plan de cours - Collège Montmorency
publicité
PLAN DE COURS DÉPARTEMENT : Physique-Géologie TITRE DU COURS : Analyser les propriétés géologiques des matériaux SESSION : Automne 2009 PROGRAMME : Technologie du génie civil No DE COURS : 205-F15-MO PONDÉRATION : 2 -1 -2 (théorie-travaux pratiques-travail maison) PROFESSEUR : Geneviève Caron, bureau C-3659, tél.: 450-975-6100 poste 6909 COURRIEL : [email protected] WEB : www.cmontmorency.qc.ca/~gcaron A. Place du cours dans le programme Ce cours contribue au développement de la compétence 2 (une habileté nécessaire à l’exercice du métier de technicienne débutante, technicien débutant en génie civil) : choisir et utiliser adéquatement les matériaux de construction en fonction de leurs propriétés. Plus spécifiquement, il poursuit avec six autres cours deux objectifs ministériels : 01XD Effectuer des analyses de matériaux de construction ; 01XF Effectuer des analyses de sols. Ces autres cours sont : • • • • • • 221-454-MO Effectuer des analyses de granulats et de sols 221-165-MO Adapter des méthodes de fabrication du béton de ciment 221-463-MO Analyser les propriétés géotechniques des sols 221-245-MO Adopter des méthodes de fabrication d’enrobés bitumineux 221-474-MO Appliquer l’hydrogéologie à l’environnement 221-163-MO Restaurer les sites contaminés Le cours de géologie se situe au tout début de la séquence de cours qui précède visant tout particulièrement l’hydrogéologie et ses applications dans le domaine du Génie civil. L’élève va s’y familiariser avec les propriétés géologiques des massifs rocheux et des dépôts meubles (sols) du Québec, et avec le comportement de l’eau dans ces milieux géologiques. Cette connaissance servira de base à l’étude subséquente de divers problèmes touchant les sols et l’eau souterraine. Notamment, le cours est un préalable aux cours 221-454 et 221-474. B. Objectifs d’apprentissage Au terme de ce cours, l’élève sera capable de : 1. Décrire les principaux types de massifs rocheux du Québec, leur distribution spatiale, leur structure interne et leur fracturation. 2. Identifier les principaux types de massifs rocheux du Québec. 3. Décrire les mécanismes de désagrégation et d’altération des roches, et les produits de cette érosion. 4. Décrire les processus de transport et de formation de dépôts reliés aux épisodes glaciaires et ceux actifs depuis la dernière déglaciation. 5. Rappeler la forme externe, l’architecture interne et la composition granulométrique des principaux types de dépôts meubles du Québec. 6. Identifier les principaux types de dépôts meubles du Québec. 7. Expliquer dans des cas simples comment l’eau occupe un terrain, comment elle s’y distribue et comment elle s’y déplace. C. Objectifs terminaux (Savoir et Savoir-faire) Les connaissances et les habiletés nécessaires pour atteindre les objectifs d’apprentissage sont : 1. Structure en couches de la Terre, tectonique des plaques, cycle de Wilson, provinces géologiques. Forme et structure interne des massifs rocheux mis en place par plutonisme, volcanisme, sédimentation ou métamorphisme. Roches fragiles et ductiles. Fractures associées à la stratification, à la schistosité, aux plis, aux failles, à la dissolution, à la décompression et au refroidissement. 2. Minéral et roche. Critères d’identification des minéraux communs. Utiliser ces critères pour identifier dans des roches les minéraux communs. Textures et classification des roches ignées, sédimentaires et métamorphiques. Utiliser la texture, la composition minéralogique et la couleur pour identifier les principales roches. 3. Désagrégation par l’eau, le vent, la glace, les contraintes thermiques et la décompression. Gravier, sable, silt, argile, granulométrie d’un sédiment, till de fond, till d’ablation. Altération chimique, minéraux argileux, éléments solubles. Composants d’un sol organique, texture. 4. Transport par l’eau, le vent, la glace et les mouvements de terrain. Sédimentation fluviale, éolienne, lacustre, marine, glaciaire, fluvioglaciaire, glaciomarine et glaciolacustre. 