Techniques d'investigation de site

L'étude de site est un aspect essentiel de l'ingénierie géotechnique, fournissant des informations importantes sur les propriétés géologiques et géotechniques d'un site. Cela implique la collecte de données pour caractériser les conditions souterraines d'un site, telles que la géologie, les propriétés du sol et des roches, les conditions des eaux souterraines et d'autres facteurs pouvant affecter la conception et la construction d'un projet.

L'étude du site est une partie importante du processus de construction, car elle aide les ingénieurs et les concepteurs à comprendre les conditions du site et à développer des conceptions de fondation appropriées et des méthodes de construction sûres, économiques et durables. Il est également utilisé pour identifier les dangers ou les risques potentiels qui peuvent affecter la sécurité ou la performance d'un projet.

L'étude du site est généralement effectuée en plusieurs étapes, y compris une enquête préliminaire, une reconnaissance du site et une enquête détaillée. Le type et la portée de l'enquête dépendront de la taille et de la complexité du projet, ainsi que du niveau de risque associé aux conditions du site.

Techniques d'étude de site

Différentes techniques peuvent être utilisées pour l'étude de site, en fonction des exigences spécifiques du projet et de la nature du site. Certaines techniques courantes incluent:

1. Bureau d'étude: Cela implique de rassembler et d'examiner toutes les données et informations disponibles relatives au site et à la zone environnante, y compris cartes géologiques, des photographies aériennes, des documents historiques et des rapports d'enquête antérieurs sur le site.
2. Reconnaissance du site: Cela implique de visiter le site pour faire des observations et prendre des mesures, telles que la cartographie des caractéristiques de surface, l'évaluation de l'état des structures existantes et l'identification des dangers potentiels.
3. Levés géophysiques: Celles-ci impliquent l'utilisation de diverses techniques pour mesurer et cartographier les propriétés physiques du sous-sol, telles que la résistivité électrique, la susceptibilité magnétique et ondes sismiques. Des exemples de techniques géophysiques comprennent géoradar, sismique réflexion et réfraction et imagerie de résistivité électrique.
4. Forage et échantillonnage: Il s'agit de forer des forages ou de creuser des fosses d'essai pour obtenir des échantillons de sol et de roche, qui peuvent être analysés en laboratoire pour déterminer leurs propriétés physiques et mécaniques.
5. Essais in situ: Ces essais sont effectués sur site pour déterminer les propriétés du sol et de la roche à l'état naturel. Des exemples de tests in situ comprennent le test de pénétration standard (SPT), le test de pénétration au cône (CPT) et le test pressiométrique.
6. Les tests de laboratoire: Il s'agit d'analyser des échantillons de sol et de roche en laboratoire pour déterminer leurs propriétés physiques, mécaniques et chimiques. Des exemples d'essais en laboratoire comprennent l'analyse granulométrique, l'essai de compression triaxiale et l'essai de cisaillement direct.
7. Tests environnementaux: Ces tests sont effectués pour évaluer les conditions environnementales du site, y compris la présence de contaminants dans le sol, les eaux souterraines et les eaux de surface. Des exemples de tests environnementaux comprennent l'échantillonnage du sol et des eaux souterraines et l'analyse des métaux lourds, des hydrocarbures et d'autres polluants.
8. Télédétection: Il s'agit d'utiliser des images satellitaires ou aériennes pour cartographier et analyser le site et les zones environnantes. La télédétection peut être utilisée pour identifier les modèles d'utilisation des terres, la couverture végétale, la topographie et d'autres caractéristiques qui peuvent affecter l'adéquation et le développement du site.

Ces techniques peuvent être utilisées en combinaison pour fournir une compréhension complète du site et de ses caractéristiques.

Techniques géophysiques

Les techniques géophysiques sont un ensemble de méthodes utilisées dans l'étude de site pour fournir des informations sur les conditions géologiques du sous-sol, sans avoir besoin d'excavation ou de forage. Ces techniques impliquent la mesure de diverses propriétés physiques du sous-sol, telles que la densité, la susceptibilité magnétique, la conductivité électrique, la vitesse sismique et autres. Les données recueillies à partir de levés géophysiques sont utilisées pour créer des images et des modèles du sous-sol, ce qui peut aider à l'identification de structures géologiques, telles que défauts, fractures et changements de lithologie. Certaines des techniques géophysiques couramment utilisées dans l'étude de site comprennent :

