GÉOTECHNIQUE

Identification et propriétés des roches

On peut dire pour les roches à peu près la même chose que pour les sols quant à la diversité des espèces (roches éruptives, métamorphiques ou sédimentaires), de leur dénomination et des compositions chimiques (calcaire, grès, marbre, schiste, granite, micaschiste, etc.) et, pour un même matériau, des diverses résistances en fonction de son degré de fissuration. Les fissures sont la clef du comportement des roches et des massifs rocheux. On peut les définir comme des vides plats dont le rapport de l'épaisseur à la longueur est de l'ordre de 10^-3. Sous l'effet des charges, ces fissures se referment progressivement, donc avec un changement de géométrie et, comme pour les sols, avec une non-linéarité entre efforts et déformations, du moins tant que les fissures ne sont pas complètement fermées, ce qui se produit à des pressions variables selon les roches et leur état de fissuration, mais qui peut être de l'ordre de 25 à 50 mégapascals pour un calcaire (soit la pression géostatique correspondant à une profondeur de 1 000 à 2 000 m).

La présence des fissures a une importance considérable (à l'échelle du joint de grains entre les minéraux, à l'échelle décimétrique ou métrique pour les cassures des massifs rocheux, à l'échelle kilométrique pour les grandes discontinuités géologiques, comme les failles) sur toutes les propriétés physiques ou mécaniques des roches ou des massifs rocheux : l'élasticité et la compressibilité non linéaires, la perméabilité, la conduction de la chaleur, la vitesse de propagation des ondes sonores, leur anisotropie et leurs variations en fonction des contraintes (qui écrasent les vides des fissures et rétablissent la continuité de la matière) sont essentiellement liées à la présence des fissures et à leur orientation. Le rôle de la fissuration est essentiel dans la rupture des roches et des massifs rocheux. La rupture d'une roche se produit après l'allongement des fissures sous charge par leur coalescence. La rupture d'un massif est presque toujours la mobilisation et le développement d'une cassure préexistante, et cela explique à la fois la dispersion des résultats et l'effet d'échelle (plus le volume chargé est grand, plus la contrainte de rupture est faible) ; les surfaces de rupture sont irrégulières, de sorte que le critère de glissement s'exprime sous la forme t = C + (n − u) tg (ψ + α), où ψ est l'angle de frottement physique et α l'angle de dilatance, c'est-à-dire l'angle que fait le vecteur déplacement au début du mouvement avec le plan moyen de la surface de glissement.

La reconnaissance d'un site rocheux au point de vue mécanique consiste surtout à repérer l'orientation des grandes fissures et des grands accidents géologiques qui peuvent avoir un effet sur le comportement des massifs. Généralement, plusieurs systèmes de fissures coexistent sur un même site. On peut dire que la connaissance des fissures, de leur orientation et de leur critère de rupture est plus importante que celle des propriétés de la roche elle-même.