La mécanique des roches appliquée au génie civil
L’équipe de recherche MouvGS (Mouvement gravitaires et sismiques dans les sols, les roches et les structures) du Cerema s’intéresse, entre autres, à la vulnérabilité des infrastructures aux risques géologiques. La mécanique des roches est une composante essentielle des recherches de l’équipe.
Discipline relativement jeune dans l’histoire des sciences, la mécanique des roches relève à la fois des sciences de la terre et de la mécanique des milieux continus ou discontinus. Elle s’intéresse à des objets naturels, les roches, dont la nature et la structure dépendent de leur histoire.
En matière de génie civil, la connaissance de la mécanique des roches est importante pour dimensionner les ouvrages et diffère de la mécanique des sols. Cependant, la majorité des géotechniciens qui travaillent dans le domaine du génie civil sont des mécaniciens des sols. Or, une roche n’est pas un sol : les roches sont beaucoup plus résistantes que les sols tout en ayant un comportement fragile à la rupture.
Les discontinuités du massif rocheux jouent un rôle prépondérant sur son comportement mécanique ce qui implique que, du point de vue théorique la mécanique des roches s'appuie sur la mécanique des milieux discontinus (ou discrets) alors que la mécanique des sols s'appuie sur la mécanique des milieux continus et des milieux poreux.
Les outils pour l'ingénieur qui en découlent sont donc spécifiques et demandent à être mieux connus pour ne pas surdimensionner ou sous-dimensionner les ouvrages. Les spécificités de la mécanique des roches peuvent, si elles sont mal prises en compte dès le démarrage du projet, conduire soit à d’importants surcoûts au moment de la mise en œuvre (situation assez classique dans le cas de fondations au rocher), soit, au contraire, amener à substituer du (très) bon rocher par du béton souvent de moindre résistance.
De plus, il n’existe pas en France et à ce jour, de texte règlementaire ou normatif traitant de la mécanique des roches. L’Eurocode 7 – calcul géotechnique et l’Eurocode 8 – calcul des structures pour leur résistance au séisme-, sont bien évidemment censés s’appliquer aux ouvrages au rocher, mais, à ce jour, ils sont essentiellement tournés vers la mécanique des sols. La refonte en cours de l’Eurocode 7, qui devrait sortir en 2020, prévoit explicitement d’intégrer les aspects rocheux : ainsi, un groupe de travail, sur les treize travaillant sur la refonte de l’Eurocode 7, est spécifiquement dédié à la mécanique des roches.
Un ouvrage pour sensibiliser les professionnels
Forte de ces constatations, Muriel Gasc, responsable de l’équipe de recherche MouvGS, vient de publier chez Dunod (éditeur de publications scolaires et/ou scientifiques) un ouvrage didactique, intitulé "Mécanique des roches appliquée au génie civil", rédigé avec Didier Hantz, Maître de conférences en Géosciences à l'université de Grenoble.
L’objectif de ce manuel, à destination aussi bien des maitrises d’ouvrages et d’œuvre pour se sensibiliser au problème ou des bureaux d’études pour asseoir les fondements, est de donner les principes permettant de décrire le plus rigoureusement possible le massif rocheux, afin de proposer des solutions de dimensionnement des ouvrages de génie civil scientifiquement fiables.
Il s'agit d'un ouvrage didactique tourné vers l’apprentissage des spécificités de l’utilisation de la mécanique des roches pour les ouvrages du génie civil. Il a été conçu en deux parties :
- Une première partie axée les bases théoriques qui permettent d’appliquer les grands principes de la mécanique à des massifs rocheux, naturels, dont la description et le comportement actuel dépendent de leur histoire, et qui ne sont pas des massifs continus, homogènes et isotropes…
- La deuxième partie de l’ouvrage est consacrée à proprement parlé à l’ingénierie des roches : stabilité et renforcement des pentes instables, tunnels, fondations au rocher, auscultation et surveillance des massifs.