une esquisse générale des particularités les plus significatives qui orientent les reconnaissances et déterminent les problèmes à résoudre, on souligne l’importance des aspects économiques et des méthodes de contrôle et de surveillance pour assurer la sécurité et l’efficacité des ouvrages sans compromettre l’environnement. On examine successivement les rubriques suivantes: (1) fondations, (2) barrages, (3) retenues, (4) captages, pompages, exhaure, (5) tunnels, ouvrages souterrains, (6) routes, pipelines, canaux, (7) carrières, mines, (8) divers. Bien que de nombreux problèmes soient communs à plusieurs types de projets, cette classification offre l’avantage d’ordonner l’exposé et d’insister dans chaque cas sur les aspects essentiels. En (1), on fait état spécialement des qualités géotechniques des roches karstiques mais aussi des matériaux associés, meubles et cohérents, des injections et imperméabilisations, des précautions à prendre compte tenu des conséquences des travaux de fondation sur les eaux souterraines et la stabilité des terrains. Dans les rubriques (2) et (3), stabilité et étanchéité revêtent une égale importance et chaque cas d’espèce requiert les recherches appropriées de géologie de l’ingénieur dès le stade de la conception avec des reconnaissances débordant autant que de besoin le site d’implantation. Les exemples fournis illustrent les aléas rencontrés et les remèdes appliqués. Parmi les questions à résoudre, on signale: la définition des topographies enterrées, l’élucidation des structures géologiques et des caractéristiques hydrogéologiques, le contrôle local et régional des massifs rocheux et des circulations souterraines. Le point (4) met l’accent sur l’expansion des utilisations multiples de l’eau dans les régions karstiques et ses répercussions: dommages en surface, surexploitation des aquifères, salinisation et plus généralement pollution des réserves souterraines, nécessité de mieux connaitre les nappes de fissures. En (5), on retrouve fatalement plusieurs des préoccupations antérieures mais ici réunies, et jouant un rôle déterminant sur la sécurité, le choix des techniques de creusement et de traitement, les délais d’exécution, l’économie des projets. Les propriétés mécaniques des matériaux, les problèmes relatifs aux eaux (venues d’eau, pressions interstitielles, hydratation,…), la connaissance des structures prennent une importance accrue en fonction de la profondeur des ouvrages: reconnaissances et contrôle s’avèrent particulièrement ardus. On souligne les difficultés inhérentes aux rabattements, au soutènement, aux perturbations d’ordre socio-économique. Les travaux superficiels envisagés en (6) paraissent a priori plus facilies à réaliser mais pour cette raison-même, ils ne donnent généralement pas lieu à des prospections préalables (notamment géologiques et hydrogéologiques) suffisantes. Des problèmes délicats se posent quant aux qualités géotechniques des sols et des roches, l’estimation de la balance remblais — déblais, aux modalités de drainage, au soutènement des talus, aux possibilités de réactivation de cavités même profondes et souvent non détectées. Les aspects originaux en (7) concernent les handicaps économiques, les dangers dans le sous-sol et à la surface, les problèmes juridiques qu’entraînent les phénomènes karstiques dont les exploitations sont largement tributaires. Sous la rubrique (8), on cite rapidement quelques exemples montrant que l’ingénieur géologue peut être conduit à examiner en régions karstiques des problèmes intéressant la recherche spéléologique ou archéologique, le tourisme, la thérapeutique. Les conclusions tentent de rassembler en quelques pages les principaux résultats de l’enquête réalisée et dén déduire les tâches de géologie de l’ingénieur que suscite l’intervention des phénomènes multiformes du karst dans le faisceau des conditions naturelles et anthropiques.