5. Type de matériel, topographie et architecture interne de : moraine, dépôt de kame, drumlin, esker, delta, plage, plaine d’épandage, bassin de sédimentation, plaine alluviale, chenaux tressés, cône de roches ou d’alluvions, talus, dune. 6. Utiliser la topographie, la granulométrie, la structure interne et la lithologie pour identifier les principaux dépôts meubles. 7. Cycle de l’eau. Nappe, classification des nappes, source, porosité, charge hydraulique, loi de Darcy, conductivité hydraulique. Calculer un débit dans un terrain isotrope avec des conditions limites simples. Les travaux pratiques (TP) portent sur l’identification des minéraux et des roches, sur les provinces géologiques du Québec, sur l’eau souterraine (porosité, conductivité, charge, surface piézométrique) et sur l’analyse du substratum rocheux, des dépôts meubles et des nappes d’eau de la MRC de Portneuf. D. Méthodologie Théorie (2 h par semaine) L’apprentissage de la géologie exige de voir des paysages, des spécimens, des photos prises par satellite, des cartes, etc. L’enseignement de la géologie exige d’utiliser des blocs diagrammes, des coupes, des tableaux de classification, etc. Pour ces deux raisons, la théorie sera présentée en utilisant des projections de diapositives numériques ; pour aider les élèves à suivre les présentations, un cahier relié réunit toutes les diapositives du cours. Chaque présentation est entrecoupée de questions pour rendre l’élève actif et pour lui permettre une certaine autoévaluation. Travail à la maison (2 h par semaine) L’élève devrait consacrer du temps chaque semaine à revoir les concepts présentés durant la projection. Pour guider son étude, il aura à faire un devoir hebdomadaire portant sur ces concepts. L’élève a généralement une semaine pour faire le devoir. Les devoirs servent aussi à évaluer le niveau de compréhension de la théorie du cours. Travaux pratiques (1 h par semaine) Les TPs se font en équipes de deux avec remise d’un rapport écrit avant de quitter le laboratoire. Ces travaux permettent à l’élève de pratiquer sur des cas réels les notions théoriques ; la rédaction d’un rapport force l’élève à organiser sa pensée. On ne peut poursuivre l’atteinte de certains objectifs d’apprentissage, ceux touchant l’identification des roches par exemple, qu’à travers les travaux pratiques. Les rapports servent donc aussi à évaluer l’atteinte de ces objectifs. E. Contenu du cours Voici la liste complète des concepts abordés à chaque semaine. Première partie : La nature du substratum rocheux du Québec Semaine 1 Géodynamique interne et externe ; les minéraux Énergie interne, énergie externe, croûte continentale, croûte océanique, asthénosphère, lithosphère, manteau, plaques lithosphériques, dorsale océanique, zone de subduction, érosion, échelle des temps géologiques, quaternaire, minéral, couleur, trait, éclat, transparence, clivage, cassure, stries, dureté, propriétés magnétiques, masse volumique, réaction à l’acide chlorhydrique, biotite, muscovite, calcite, dolomite, amphibole, pyroxène, feldspaths potassiques, feldspaths plagioclases, olivine, quartz. Semaine 2 Tectonique des plaques et provinces géologiques du Québec Tectonique des plaques, plaque, dorsale océanique, rift, subduction, fosse, arc insulaire, prisme d’accrétion, bassin d’arrière-arc, faille transformante, cycle de Wilson, stade d’ouverture, stade d’océan étroit, stade d’océan large, stade de subduction, stade de collision, province de Grenville, Bouclier canadien, protérozoïque, paléozoïque, mésozoïque, cénozoïque, bassin, orogène, orogenèse, province de la Plate-forme du Saint-Laurent, province des Appalaches, océan Iapetus, plateau continental, talus continental, ligne de Logan, ligne Brompton-Baie-Verte, point chaud, collines Montérégiennes, Quaternaire. Semaine 3 Les roches ignées ou magmatiques Ignée, magma, intrusive, effusive, plutonique, volcanique, felsique, mafique, texture, vitreuse, phanéritique, grain, porphyrique, phénocristaux, aphanitique, vacuolaire, classification, granite, rhyolite, gabbro, basalte, obsidienne, pierre ponce, scorie, péridotite, pluton, sill, dyke, batholite, lave