1. Réflexion sismique: Cette technique consiste à générer des ondes sismiques à l'aide d'une source et à mesurer les ondes réfléchies à l'aide de capteurs. Les données collectées peuvent être utilisées pour créer une image 2D ou 3D du sous-sol.
2. Tomographie de résistivité électrique (ERT): Cette technique mesure la résistivité électrique des matériaux souterrains en faisant passer un courant électrique à travers le sol et en mesurant la différence de tension. Les données recueillies peuvent être utilisées pour créer un modèle du sous-sol.
3. Géoradar (GPR): Cette technique implique la transmission et la réception d'ondes électromagnétiques vers et depuis le sous-sol. Les données recueillies peuvent être utilisées pour créer une image en coupe du sous-sol.
4. Levé magnétique: Cette technique mesure les propriétés magnétiques des matériaux souterrains à l'aide d'un magnétomètre. Les données recueillies peuvent être utilisées pour identifier des anomalies magnétiques associées à certaines structures géologiques.
5. Sondage gravimétrique: Cette technique mesure le champ gravitationnel du sous-sol à l'aide d'un gravimètre. Les données recueillies peuvent être utilisées pour identifier les changements dans la densité des matériaux du sous-sol, ce qui peut indiquer la présence de structures géologiques.
6. Levé électromagnétique: Cette technique implique la transmission et la réception d'ondes électromagnétiques vers et depuis le sous-sol, qui peuvent être utilisées pour identifier les changements de conductivité du sous-sol. Cela peut aider à l'identification de certaines structures géologiques.

Ces techniques géophysiques peuvent fournir des informations précieuses pour l'étude du site et peuvent être utilisées en conjonction avec d'autres méthodes, telles que le forage et l'échantillonnage, pour obtenir une compréhension complète de la géologie du sous-sol.

Forage et échantillonnage

Le forage et l'échantillonnage sont des techniques essentielles dans l'étude du site qui permettent aux ingénieurs géotechniciens et aux géologues d'obtenir des informations sur les conditions du sous-sol d'un site. Les techniques consistent à forer des trous de forage dans le sol et à prélever des échantillons de sol ou de roche à différentes profondeurs.

Les informations obtenues à partir du forage et de l'échantillonnage sont utilisées pour déterminer les propriétés physiques et techniques du sol et de la roche, telles que leur composition, leur résistance, leur perméabilité et leurs caractéristiques de déformation. Ces informations sont ensuite utilisées pour concevoir des fondations, des excavations, des tunnels et d'autres structures.

Il existe plusieurs types de techniques de forage, notamment :

1. Forage à la tarière: Il s'agit d'utiliser une vis hélicoïdale pour pénétrer dans le sol et prélever des échantillons. Il est couramment utilisé pour les enquêtes peu profondes et pour les types de sols qui ne sont pas trop durs.
2. Forage rotatif: Il s'agit d'utiliser un foret rotatif pour pénétrer le sol ou la roche. Il peut être utilisé pour des investigations superficielles et profondes.
3. Forage à percussion: Il s'agit d'utiliser un marteau pour enfoncer un foret dans le sol ou la roche. Il est couramment utilisé pour les formations rocheuses.

Une fois le forage foré, des échantillons de sol ou de roche peuvent être prélevés à l'aide de diverses techniques d'échantillonnage, telles que :

1. Test de pénétration standard (SPT): Il s'agit d'enfoncer un échantillonneur à cuillère fendue dans le sol à l'aide d'un marteau et de compter le nombre de coups nécessaires pour enfoncer l'échantillonneur sur une distance spécifiée. Cette information est utilisée pour déterminer la densité et la résistance du sol.
2. Échantillonnage de tube de Shelby: Il s'agit d'utiliser un tube à paroi mince pour prélever des échantillons de sol non perturbés dans le trou de forage. Cette technique est couramment utilisée pour l'échantillonnage des sols cohésifs.
3. Carottage de roche: Il s'agit d'utiliser un foret à pointe de diamant pour prélever des échantillons de roche. Les échantillons peuvent être continus ou discontinus, selon la technique de forage utilisée.

Les échantillons prélevés dans le trou de forage sont ensuite envoyés à un laboratoire pour tests et analyses. Les résultats sont utilisés pour développer un rapport géotechnique qui fournit des informations sur les conditions du sous-sol du site et des recommandations pour la conception et la construction des fondations.

Essais in situ

Les essais in situ font référence aux méthodes utilisées pour mesurer les propriétés du sol et de la roche à l'endroit où se trouvent les matériaux, sans les retirer de leur environnement naturel. Les essais in situ peuvent fournir des informations importantes pour les projets d'ingénierie et de construction, car ils permettent une compréhension plus précise des propriétés du sol et des matériaux rocheux qui seront rencontrés lors de l'excavation, de la construction ou d'autres activités.

