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GEOLOGIE APPLIQUEE AU GENIE CIVIL

Eléments de correction de la composition de géologie 2011 (B1 et TP1)

9 Février 2010 , Rédigé par Cabanis Bruno Publié dans #ESTP Enseignement

 Eléments de correction pour la composition  de janvier 2011


I - Question de cours (8 points)

 

Eléments de réponse

En introduction il était bon de faire ressortir l'indispensable rôle de la géologie en BTP pour controler la nature du sous-sol,  les propriétés des matériaux de construction (granulats...) , les mouvements de terrain.
 

  

Divers plans pouvaient être utilisés:

Problèmes géologiques liés aux fondations

Problèmes géologiques liés aux propriétés des matériaux

Problèmes géologiques liés aux mouvements de terrain

 

On pouvait aussi passer en revue les différents matériaux du sous-sol posant problème en illustrant chaque cas avec des exemples concrets. 

  

Roches métamorphiques

 

Il était bon de rappeler la formation des roches métamorphiques (transformation à l’état solide sous l’effet d’augmentation de température et de pression avec contraintes tangentielles dominantes) et les structures caractéristiques : litage perpendiculaire aux contraintes dominantes d’où plan de rupture nombreux et faciles, schistosité (plan de ruptures formé par les micas), foliation (alignement des minéraux de quartz, feldspaths, micas).

A partir d’une argile : schiste, micaschiste, gneiss, migmatite 

Instabilité particulière aux falaises schisteuses : casses schisteuses, débit en plaquettes  

Instabilité de falaises en montagne (Séchilienne, La Clapière, Randa, Moutiers),

Instabilité des côtes schisteuses (Cancale, Collioure)

Faible résistance mécanique : rupture du barrage de Malpasset dans des micaschistes faillés de la vallée du Reyran


Roches sédimentaires

Argiles
Rappeler la structure des argiles et leur caractère imperméable
Le retrait-gonflement en fonction du climat et des plantations et les problèmes engendrés pour les constructions (fissuration de pavillons en région parisienne)(schéma)
La liquéfaction des argiles ou la défloculation pouvant entraîner des coulées de boue et des glissements de terrain (falaises normandes de Villerville)


Gypse (SO4CA, 2H2O) et anhydrite SO4Ca 
Très sensible à la dissolution (2,5g par litre) donc présence de vides (entonnoirs de dissolution, fontis)(Bargemon, Guatemala City, chantier Eole près de la gare du Nord, tassement de voirie en région parisienne)
Anhydrite sensible au gonflement (60%) par hydratation en gypse, problèmes dans les tunnels, danger comme granulats (exemple de la station de Valmeinier en Maurienne dont le béton contenait des granulats à béton avec de l'anhydrite provenant des déblais de la galerie de reconnaissance du tunnel Lyon-Turin).
 

Calcaire (CaCO3) et dolomie [CaMg(CO3)2]

 Roche possédant des diaclases et solubles (Karst avec gouffres, scialets, rivières souterraines et en surface dolines, lapiaz )(schéma) (exemples Causses, Vercors, tunnel de l'Escalette, Winter Park)
Pour la dolomie le danger d'éboulement (relief ruiniforme, chicots rocheux)(falaise de Barjac en Lozère) et son danger en granulat à béton.
Pour le calcaire diaclasé (éboulement des gorges de la Bourne) ou pour la craie (éboulements de falaises au niveau d'Ault).

 

 


Autres matériaux géologiques

Roches meubles et formations superficielles
Rapidement on pouvait évoquer les problèmes de tassement du sable (Mexico) et des alluvions modernes (fondations du Pont de Normandie ou ancrage des cables de la rive gauche du Pont de Tancarville), formations glaciaires du téléphérique Vanoise Express, du limon des plateaux en région parisienne (traitement par chaulage), de la tourbe très compressible, l'instabilité des éboulis sur les pentes
.

La pyrite de fer (FeS2) et son oxydation (réaction exothermique) provoquant en présence de lignite (roche carbonée) un danger d'inflammation spontanée (tunnel du périphérique dans la traversée du Bois de Boulogne).

NB : l'exploitation des matériaux en carrières était hors sujet (hs)

II – Exercice 1 (4 points)

Le document annexe 1 était extrait du poly d'applications de géologie et correspondait à une coupe d'une carrière souterraine de calcaire grossier exploitée par hagues et bourrages avec pilier à bras et un pilier tourné à l'entrée de la galerie.

 

1) La méthode consiste à exploiter tout une dalle calcaire et donc à mettre des piliers de soutènement (piliers à bras) au fur et à mesure de l'avançée de l'exploitation.

 

2) Ce type de méthode concerne uniquement les exploitations de calcaire grossier en région parisienne et principalement au sud de Paris et à Cachan.