basaltique, coulée pahoehoe, coulée aa, coulée en coussins, brèche de coussins, roche pyroclastique, tephra, bombe, bloc, lapilli, cendre. Semaines 4 et 5 Les roches sédimentaires : A) Leur naissance ; B) Leur classification A : Strates, météorisation, désagrégation physique, pelure d’oignon, altération, altération des silicates, minéral primaire, minéral secondaire, minéral hérité, argile (minéralogique, granulométrique), kaolinite, montmorillonite, surface spécifique, altérite, latérite, bauxite, transport, fraction détritique, fraction chimique, sédiment, maturité de texture, diagenèse, compaction, cimentation, stratification entrecroisée, rides, fentes de dessication. B : Roches détritiques, gravier, sable, silt, poussière, argile, boue, conglomérat, grès, graywacke, siltstone, shale, roches chimiques, tests, roche carbonatée, calcaire, dolomie, craie, concrétions calcaires, roche siliceuse, silex, chert, roche ferrifère, roche phosphatée, évaporite, dôme de sel, gypse, charbon, tourbe, doline, résurgence, lac à niveau variable. Semaine 6 Le métamorphisme et la rhéologie Cycle des roches, métamorphisme de contact, auréole, protolite, marbre, texture granoblastique, saccharoïde, cornéenne, métamorphisme régional, métamorphisme d’enfouissement, quartzite, métamorphisme orogénique, rhéologie, élastique, plastique, fragile, ductile, transition fragile-ducttile, roche feuilletée, ardoise, schiste, texture porphyroblastique, schistosité de flux, clivage de fracture, gneiss, foliation, migmatite, métamorphisme cataclastique, roche cataclastique, mylonite. Deuxième partie : Les dépôts meubles couvrant le substratum rocheux et leur formation Semaine 7 L’action géologique de l’eau et du vent Agents d’érosion, cycle de l’eau, évaporation, sublimation, transpiration, précipitation, ruissellement, chenal rectiligne, chenal à méandres, alluvions, chenaux en tresse, banc, plaine alluviale, cône alluvial, débit, transport fluvial, transport en solution, transport en suspension, traction, roulement, saltation, delta, couche sommitale, couche frontale, couche basale, marnage, dérive littorale, abrasion, déflation, dune, barkane, cuvette de déflation, dune parabolique, loess. Semaine 8 L’action géologique de la glace Glacier, glacier indépendant du relief, inlandsis, calotte glaciaire, dôme glaciaire, plate-forme de glace, glacier dépendant du relief, champ de glace, glacier de cirque, glacier de vallée, zone d’accumulation, zone d’ablation, ligne d’équilibre, abrasion glaciaire, fracture, débitage, vallée en U, roche moutonnée, strie, queue-de-rat, cannelure, fracture de broutage, brouture concave, moraine latérale, moraine médiane, moraine frontale, moraine terminale, bloc erratique. Semaines 9 et 10 Déglaciation du Québec : A) Histoire et traces ; B) Morphologie des sédiments A : Wisconsinien, inlandsis laurentidien, moraine de récession, lac proglaciaire ou glaciaire, anciens rivages, isobase, transgression marine postglaciaire, mer postglaciaire, régression, isostasie, décharge glacio-isostatique, mers de Goldthwait, de Champlain, de Laflamme, de Tyrrell, sédimentation marine, talus d’érosion, terrasse marine ou fluviale, ancien delta, coulée d’argile. B : Sédiment glaciogénique, sédiment glaciaire, sédiment fluvioglaciaire, sédiment glaciolacustre, diamicton, matrice du till, till de fond, till d’ablation, dépôt juxtaglaciaire, dépôt proglaciaire, plaine d’épandage ou sandur, épandage, kame, terrasse de kame, esker, kettle, rythmite, varve, moraine de Rogen, moraine de De Geer, drumlin. Semaine 11 Les sols organiques et les argiles marines Sol, pédogenèse, horizon, profil, horizons O, A, B et C, paléosol, texture d’un sol, minéralisation, humification, humus, nappe, frange capillaire, eau de rétention, eau capillaire, eau adsorbée, sédimentation océanique, plancton, argile marine, boue siliceuse, boue calcaire, argile de Leda, sensibilité, argile intacte, argile remaniée, floculation, lessivage, liquéfaction, rétrogression, coulée d’argile. Troisième partie : L’eau dans les roches et dans les dépôts meubles Semaines 12 et 13 La