Géotechnique

Dans le groupe des géosciences, la géotechnique étudie la subsurface terrestre sur laquelle notre action directe est possible, pour en permettre l'aménagement et/ou l'exploitation. Elle concerne le génie civil, le bâtiment, les carrières, les eaux souterraines, la prévention des risque "naturels".

La géotechnique est l'étude de l'adaptation des ouvrages humains aux sols et roches formant le terrain naturel.

Elle traite de l'interaction sol / structures, et fait appel à des bases de géologie, de mécanique des sols, de mécanique des roches et de structures. (En parallèle à la mécanique des sols qui traite des matériaux meubles, la mécanique des roches traite des matériaux rigides, et les géomatériaux cimentés traitent d'une catégorie de matériaux intermédiaires entre les sols et les roches)

Les études géotechniques ont pour principal objet les études du sous-sol pour la construction d'ouvrages (pavillons, immeubles, voiries, ouvrages d'art...), et notamment la définition des fondations, mais aussi dans le cadre de diagnostics pour des ouvrages sinistrés. Elles traitent également des phénomènes de mouvement du sol (glissement, affaissement et autres), de déformation (tassements sous charges) et résistance mécanique.

L’hydrogéologie, qui étudie les nappes aquifères souterraines en vue de leur exploitation, est généralement considérée comme une discipline indépendante, n’entrant pas dans le cadre de la géotechnique. Cependant on doit tenir compte des effets de la présence et de la circulation de l’eau dans le sols qui sont pratiquement à l’origine de tous les accidents dus à des ruptures de sols ou de roches.

Mécanique des sols

La branche la plus ancienne de la géotechnique est constituée par la mécanique des sols, concernée par les dépôts meubles, de faible résistance, tels que sables, vases, argiles, qui composent souvent le sous-sol des surfaces horizontales où se sont installées de grandes villes, en bordure de mers ou de rivières, ou dans des dépressions intérieures : des villes comme Bizerte, Amsterdam, Mexico, Sâo Paulo posent aux constructeurs de grands immeubles des problèmes difficiles. Les grandes lignes des méthodes à mettre en œuvre ont été dégagées au début du XXe siècle, et on continue à les appliquer, non sans les perfectionner en ce qui concerne certains terrains particuliers.

Essais

Les essais les plus couramment pratiqués en mécanique des sols sont les suivants :

• Identification : granulométrie, teneur en eau, densité,
• Limites d'Atterberg,
• Mesure du cisaillement,
• Mesure du tassement,
• Compactage (Proctor),
• Compacité,
• Essais mécaniques en place.

Mécanique des roches

Le comportement des roches dures ne pose guère de problèmes pour Ia fondation des édifices courants. Il n'en est plus de même pour des ouvrages transmettant au sol de très fortes contraintes comme les barrages, et surtout pour les cavités, tunnels, mines ou carrières.

II y a un intérêt économique évident à déterminer au mieux les dimensions des piliers que l'on doit laisser dans une exploitation souterraine, pour éviter son effondrement (qui peut avoir des conséquences catastrophiques) ou la largeur et la hauteur des gradins dans une exploitation à ciel ouvert. La difficulté tient surtout, à ce que les risques de rupture résultent non pas de Ia nature même de la roche mais de sa fissuration. Parfois virtuelle et aléatoire.

Essais

Les essais les plus couramment pratiqués en mécanique des roches sont les suivants :

• Résistance à l’écrasement,
• Vitesse de propagation d’une onde sismique

Etude géotechnique

L’étude géotechnique d’un sol, préalablement à l’étude des fondations d’un ouvrage de génie civil, passe par les phases suivantes :

• Reconnaissance du terrain
• etude cartographique du terrain
• Prospection géophysique
• Prélèvement des échantillons
• Essais in situ
• Essais en laboratoires

Géotechnicien

Un géotechnicien est chargé de l'étude du sol au niveau mécanique. Il va conseiller le maître d'œuvre dans le choix des fondations. Cela pourra influencer la conception de l'ouvrage.

Son travail repose sur l'exploitation des données d'une campagne de reconnaissance du sol (sondages, forages, essais d'identification des sols,...).

Il s'agit d'un métier encore jeune, qui s'est particulièrement développé dans les années 1980.

Rôle du géotechnicien

Son domaine est l'étude du "risque sol" dans la construction. Nombreux sont les ouvrages qui subissent une fissuration, non pas parce qu'ils ont été mal conçus ou construits, mais parce que le sol de fondation (ou niveau d'assise) a été mal appréhendé.

Il peut exister un défaut de portance, des zones de compressibilité variable, des hétérogénéités liées à l'histoire de la mise en place du terrain,... autant de causes conduisant à des sinistres.

Le travail du géotechnicien s'applique également dans le confortement de bâtiments fissurés suite à des mouvements du sol : il doit alors expliquer les causes des désordres et proposer des techniques de travaux visant à obtenir une stabilisation de l'ouvrage.

Missions géotechniques

Il intervient tout au long du projet, depuis l'esquisse jusqu'à la phase chantier. Ainsi, en France, afin de simplifier et d'accorder les relations entre le concepteur du projet et l'intervention du géotechnicien, une norme française (NF P 94-500)^[1] a été produite pour définir les différentes missions du géotechnicien.

Son rôle passe par les étapes suivantes :

• produire une étude préalable de faisabilité, qui constitue un état des lieux concernant le sol et dresse les (éventuelles) difficultés susceptibles d'être rencontrées ;
• puis l'étude de faisabilité s'appuyant en général sur l'avant-projet sommaire (APS) permet de définir des principes de fondation compatibles avec le sol et le projet ;
• en phase avant-projet détaillé (ou en phase projet), de nouvelles investigations peuvent être réalisées afin d'affiner les données relatives au sol, pour le principe de fondation choisi - à cette étape, on prend en compte les charges apportées par l'ouvrage, il s'agit donc d'un travail en collaboration avec l'ingénieur chargé de l'étude des structures - les dernières modifications de conception sont apportées au projet ;
• en phase travaux, le géotechnicien effectue des contrôles et adapte si besoin les techniques d'exécution en cas de données découvertes en cours de chantier ou de difficultés liées à un contexte particulier (intempéries,...)

Une dernière catégorie de mission concerne l'étude des sinistres post-construction.

Bibliographie

• Pierre Martin, Géotechnique appliquée au BTP, Eyrolles, Paris, 2010.
• Pierre Martin, Géologie appliquée au BTP, Eyrolles, Paris, 2010.
• Pierre Martin, Géomécanique appliquée au BTP, Eyrolles, Paris, 2005.
• Pierre Martin, Ces risques que l'on dit naturels, Eyrolles, Paris, 2007.

Voir aussi

• Géologie structurale
• Mécanique des roches
• Construction parasismique
• Géobiologie
• Sol (géotechnique)
• Etancheur et Cuvelage

• Définition de la géotechnique sur le site de l'Union Syndicale Géotechnique (www.u-s-g.com, France)

Notes et références

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