07/03/2011

Géologie - Bases pour l’ingénieur

kavram061200015.jpgCe traité vise notamment à:
• faire connaître et apprendre à analyser les processus géologiques qui conduisent à la création, la déformation et l’altération des roches;
• étudier la nature des principaux terrains meubles et roches ainsi que leurs propriétés;
• faire comprendre comment les conditions géologiques influencent les activités de l’ingénieur, comment elles peuvent les faciliter ou les compliquer;
• prendre conscience des richesses en ressources du sous-sol, apprendre la manière de les gérer dans l’optique d’ingénieurs modernes, soucieux du développement durable et sachant vivre dans un espace de transdisciplinarité.


Domaines de la géologie de l’ingénieur
Par divers exemples issus de la pratique, nous citons ci-dessous les grands domaines d’activité de l’ingénieur pour lesquels la géologie constitue une des bases nécessaires.
L’Association internationale de géologie de l’ingénieur et de l’environnement (AIGI) en donne une définition détaillée:
«La géologie de l’ingénieur est la science qui se consacre à la recherche, à l’étude et à la résolution des problèmes d’ingénierie et d’environnement résultant de l’interaction entre la géologie et les travaux et activités réalisés par l’homme; elle se consacre également à la prévision des risques géologiques et à la mise au point de mesures préventives et curatives.

La géologie de l’ingénieur inclut:

la définition de la morphologie, de la structure, de la stratigraphie, de la lithologie des formations géologiques ainsi que du contexte géologique des aquifères;
la caractérisation des propriétés minéralogiques, physico-géomécaniques, chimiques et hydrologiques de tous les matériaux de la croûte terrestre impliqués dans la construction d’ouvrages, l’extraction de ressources naturelles et les modifications apportées par l’homme à l’environnement;
l’évaluation des comportements mécanique et hydrologique des ensembles de sols et de roches;
la détermination des paramètres à prendre en compte pour l’étude de la stabilité des ouvrages de génie civil et celle des massifs de sols et de roches;
l’amélioration et l’entretien de l’environnement et des propriétés de la surface du sol (art. II, Statuts de l’AIGI).»

L’importance de la géologie dans ces domaines est explicitée et illustrée dans ce livre par des exemples afin de la rendre très concrète. Par ailleurs, la géologie fondamentale est une des bases au curriculum de l’ingénieur dans les branches suivantes:

génie civil,
sciences de l’environnement,
mécanique des sols et des roches,
hydrologie,
hydrogéologie,
pédologie.

Au-delà des bases scientifiques, l’étude des sciences de la Terre influence la façon de penser de l’ingénieur, aussi bien dans l’exercice de sa profession que dans sa culture, et ceci par:

une large sensibilité au contexte Terre dans lequel ses ouvrages sont implantés (relations travaux-environnement);
une prise de conscience culturelle des différences d’échelles dans l’espace et dans le temps;
une plus large vue qualitative des problèmes à résoudre, à côté des notions quantitatives;
un entraînement à la multidisciplinarité;
un esprit critique quant aux résultats de mesures ponctuelles et de modèles de simulation;
un accès par la géologie à des défis modernes de notre société en matière d’environnement touchant  au sous-sol (par exemple le stockage géologique de déchets, les sites contaminés).

Dans l’ouvrage Géologie - Bases pour l’ingénieur, les domaines unissant géologie-ingénierie sont présentés sous la forme des quatre grands groupes ci-dessous.

Construction d’ouvrages
Le géologue sera chargé, en collaboration avec le géotechnicien, de déterminer si le terrain prévu pour la construction d’un ouvrage présente les conditions de stabilité nécessaires. Voici comment ces deux professions se complètent dans ce type de problème:

Le géologue est un scientifique qui analyse la structure du sous-sol d’un chantier selon son expérience de la région, par des relevés sur le terrain et par des sondages. Il donne ensuite une prévision sur les terrains à rencontrer dans les excavations en mentionnant leurs caractéristiques utiles pour l’ingénieur. Il évalue le risque induit par le chantier sur l’environnement.

Le géotechnicien est un ingénieur civil qui s’est spécialisé dans la paramétrisation des propriétés mécaniques des terrains de fondation. Il commande des essais de résistance en laboratoire et les interprète. En collaboration avec l’ingénieur auteur du projet, il dimensionne les fondations de l’ouvrage. Cette répartition des missions respectives du géologue et du géotechnicien varie d’un pays à l’autre. Dans les faits, les conditions géologiques vont jouer un rôle prépondérant dans le choix du type de fondation pour
les ouvrages.

Risques naturels
Les risques naturels sont très nombreux à mettre en péril l’homme, ses oeuvres et la nature. Ils causent des catastrophes qui sont très coûteuses tant sur le plan humain que matériel. Sur le plan financier, le risque d’événements mineurs peut être pris en charge par des compagnies d’assurances. En revanche, ce n’est plus possible pour des catastrophes majeures comme certains tremblements de terre. Les risques naturels trouvent souvent leur origine dans des phénomènes géologiques: érosion des versants, séismes, volcanisme, etc. L’identification de ces dangers, leur évaluation, leur  cartographie, la prise de mesures de protection sont autant de domaines où le géologue et l’ingénieur doivent travailler de concert.

Ressources géologiques

Le sous-sol contient des ressources fondamentales pour la vie de l’être humain. Elles ont trait à son existence même (eau souterraine), ou à son développement socio-économique (géomatériaux, minerais, énergie). Par exemple les géomatériaux, définis comme matériel géologique meuble ou rocheux, peuvent être utilisés avec ou sans traitement pour des applications industrielles ou pour la construction d’ouvrages. sans traitement, on trouve par exemple le gravier tout-venant pour fondation; et avec traitement, le calcaire argileux pour le ciment portland. En collaboration avec l’ingénieur, le géologue devra rechercher des gisements, les évaluer, proposer des sites de carrières, étudier la composition chimique et minéralogique du géomatériau, sa résistance à l’altération, sa constance dans le gisement, les éventuels impacts de l’exploitation sur les eaux et la stabilité des terrains environnant la carrière. Il définira quelle est la remise en état la plus appropriée.

Pollution de l’environnement
De nombreux domaines d’activités de l’ingénieur concernent l’environnement. Parmi eux, le stockage géologique des déchets, la gestion de sites contaminés et les études d’impact des projets d’ingénieurs dont la composante géologique est majeure.

Par exemple, la recherche de sites pour l’enfouissement des déchets nucléaires, qui est un problème aigu de société, emploie des milliers de personnes. Les données acquises lors de ces recherches et les outils développés ont fait progresser de manière impressionnante les connaissances de la géologie depuis des décennies. Ce descriptif des domaines d’application sera complété au chapitre 14 où la géologie est placée en face des grands défis de l’avenir de notre société et où l’on montre comment elle peut contribuer à les relever.

> Pour en savoir plus

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L'auteur :

Aurèle Parriaux est professeur de Géologie à l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). De 2002 à 2006, il dirige la section de génie civil.

15:34 Publié dans Science | Tags : géologie | Lien permanent | Commentaires (0)

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