Matériaux de construction 1

Mise à jour : 09/2015
UNITE D’ENSEIGNEMENT
Domaine de compétences :
Maîtrise des sciences et techniques de base
Unité d’enseignement : ST-1
Crédits ECTS : 12
ELEMENT CONSTITUTIF DE L’UNITE D’ENSEIGNEMENT
Matière : GEOLOGIE
Module : ST-1-1
Professeur : CABANIS Bruno
Langue d’enseignement : Français
ème
Niveau : Licence
Année d’études : 3
Semestre: 5
Classe : TP1
Code : 23-1
Coefficient : 3
N° : 1408
PREREQUIS
Programmes de géologie des classes de 1èreS et TS
COMPETENCES A L’ISSUE DE L’ENSEIGNEMENT / RESULTATS DE
FORMATION (en termes de savoir, savoir-faire et savoir-être)
Connaître les problèmes et dangers liés à la nature géologique du sous-sol.
Effectuer une reconnaissance géologique préalable à un aménagement ou une construction à partir
des documents en ligne sur le web (photos aériennes, carte topographique, carte géologique,
données des sondages, banque de données du sous-sol).
Savoir identifier par des méthodes de chantier la plupart des matériaux géologiques courants (roches
magmatiques, roches sédimentaires, roches métamorphiques).
Savoir établir et interpréter des cartes de risques (PPR, PPRi).
Aménager un site en respectant l’environnement le patrimoine naturel.
Utiliser des matériaux géologiques (constructions, granulats, ballast) dans le cadre du développement
durable.
CONTENU DE L’ENSEIGNEMENT
INTRODUCTION
Importance de la géologie en Génie Civil
A partir d’exemples anciens célèbres (Malpasset, Clamart) ou plus récents (Eole, Méteor,
Chasseneuil, Valmeinier, etc), on démontre la nécessité d’une reconnaissance géologique préliminaire
et d’une bonne connaissance des matériaux géologiques avant tout projet d’aménagement.
CHAPITRE I
Version Octobre 2012
LES MATERIAUX NATURELS de l'ECORCE TERRESTRE
MINERAUX et ROCHES
Genèse, caractéristiques, classification, utilisation, altérations et conséquences géotechniques
1-1- Compositions chimique et minéralogique des différentes enveloppes terrestres.
1-2- Représentation des matériaux géologiques : exemple de la carte géologique de France
1-3- Les minéraux des roches.
13-1- Notion de roche – Minéraux et roches
13-2- Minéraux silicatés et non silicatés. Principales espèces et caractéristiques.
13-3- Quelques critères d’identification des minéraux courants des roches de la croûte terrestre.
13-4- Fiches descriptives des minéraux les plus courants.
1-4- Les roches.
14-1- Les roches magmatiques.
141-1- Genèse et modalités de cristallisation des magmas.
141-2- Classification des roches magmatiques d’après leur structure et mode de gisement,
leur cortège minéralogique, leur composition chimique.
141-3- Les principales familles de roches magmatiques.
14-2- Les roches sédimentaires.
142-1- Origine des matériaux sédimentaires et milieux de dépôt
142-2- Evolution des matériaux sédimentaires et mode de gisement (strates)
142-3- Principales catégories de roches sédimentaires.
1423-1- Les roches détritiques ou terrigènes et les formations superficielles
récentes.
1423-2- Les roches carbonatées (calcaires),
1423-3- les roches siliceuses
1423-4- les roches salines ou évaporites
1423-5- les roches carbonées et les autres roches.
14-3- Les roches métamorphiques.
143-1- Le phénomène de métamorphisme. Schistosité et litage.
143-2- Les principaux types de roches métamorphiques.
14-4- Principales utilisations des roches en bâtiment et en travaux publics.
1-5- Altération des minéraux et des roches et conséquences géotechniques.
15-1- Le phénomène d'altération. Importance, définitions et facteurs.
15-2- Altération des roches magmatiques et métamorphiques : altération per descensum,
altération per ascensum
15-3- Altération des roches sédimentaires : par dissolution, par hydratation, par oxydation
15-4- Mesure de l'altération et prévision de l'altérabilité.
15-5- Cas particulier de l'altération des roches en milieu urbain.