répartition et l’écoulement de l’eau souterraine ; La loi de Darcy Infiltration, eau juvénile, aquifère, zone saturée et zone non saturée, nappe, porosité primaire et secondaire, porosité totale, nappe libre, nappe captive, nappe perchée, nappe phréatique, frange capillaire, surface libre, ruissellement, transpiration, eau gravitaire, porosité efficace, pression, piézomètre, charge hydraulique, surface piézométrique, puits artésien. Loi de Darcy, perméabilité, conductivité hydraulique, débit, gradient hydraulique, vitesse moyenne, courbes isopièzes, unités hydrostratigraphiques, vallée enfouie, source, périmètre de protection, cône de rabattement, aire d’alimentation, capacité d’atténuation. Semaine 14 Les fractures dans le substratum rocheux Potentiel aquifère, connectivité (strates, pelures d’oignon, schistosité...), faille, zone de failles, zone de cisaillement, surface ou plan de faille, compartiment, tremblement de terre, rejet, faille normale, faille inverse, faille de décrochement, pli, charnière, flanc, pli isopaque, pli semblable. Voir section Annexe pour le Calendrier détaillé F. Évaluation L’atteinte des objectifs du cours sera vérifiée par 4 examens écrits, 13 devoirs individuels et 10 rapports de travaux pratiques faits par équipe de 2 personnes. Parce que le cours se situe surtout au niveau de la connaissance et de la compréhension (et non de l’application, de l’analyse et de la synthèse), et parce que les examens sont courts (durée ≈ 1 période), les questions d’examen sont à choix multiples. L’élève n’a droit à aucune documentation pour les examens. La répartition des notes entre les diverses activités d’évaluation est : • • • Examens Devoirs Rapports 4 x 15 points 12 x 1,67 points 9 x 2,22 points = 60 points = 20 points = 20 points On évalue la qualité du français écrit dans les devoirs, (0,1 point) et dans les rapports, (0,2 point). La note obtenue est indiquée explicitement sur le travail. L’évaluation se fonde sur deux questions : L’élève utilise-t-il des phrases complètes pour répondre ? La lecture est-elle difficile parce qu’il y a trop de désordre ou trop d’erreurs dans les mots (orthographe) ou dans la construction des phrases (syntaxe) ? G. Règles de participation Toutes les règles de la PIEA du collège, incluant ses modalités d’application au département de physique-géologie, valent pour ce cours. Voici certaines précisions. Plagiat dans les devoirs : Travailler les devoirs en groupe est une bonne méthode pour apprendre en autant que chaque élève rédige des réponses personnelles. En conséquence, deux devoirs trop semblables se verront attribuer la note 0. Absence : En conformité avec les règles départementales, la présence aux examens et aux TPs est obligatoire. Les TPs s’inscrivent dans une démarche cohérente et l’élève ne peut pas leur substituer une autre activité. Il n’y a pas de reprise lors d’une absence à un TP, quel que soit le motif de l’absence. En contrepartie, la pire note obtenue pour un des 10 TPs sera effacée lors du calcul de la note finale. L’élève absent à un examen pour un motif que l’enseignante considère sérieux peut reprendre cet examen à deux conditions : • • c’est une première absence à un examen dans ce cours et l’élève a pris soin de contacter l’enseignant au plus tard la première journée ouvrable suivant l’examen. Devoir en retard : Un devoir en retard sera refusé quel que soit le motif du retard. En contrepartie, la pire note obtenue pour un des 13 devoirs sera effacée lors du calcul de la note finale. Encadrement : Conformément à la politique départementale d’encadrement, tout élève qui a une moyenne cumulative aux examens inférieure à 60 % peut prendre rendez-vous avec l’enseignante pour une séance hebdomadaire de travail. Chaque séance permet à l’élève d’accumuler 0,5 point dans une banque. Si l’élève a accumulé assez de points, cette banque servira au besoin à porter sa note finale à 60. Il n’existe pas d’autre forme de reprise. • La réserve ou la banque ne peut servir que si l’élève a une moyenne dans les travaux pratiques d'au moins de 60% et une moyenne globale d'au moins 55 %, avant toute bonification quelconque reliée à une activité ajouté par l’enseignante. L'étudiant ou l'étudiante a la responsabilité d'en assurer le suivi auprès de l'enseignante. H. Bibliographie 1. VAILLANCOURT, Jean. Analyser les propriétés géologiques des matériaux (notes de cours 205F15-MO). Laval, Collège Montmorency, 3e éd. 2007. Disponible à la Boutique, no 993334, prix ≈ $10. 