Problemes de Geologie de L’ingenieur en Regions Karstiques
Résumé L’article représente la synthèse des rapports, notes et commentaires transmis par des correspondants des pays suivants: Afrique du Sud, Allemagne (République Fédérale), Belgique, Brésil, Canada, Espagne, France, Grande Bretagne, Inde, Irlande, Italie, Suisse, Tchécoslovaquie, U.S.A., Yougoslavie. Le premier chapitre (Phénomènes karstiques et géologie de l’ingénieur) rappelle d’abord les principaux aspects du karst superficiel et profond d’après les études morphologiques et génétiques et les inventaires faîts dans quelques territoires. Les phénomènes sont répandus, de types variés, affectent de nombreuses roches et connaissent des évolutions diverses. Ils ne sont ni statiques ni indépendants du cadre géologique et des conditions d’environnement: susceptibles de réactivation sous l’influence de facteurs naturels ou anthropiques, ils ont des relations étroites avec les terrains de couverture, les dépôts résiduels, les matériaux qui remplissent plus on moins les cavités karstiques, les traits structuraux, l’hydrogéologie régionale. Leurs répercussions peuvent être considérables sur les déformations de la surface du sol, la stabilité des structures, là préservation de l’environnement, la sécurité et la rentabilité de multiples ouvrages, exploitations de substances minérales, captages et utilisations d’eaux souterraines. Dans certains pays, les études fondamentales et les recherches appliquées nécessairement interdisciplinaires de la géologie de l’ingénieur progressent simultanément, s’organisent et se développent de plus en plus en régions karstiques. Dans d’autres, en fonction des dimensions du territoire, d’une moindre densité de l’habitat et des travaux d’infrastructure, les efforts se concentrent aux sites de grands travaux et dans les zones d’urbanisation. L’avenir verra s’intensifier la mise en valeur des régions karstiques, notamment pour les ressources en eau: les expériences des uns, malheureusement souvent cachées dans des dossiers privés ou peu accessibles, seraient utiles aux autres qui auront à maitriser des problèmes de géologie de l’ingénieur complexes puisqu’ils dépendent des particularités des sites, des caractéristiques et sujétions inhérentes à des projets divers et d’envergure croissante, et de données géologiques, hydrogéologiques, gétechniques, socio-économiques (politique de l’eau, sauvegarde de l’environnement). Progrès des connaissances et des techniques s’imposent car l’adjonction des caractéristiques propres au karst fait pratiquement converger tous les facteurs rencontrés en géologie de l’ingénieur et amplifie leurs effets: la nécessité de ne prendre que des risques soigneusement calculés et admissibles et communément admise. Le deuxième chapitre (Méthodes de reconnaissance) extrait des rapports, outre l’énumération des moyens de reconnaissance mis en oeuvre dans diverses circonstances, les renseignements qui permettent de comparer les méthodes entre elles, les objectifs qu’elles poursuivent, les résultats qu’on est en droit d’en attendre. Les organismes officiels ou privés, les sociétés d’assurances ajoutent leurs exigences à celles que justifient déjà la complexité des phénomènes karstiques et de leurs influences comme les contraintes croissantes imposées par les grands projets de génie civil, d’aménagement et de protection de l’environnement: les reconnaissances sont de plus en plus poussées. En plus des possibilités modernes de la géologie, de la géomorphologie, de la photogéologie, de l’hydrogéologie, de la géotechnie (au laboratoire et in situ)… on utilise toutes les méthodes géophysiques: (microgravimétrie, sismique, électrique, magnétique, électromagnétique),… et des méthodes plus sophistiquées, parfois encore au stade expérimental: pour les unes et les autres, plusieurs cas d’application sont décrits qui attirent l’attention sur l’adaptation nécessaire au site et au projet et au choix des méthodes en raison de leur complémentarité. Les sondages mécaniques, forages et essais de pénétration demeurent des outils de contrôle confirmés mais l’emploi se multiplie des diagraphies de tous types, de la télévision,… Les matériaux divers associés aux formes karstiques méritent parfois autant ou plus d’attention que les roches solubles. Les études structurales et hydrogéologiques préalables, étroitement liées, revëtent une importance fondamentale, les premières apportant des éléments indispensables à toute conception rationnelle d’un modèle du massif karstique investigué dont bien des traits ne sont aléatoires qu’en apparence, les secondes complétant et affinant le modèle grâce aux mesures piézométriques, de débits, de perméabilité, géochimiques, thermométriques, radiométriques, usant des traceurs, isotopes radioactifs,… qui précisent les caractéristiques physiques et chimiques des eaux souterraines, et des nappes de fissures, les probabilités de dissolution et de pollution, les modifications prévisibles introduites par le projet ou par des actions locales (prélèvements industriels,…) Deux avis sont généralement formulés: