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RÉSUMÉ
Cet article vise d’abord à présenter les grands types de roches qui constituent notre sous-sol et les structures ou déformations qui les affectent, à introduire des notions sur le temps géologique et les éléments et méthodes qui permettent d’établir la relation entre les roches du sous-sol et la chronologie des évènements géologiques.
La diversité des roches dans l’espace et dans le temps est ensuite illustrée par une brève présentation de la géologie de la France.
La dernière partie présente les enjeux et la méthodologie de la géologie appliquée au génie civil.
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Emmanuel EGAL : Expert géologue - EGIS, Annecy, France
INTRODUCTION
L’ingénieur de génie civil qui projette ou réalise un ouvrage se trouve nécessairement mis en présence du « terrain » qui constitue le support ou le matériau de cet ouvrage. Il est important pour lui de posséder des notions en géologie afin de pouvoir dialoguer avec le géologue auquel il demande une intervention.
La géologie en tant que science (également dénommée « Sciences de la Terre ») consiste à étudier les parties de la Terre accessibles à l’observation et à émettre des hypothèses visant à reconstituer leur histoire et leur agencement. On parle aussi de la géologie d’une région pour désigner l’ensemble des caractéristiques géologiques de celle-ci.
Ainsi, toutes les activités visant à exploiter, utiliser ou aménager le sol et le sous-sol ont à faire avec la géologie. Bien connaître la géologie de notre sous-sol et son évolution passée ou potentielle est bénéfique ou nécessaire au développement de l’humanité.
Une double difficulté se présente cependant pour les géologues : la difficulté d’accès au sous-sol, par nature caché, et la difficulté de comprendre des processus qui se produisent sur un temps très long, le « temps géologique ». La part d’interprétation est donc forcément importante en géologie. Ce qui rend particulièrement nécessaire de comprendre et transmettre les connaissances de base sur les constituants terrestres, leurs divers agencements connus ou possibles et sur les phénomènes ou processus géologiques principaux.
Cet article vise d’abord à présenter les différents types de roches de notre sous-sol, ce qui les constituent et caractérisent, ce qui les affectent et déforment (les structures géologiques), et leurs relations avec l’histoire de la terre et plus généralement avec le temps. Ensuite cet article décrit les enjeux géologiques en génie civil et la méthodologie d’étude du sous-sol à des fins de construction sur ou dans ce dernier.
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- Version archivée 1 de juin 1974 par Marcel RAT
- Version archivée 2 de août 1997 par Jean‐Louis DURVILLE, Pierre POTHÉRAT
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3. Structures tectoniques
3.1 Schistosité et foliation
Schistosité et foliation correspondent à des plans d’anisotropie répétitifs formés sous l’effet de contraintes tectoniques en profondeur (conditions plus ou moins ductiles). Ces deux types de structures se développent dans le plan de raccourcissement principal de l’ellipsoïde de déformation. Les différences entre schistosité et foliation sont relativement subtiles mais peuvent être décrites comme suit (voir figure 12) : une schistosité se développe généralement dans des roches riches en minéraux phylliteux (= en feuillets : micas, chlorite) et se marque par des plans d’anisotropie fins tendant à se rompre dès que la roche est un peu altérée (la roche présente un feuilletage qui se délite) ; elle est soulignée principalement par les minéraux phylliteux orientés dans le plan de schistosité, voire des argiles. La foliation correspond plutôt à une organisation où les minéraux, en partie non phylliteux et largement recristallisés, sont orientés selon des plans parallèles plus discrets (moins continus) et se rompant difficilement en conditions d’altération modérée. Un rubanement minéralogique plus ou moins net est généralement associé à une schistosité ou une foliation (alternance de lits phylliteux et de lits à dominante quartzo-feldspathique).
Comme leur nom l’indique, les schistes au sens propre, sont affectés d’une schistosité alors que les gneiss ou les amphibolites présentent plutôt une structure foliée. Les micaschistes constituent un cas intermédiaire.
Contrairement aux fractures, les plans de schistosité et a fortiori de foliation ne sont pas de véritables discontinuités mécaniques ; elles constituent cependant des plans de faiblesse qui peuvent devenir des plans de rupture sous l’effet de l’altération et/ou de contraintes tectoniques différentes de celles qui ont permis leur apparition.
La schistosité ou la foliation peuvent être particulièrement marquées (très « pénétrative ») au niveau de couloirs de très forte déformation qui correspondent à des zones de cisaillement ductiles ; une déformation de type mylonitique, c’est-à-dire avec forte réduction de la taille des cristaux par microbroyage et recristallisation dynamique de minéraux (principalement...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FOUCAULT (A.), RAOULT (J.-F.), CECCA (F.), PLATEVOET (B.) - Dictionnaire de géologie, 9e édition, 416 p., - Dunod (2020).
-
(2) - WYNS (R.) - Altérations supergènes et géodynamique de la lithosphere in Géochronique, - Hors-série 1 : Les Sciences de la Terre au lycée, 2020.
-
(3) - Recommandation de l’AFTES (Association française des tunnels et de l’espace souterrain) n° GT24R3F1 - Reconnaissances géologiques, hydrogéologiques et géotechniques nécessaires à la conception des ouvrages souterrains. - Collectif (2020).
-
(4) - KASPERSCKI (J.), GAILLARD (C.) - Levés géologiques et hydrogéologiques de terrain pour les ouvrages souterrains, - Document du Cetu (Centre d’étude technique des tunnels) (2018).
-
(5) - Recommandation de l’AFTES (Association française des tunnels et de l’espace souterrain) n° GT32R2F1 - Caractérisation des incertitudes et des risques géologiques,...
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