CHAPITRE II
LES STRUCTURES de l'ECORCE TERRESTRE
ACQUISES par DEFORMATION sous CONTRAINTE
2-1- Comportement des matériaux rocheux soumis à des contraintes.
2-2- Les structures acquises par déformation sous contrainte.
22-1- Les structures nées de déformations souples. Plissements.
221-1- Formation des plis. Les deux grands types de plis.
221-2- Géométrie des plis.
221-3- Importance de la géométrie des plis en matière de génie civil.
22-2- Les structures nées de déformations cassantes. Fracturation.
222-1- Fracturation à l'échelle des minéraux et des échantillons rocheux (micro-fracturation)
222-2- Fracturation à l'échelle des massifs rocheux. Diaclases et failles.
CHAPITRE III
Version Octobre 2012
PROBLEMES de FONDATIONS et de STABILITE
POSES par les MATERIAUX ROCHEUX
3-1- Classification des plans de rupture existant au sein des massifs rocheux.
3-2- Stabilité générale des fondations au rocher. Traitements spécifiques possibles.
32-1- Fondations sur couches sédimentaires ou massifs schisteux. Ripage; conditions de rupture.
32-2- Fondations sur massifs diaclasés ou faillés. Tassements différentiels.
3-3- Stabilité des versants rocheux. Eboulements.
33-1- Différents types d'éboulements de surplombs rocheux.
33-2- Repérage et travaux préventifs.
3-4- Problèmes liés aux ouvrages souterrains. Décompression dans les tunnels. Confortations.
3-5- Importance des plans de rupture comme drains. Cas des retenues de barrages.
CHAPITRE IV
PROBLEMES de FONDATIONS et de STABILITE
POSES par les MATERIAUX NON ROCHEUX
4-1- Fondations sur matériaux meubles
41-1- Matériaux granulaires (limon, sables, alluvions, éboulis, moraines)
411-1- Tassement
411-2- Phénomènes de liquéfaction.
41-2- Matériaux cohérents (argiles, marnes)
422-1- Consolidation et teneur en eau.
422-2- Tassement et gonflement.
41-3- Formations d’origine anthropique : remblais et décharges.
4-4- Glissements de terrain et stabilité des versants
44-1- Caractéristiques générales.
44-2- Glissements rotationnels à surface de décollement cycloïdale
442-1- Aspect général de la zone affectée. Géométrie de la masse glissée.
Théorie succincte du phénomène.
442-2- Prévention, traitements et protection des ouvrages.
44-3- Glissements superficiels.
443-1- Solifluxion de versants.
443-2- Coulées boueuses et laves torrentielles.
DEROULE PEDAGOGIQUE (nombre de cours, d’applications, visite…)
18h de cours, 12h d’Applications
Deux ou trois visites : une journée + une demie journée
Cours magistral
Cours magistral de 6 séances de 3h en amphi. Les cours sont présentés sous forme de diaporamas
avec un maximum d’illustrations et d’exemples concrets.
Applications
Les applications de géologie sont réparties en quatre séances de trois heures (12h au total). Les
thèmes traités sont variés et directement en relation avec le cours.
Version Octobre 2012
1) Utilisation des documents topographiques et géologiques dans le cadre d’un projet
d’aménagement urbain (exemple de Paris).
2) Utilisation des cartes de l’Inspection Générale des Carrières (IGC) pour la connaissance des
vides souterrains et des méthodes à adopter pour le traitement de ces vides dans le cadre de
constructions (exemple des carrières de craie de Meudon sur et des carrières de calcaire
grossier sous le campus de Cachan).
3) Identification des matériaux géologiques naturels sur des échantillons représentatifs des
principaux minéraux et roches par des méthodes de chantier (dureté, effervescence,
caractères spécifiques).
4) Etablissement de cartes de risques (PPR et PPRi) à partir des photo aériennes et des cartes
topographiques et géologiques en prenant comme exemples les glissements de terrain de
Villerville (Calvados) et l’aménagement d’une station de haute montagne dans le Parc national
de la Vanoise (Peisey-Nancroix).