les méthodes de reconnaissance en stades successifs s’attachant à définir des paramètres différents doivent se contrôler mutuellement et la valeur de l’interprétation des mesures, même par les méthodes les plus élaborées, dépend de la qualité du modèle de référence. Or, celle-ci dépend de l’investigation d’un territoire suffisant, de la précision des appareils et des méthodes, de l’exploitation statistique des résultats. La tendence est d’obtenir des documents prévisionnels en utilisant le cas échéant l’ordinateur et la cartographie automatique. Le chapitre trois (Principaux problèmes à résoudre) est le plus long car il complète les deux précédents en considérant les caractéristiques naturelles propres au karst (roches solubles, matériaux associés, eau) et les facteurs anthropiques, davantage en fonction de leurs implications techniques suivant la nature du projet. Après une esquisse générale des particularités les plus significatives qui orientent les reconnaissances et déterminent les problèmes à résoudre, on souligne l’importance des aspects économiques et des méthodes de contrôle et de surveillance pour assurer la sécurité et l’efficacité des ouvrages sans compromettre l’environnement. On examine successivement les rubriques suivantes: (1) fondations, (2) barrages, (3) retenues, (4) captages, pompages, exhaure, (5) tunnels, ouvrages souterrains, (6) routes, pipelines, canaux, (7) carrières, mines, (8) divers. Bien que de nombreux problèmes soient communs à plusieurs types de projets, cette classification offre l’avantage d’ordonner l’exposé et d’insister dans chaque cas sur les aspects essentiels. En (1), on fait état spécialement des qualités géotechniques des roches karstiques mais aussi des matériaux associés, meubles et cohérents, des injections et imperméabilisations, des précautions à prendre compte tenu des conséquences des travaux de fondation sur les eaux souterraines et la stabilité des terrains. Dans les rubriques (2) et (3), stabilité et étanchéité revêtent une égale importance et chaque cas d’espèce requiert les recherches appropriées de géologie de l’ingénieur dès le stade de la conception avec des reconnaissances débordant autant que de besoin le site d’implantation. Les exemples fournis illustrent les aléas rencontrés et les remèdes appliqués. Parmi les questions à résoudre, on signale: la définition des topographies enterrées, l’élucidation des structures géologiques et des caractéristiques hydrogéologiques, le contrôle local et régional des massifs rocheux et des circulations souterraines. Le point (4) met l’accent sur l’expansion des utilisations multiples de l’eau dans les régions karstiques et ses répercussions: dommages en surface, surexploitation des aquifères, salinisation et plus généralement pollution des réserves souterraines, nécessité de mieux connaitre les nappes de fissures. En (5), on retrouve fatalement plusieurs des préoccupations antérieures mais ici réunies, et jouant un rôle déterminant sur la sécurité, le choix des techniques de creusement et de traitement, les délais d’exécution, l’économie des projets. Les propriétés mécaniques des matériaux, les problèmes relatifs aux eaux (venues d’eau, pressions interstitielles, hydratation,…), la connaissance des structures prennent une importance accrue en fonction de la profondeur des ouvrages: reconnaissances et contrôle s’avèrent particulièrement ardus. On souligne les difficultés inhérentes aux rabattements, au soutènement, aux perturbations d’ordre socio-économique. Les travaux superficiels envisagés en (6) paraissent a priori plus facilies à réaliser mais pour cette raison-même, ils ne donnent généralement pas lieu à des prospections préalables (notamment géologiques et hydrogéologiques) suffisantes. Des problèmes délicats se posent quant aux qualités géotechniques des sols et des roches, l’estimation de la balance remblais — déblais, aux modalités de drainage, au soutènement des talus, aux possibilités de réactivation de cavités même profondes et souvent non détectées. Les aspects originaux en (7) concernent les handicaps économiques, les dangers dans le sous-sol et à la surface, les problèmes juridiques qu’entraînent les phénomènes karstiques dont les exploitations sont largement tributaires. Sous la rubrique (8), on cite rapidement quelques exemples montrant que l’ingénieur géologue peut être conduit à examiner en régions karstiques des problèmes intéressant la recherche spéléologique ou archéologique, le tourisme, la thérapeutique. Les conclusions tentent de rassembler en quelques pages les principaux résultats de l’enquête réalisée et dén déduire les tâches de géologie de l’ingénieur que suscite l’intervention des phénomènes multiformes du karst dans le faisceau des conditions naturelles et anthropiques.
Problemes de Geologie de L’ingenieur en Regions Karstiques
Calembert, L. (author)
1975
Article (Journal)
French
Problemes de Geologie de L’ingenieur en Regions Karstiques
Online Contents | 1975
|Elsevier | 1975
|UB Braunschweig | 1974
|TIBKAT | 1974
|Hydrogéologie, geologie de l'ingénieur
TIBKAT | 1983 - 1984