Classification des sols et des roches à partir d’essais d’expansion cylindrique en haute pression
J.P. BAUD - Eurogéo, Avrainville, FranceM. GAMBIN – Apageo, Magny les Hameaux, France Résumé Les propriétés physiques et mécaniques utilisées pour caractériser les sols et les roches sont différentes selon les approches et les objectifs, ceux de la géotechnique, de la géologie de l’ingénieur ou de la mécanique des roches. Les auteurs suggèrent que les mesures faites lors de l’expansion de la cavité cylindrique d’un forage, et qui peuvent se ramener aux deux paramètres fondamentaux, un module pressiométrique et une pression limite, soient utilisés pour une classification passant sans discontinuité des sols aux roches, fondée sur le diagramme Pressiorama® mis au point pour les sols il y a quelques années. Introduction, la frontière entre sols et roches est-elle utile ? Définir une limite entre les sols et les roches est une démarche qui semble naturelle à tout homme, de l’agriculteur néolithique au bâtisseur du XXIème siècle, et qui pourtant reste une démarche sinon subjective du moins contingente, fonction de la perception d’usage du matériau naturel sur lequel il évolue et avec lequel il se mesure. Pour le géologue depuis l’émergence de cette discipline, tous les constituants de l’écorce terrestre sont des roches, de l’eau à la matière des socles continentaux, indépendamment donc de leur état, solide ou liquide voire gazeux. Toutes ces roches ont des histoires et des devenirs particuliers, plus ou moins essentiels au développement mondial plus ou moins durable, à l’exemple du pétrole, « l’huile-de-pierre ». Pour tout constructeur, cette classification globale est incongrue, et la roche se distingue par son caractère solide des sols qui sont tous les terrains qui ne sont pas roches, et caractérisés par leur manque plus ou moins marqué de solidité : altérables, terrassables, friables, compressibles, mous jusqu’à la limite de la liquidité. Historiquement, la définition de Terzaghi [1], à la double culture de géologue et d’ingénieur, institue la limite mécanique entre sols et roches : « Le sol est un agrégat naturel de grains minéraux qui peuvent être séparés par de légères actions mécaniques telles que l’agitation dans de l’eau. La roche au contraire est un agrégat naturel de grains minéraux liés par des forces de cohésion fortes et permanentes. Comme ces termes « fort » et « permanent » sont sujets à diverses interprétations, la distinction entre le sol et la roche est nécessairement arbitraire. En fait, il y a beaucoup d’agrégats naturels de grains minéraux qui sont difficiles à classer, soit comme sols, soit comme roches » [1]. Figure 1. Cycle de la matière minérale (et organique) des roches aux sols. Un des objectifs du colloque d’Athènes 2011 est de s’intéresser aux terrains dont le champ d’action est revendiqué à la fois par la mécanique des sols et la mécanique des roches. Et bien que les spécialistes des deux disciplines soient le plus souvent dans des rapports cordiaux et fructueux, et développent leur expertise dans le cadre de lois physiques universelles, la revendication va parfois jusqu’à contester à l’autre la pertinence de son approche : « Une forte cohésion et une fissuration développée, deux critères souvent cités pour les roches, restent insuffisants. La séparation entre sols et roches dépend beaucoup de l’école de pensée et du domaine d’expérience de l’ingénieur ; les congrès qui ont tenté de regrouper les sols raides et les roches tendres n’ont fait qu’ajouter à la confusion. C’est à la géologie qu’il appartiendrait de faciliter une clarification. » [2]. Le schéma ci-après (Figure 1) se base donc sur la distinction que fait la géologie classique, avant la tectonique des plaques, entre les facteurs de formation des roches de l’écorce terrestre, ou géodynamique interne, et les facteurs de dégradation des roches et recomposition des roches sédimentaires, ou géodynamique externe.
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