2. Les projections seront disponibles sur le site web de l’enseignante après leur présentation en classe. 3. Géologie du Québec : • Landry et Mercier, Notions de géologie, 3e édition, Modulo 1992. • Girault et Ledoux, Guide pratique pour l’identification des minéraux, Les publications du Québec 1991. • Hébert et Hébert, Guide pratique d’identification des roches, Les publications du Québec 1994. • Allard et Robitaille, Guide pratique d’identification des dépôts de surface au Québec, Les publications du Québec 1997. • Sous la direction de Michel Hocq, Géologie du Québec, Les publications du Québec 1994. 4. Eau souterraine : • Cartographie hydrogéologique régionale du Piémont laurentien dans la MRC de Portneuf, www.cgq-qgc.ca/recherche/hydro/ • Outils de détermination d’aires d’alimentation et de protection de captage d’eau souterraine, www.mddep.gouv.qc.ca/eau/souterraines/alim-protec/index.htm Les travaux et les examens du cours exigent de faire des impressions en couleur. L’enseignante demande 13$ pour couvrir ces frais d’impression. Voici le détail des frais d’impression : 118 pages à 0,11 $ par page (imprimante HP Officejet Pro, papier jet d’encre 24 lb) : 12,98 $ ANNEXE - CALENDRIER THÈMES Plan de cours, Présentation 1 partie A Présentation 1 partie B, Devoir 1 Présentation 2, Devoir 2, Remise Devoir 1 TP1 Présentation 3, Devoir 3, Remise Devoir 2 TP2 Présentation 4, Devoir 4, Remise Devoir 3 TP3 Présentation 5, Devoir 5, Remise Devoir 4 EXAMEN 1 (P1 à P3) Présentation 6, Devoir 6, Remise Devoir 5 TP4 Présentation 7, Devoir 7, Remise Devoir 6 EXAMEN 2 (P4 à P6) TP5 Présentation 8, Devoir 8, Remise Devoir 7 TP6 Présentation 9, Devoir 9, Remise Devoir 8 TP7 Présentation 10, Devoir 10, Remise Devoir 9 Présentation 11, Devoir 11, Remise Devoir 10 EXAMEN 3 (P7 à P10) Présentation 12, Devoir 12, Remise Devoir 11 TP8 Présentation 13, Devoir 13, Remise Devoir 12 TP9 Présentation 14, Remise Devoir 13 TP10 EXAMEN 4 (P11 à P14) En réserve au besoin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 SEMAINES N˚ gr. n˚ 01-02 26 août 28 août 2 septembre 4 septembre 9 septembre 11 septembre 16 septembre 18 septembre 23 septembre 25 septembre 30 septembre 2 octobre 7 octobre 9 octobre 16 octobre 21 octobre 23 octobre 28 octobre 30 octobre 4 novembre 11 novembre 6 novembre 18 novembre 20 novembre 25 novembre 27 novembre 2 décembre 4 décembre 9 décembre 11 décembre gr. n˚ 03 25 août 28 août 1er septembre 4 septembre 8 septembre 11 septembre 15 septembre 18 septembre 22 septembre 25 septembre 29 septembre 2 octobre 6 octobre 9 octobre 16 octobre 20 octobre 23 octobre 27 octobre 30 octobre 3 novembre 13 novembre 6 novembre 17 novembre 20 novembre 24 novembre 27 novembre 1 décembre 4 décembre 8 décembre 11 décembre Toutes modifications seront annoncées une semaine à l’avance si possible. En aucun cas, l’absence à un cours ne pourra invoquée pour justifier l’ignorance des changements au plan de cours. Les jours de rattrapage sont des jours ouvrables. Les cours, les séances de problèmes et les laboratoires commencent à l'heure et il est de la responsabilité de l'élève d’être présent et ponctuel. Dans la salle de classe, pendant les cours, les séances d'exercices, les examens de même qu'au laboratoire, on exige que les étudiants et les étudiantes rangent leurs écouteurs et ferment les avertisseurs de toutes sortes sur les montres, les cellulaires, les lecteurs, les démarreurs et tous les autres bidules du genre. Les devoirs doivent être remis au début du cours, cinq (5) jours ouvrables après la date à laquelle le devoir à faire a été spécifié sauf si indiqué autrement selon le calendrier. (Les jours de rattrapage sont des jours ouvrables.)