5) Utilisation de la carte hydrogéologique (région de Douai) pour la localisation des nappes
d’eaux souterraines. Etablissement de log de sondages piézométriques et discussion dans le
cadre des aménagements et des constructions
6) Analyse d’un tracé routier en tunnel dans le Parc Naturel Régional du Vercors (Gorge de la
Bourne, synclinal d’Autrans-Méaudre). A partir de la carte topographique, choix d’un tracé
routier. A partir de la coupe géologique, discussion des problèmes rencontrés et des solutions
géotechniques à envisager.
Sorties sur le terrain
Deux ou trois visites facultatives sur le terrain permettent d’illustrer un certain nombre de notions vues
en cours. Chaque visite donne lieu à un CR de visite obligatoire noté et pouvant donner lieu à un
bonus sur les notes d’applications de géologie.
Visite facultative du site de Paris et de la carrière de gypse de Cormeilles-en-Parisis : site géologique
de Paris, structure d’une butte témoin, exploitation de gypse pour la fabrication du plâtre et du ciment,
réaménagement de la carrière.
Visite facultative d’une journée en Normandie : Pont de Tancarville et Pont de Normandie et
problèmes géologiques liés à leur fondations et ancrage, exploitation Eurovia de granulats marins et
retraitement des MIOMS, les glissements de terrain de Villerville et leurs conséquences sur les
aménagements et construction, explication géologique et parades à adopter.
EVALUATION (type, durée,…)
COMPOSITION DE GEOLOGIE (2H30)
En Applications de géologie, chaque thème traité donne lieu à un travail personnel noté ; ces notes
interviennent pour un tiers dans la note finale de géologie comptant pour 3 ECTS.
SUPPORT DE COURS - BIBLIOGRAPHIE
Un polycopié de cours est distribué aux élèves en début de semestre pour leur permettre de retrouver
l’essentiel des définitions et notions vues en cours et de réviser la composition.
Un polycopié d’application permet aux élèves de suivre l’essentiel des exercices traités.
Un blog est également à leur disposition pour retrouver la plupart des diapositives présentées en
cours et les exercices traités en applications.
Il met également à disposition des élèves diverses informations utiles sur les sorties et les consignes
pour la composition ainsi que les corrigés des compositions des années précédentes.
Géologie fondamentale
Version Octobre 2012
AURELE PARRIAUX
Géologie : bases pour l’ingénieur – Presses Polytechniques et
Universitaires Romandes 2006
CARON J.M et al.
Comprendre et enseigner la planète terre (1989) – Ophrys
FOUCAULT et RAOULT
Dictionnaire de Géologie - - Masson
8/6279
Géologie et géotechnique appliquées
FILLIAT, DEPREZ et al.
ANTOINE et FABRE
La pratique des sols et des fondations.
Editions du Moniteur - 1980
4/1994
Géologie appliquée au Génie civil. Masson - 1980
8/3498
Méthodes et moyens de reconnaissance
CAMBEFORT
Géotechnique de l'ingénieur et reconnaissance des sols.
Eyrolles - 1972
8/2203
PIMIENTA, ROUSSEAU
et MONEK
Reconnaissance géologique du chantier de construction.
Eyrolles - 1973
8/2201
Laboratoire Central
des Ponts et Chaussées
Reconnaissance géologique et géotechnique des tracés de
routes et autoroutes. Note d'information technique - 1982
4/2274
Fondations et stabilité des terrains et des ouvrages
PHILIPPONNAT et HUBERT
Fondations et ouvrages en terre
Eyrolles - 1998
8/6610
Hydrogéologie
CASTANY
Principes et méthodes de l'hydrogéologie
Dunod Université - 1982
8/5823
Matériaux de Construction et Granulats
POMEROL
Terroirs et monuments de France – Editions du BRGM – (1992)
BERTON et LE BERRE
Guide de Prospection des Matériaux de Carrière –
Collection « Manuels et Méthodes » Editions du BRGM – (1995)
MAILLOT
Mémento Technique des Granulats – (2001)
Presses de l’Ecole des Mines
CARTES TOPOGRAPHIQUES ET GEOLOGIQUES
SOREL et VERGELY
Initiation aux cartes et aux coupes géologiques – (1999) – Dunod
SITES WEB
Blog de Géologie: http://geologie.over-blog.net/
Version Octobre 2012
http://infoterre.brgm.fr/
http://www.geoportail.fr/
Version Octobre 2012