 

3) Le risque est lié aux remontées de vides depuis la carrière (fontis) et peut être détecté par l'examen des cartes de l'IGC ou par sondages.

 

4) Sur le campus de Cachan : 

 

a) Réaliser des piliers en maçonneries dans les galeries comme sous le bât "Recherches" ou sous le chantier actuel.

b) Ceinturer les galeries par des murets en maçonnerie pour réaliser depuis la surface une injection avec un coulis de ciment en évitant les fuites à travers les hagues comme cela a été le cas sous le bâtiment "Recherches" 
c)  Forer des pieux (sondage carotté de grand diamètre) et couler du béton jusqu'à la base de la galerie inférieure  comme pour le batiment L.

    

  

III – Exercice 2 (4 points) (réponse au verso de l’annexe 2)

A partir de l’extrait de carte hydrogéologique du document annexe 2 :

1)    Construisez sur le document annexe 2 les logs de sondages piézométriques passant par les points A et B.

2)    Calculez la profondeur et l’épaisseur de la nappe aux points A et B.

3)     Expliquez les différences observées pour cette nappe entre les points A et B.

4)    Calculez la pente du substratum de la craie entre les points A et B (justifiez vos résultats)

NB : le point A se situe en campagne et le point B en zone urbaine





Cet exercice correspondait à l'application d'hydrogéologie réalisée sur la carte hydrogéologique de Douai et la nappe de la craie.
La présence de la nappe s'expliquait par le caractère poreux et perméable de la craie (bon aquifère) et la présence au dessus et en dessous de la craie de niveaux imperméables (niveau d'arrêt) constitués d'argiles. 



 

A partir d'un extrait de carte hydrogéologique vous deviez construire les log de sondage piézométrique passant par les point A et B en prenant comme référence la surface topographique à la cote 20 NGF..

Vous expliquerez ensuite les caractéristiques de la nappe d’eau (profondeur depuis la surface topo (ST) et épaisseur (e) en justifiant vos réponses.

La surface piézométrique en A était à un niveau plus élevé que le toit de la craie et donc la nappe était captive donc sous-pression (semi-artésienne). En B la surface piézométrique  était à un niveau moins élevé que le toit de la craie et donc la nappe normalement captive fonctionne ici localement comme une nappe libre (cône de dépression correspondant à un excès de pompage ici en zone urbaine) 
La profondeur de la nappe en A était donc la profondeur du toit de la craie et non de la surface piézométrique (cote virtuelle), soit ST-TC
Il fallait également préciser l'épaisseur de la nappe qui était en A l'épaisseur de l'aquifère de craie et en B égale à ST-SC.

La pente entre A et B devait être calculée en pourcentage.

Toutes les réponses devaient être justifiées.

 

 

IV – Exercice 3 (4 points) (répondre sur la feuille de composition)

On veut creuser un tunnel pour le passage d’une voie rapide dans le Vercors selon le tracé en gris du document annexe 3.

A partir de cette coupe géologique :

1) Précisez les différentes structures tectoniques rencontrées d’W en E.

2) Examinez tous les problèmes géologiques rencontrés le long du tracé du tunnel représenté en grisé sur le schéma en progressant depuis l’entrée vers la sortie.

3) Proposez des solutions géotechniques à envisager pour garantir la sécurité du chantier et de l’ouvrage.

 

 

Cet exercice reprenait pro parte l'application du Vercors et faisait appel à des notions de cours sur la tectonique.
Dans l'ensemble assez bien traité..
1) Les structures tectoniques correspondent aux  plis (synclinal et anticlinal)  et failles (verticale F3 ou oblique inverse de compression F2).
2) Les problèmes étaient les suivants : éboulis, sables, calcaires en plaquettes instables, failles avec roches broyées, argiles avec retrait-gonflement et pyrite avec risque d'inflammation, calcaire avec karst (vides de dissolution), marnes avec retrait-gonflement.

3) Les solutions : parapluie, casquette en béton t filets pour les éboulis

compactage et drainage pour le sable, voute renforcée

tirants d'ancrage et coulis d'injection pour calcaires en plaquettes avec drainage

coulis d'injection et renforcement de la voute au passage des failles

etc....

 

Egalement les failles avec la présence de matériaux broyés pouvaient servir de drains et réserver des arrivées d'eaux massives.
Les mesures étaient préventives : prévoir l'évacuation de l'eau, la pomper en cas de faible débit, procéder à des injections de coulis dans les diaclases, fissures...
Ensuite prévoir l'étanchéification de la voûte du tunnel.....

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EL MALKI Ahmed 18/01/2014 20:02


Très bon site web et informations intéréssantes misent à jour.