Il existe plusieurs types de techniques de test in situ, notamment :

1. Test de pénétration standard (SPT): Il s'agit d'une méthode largement utilisée pour déterminer la résistance et la densité des sols. Un échantillonneur cylindrique est enfoncé dans le sol à l'aide d'un marteau et le nombre de coups nécessaires pour pénétrer dans le sol sur une certaine distance est enregistré.
2. Test de pénétration au cône (CPT): Ce test consiste à enfoncer un pénétromètre conique dans le sol à vitesse constante, tout en mesurant la résistance à la pénétration. Les données peuvent être utilisées pour déterminer la résistance, la densité et d'autres propriétés du sol.
3. Test du pressiomètre: Ce test consiste à gonfler une sonde cylindrique à l'intérieur d'un forage et à mesurer la pression nécessaire pour dilater la sonde. Les données peuvent être utilisées pour déterminer les propriétés de contrainte-déformation in situ du sol ou de la roche.
4. Test de vitesse d'onde de cisaillement: Cet essai consiste à mesurer la vitesse des ondes de cisaillement traversant le sol ou la roche à l'aide de méthodes sismiques. Les données peuvent être utilisées pour déterminer la rigidité et la densité du matériau.
5. Test sismique Crosshole: Ce test consiste à créer des ondes sismiques à un endroit et à mesurer les ondes à un autre endroit à l'aide de capteurs installés dans des forages. Les données peuvent être utilisées pour déterminer la vitesse des ondes de cisaillement et d'autres propriétés du sol ou de la roche.
6. Test de conductivité thermique: Ce test consiste à mesurer le débit de chaleur à travers le sol ou la roche à l'aide d'une source de chaleur et de capteurs de température. Les données peuvent être utilisées pour déterminer les propriétés thermiques du matériau.
7. Test de résistivité électrique: Ce test consiste à mesurer la résistance électrique du sol ou de la roche à l'aide de sondes insérées dans le sol. Les données peuvent être utilisées pour déterminer la teneur en humidité et d'autres propriétés du matériau.

Ce ne sont là que quelques exemples des nombreux types de techniques d'essai in situ qui peuvent être utilisées dans l'ingénierie géotechnique et l'étude de site. Le choix de la technique dépend des propriétés spécifiques du sol ou des matériaux rocheux, des conditions du site et des objectifs de l'investigation.

Les tests de laboratoire

Les essais en laboratoire sont une partie cruciale de l'étude du site et sont utilisés pour déterminer les propriétés physiques et mécaniques des échantillons de sol et de roche obtenus sur le site. Ces tests sont importants pour déterminer les propriétés techniques du sol et de la roche, telles que la résistance, la perméabilité, la compressibilité et les caractéristiques de déformation, qui sont utilisées dans la conception et la construction de structures d'ingénierie.

Plusieurs tests de laboratoire peuvent être effectués sur des échantillons de sol et de roche, notamment :

1. Analyse granulométrique: Ce test est utilisé pour déterminer la distribution granulométrique du sol. Le test consiste à tamiser le sol à travers une série de tamis standard et à mesurer le poids du sol retenu sur chaque tamis.
2. Limites d'Atterberg: Ce test est utilisé pour déterminer la limite plastique, la limite de liquidité et la limite de retrait du sol. Le test consiste à mesurer la teneur en humidité du sol à différentes étapes du test pour déterminer les limites des différents états de consistance.
3. Essai de compactage: Ce test est utilisé pour déterminer la densité sèche maximale et la teneur en humidité optimale du sol. Le test consiste à compacter le sol dans un moule standard en utilisant une énergie de compactage standard et à mesurer la densité résultante.
4. Essai de résistance au cisaillement: Cet essai est utilisé pour déterminer la résistance au cisaillement du sol ou de la roche. Le test consiste à appliquer une force de cisaillement à un échantillon de sol ou de roche et à mesurer la déformation résultante.
5. Test de perméabilité: Ce test est utilisé pour déterminer la perméabilité du sol ou de la roche. Le test consiste à mesurer le débit d'eau à travers un échantillon de sol ou de roche sous un gradient hydraulique connu.
6. Essai de consolidation: Ce test est utilisé pour déterminer le taux et l'ampleur du tassement du sol. Le test consiste à appliquer une charge à un échantillon de sol et à mesurer la déformation résultante dans le temps.
7. Essais de mécanique des roches: Cela comprend des essais tels que la compression uniaxiale, la compression triaxiale et les essais de cisaillement direct, qui sont utilisés pour déterminer les caractéristiques de résistance et de déformation des échantillons de roche.

Ces tests de laboratoire sont généralement effectués conformément aux procédures de test standard établies par des organisations telles que ASTM International et l'International Society for Rock Mechanics.

Tests environnementaux

Les tests environnementaux sont le processus d'analyse d'échantillons environnementaux pour déterminer la présence et la concentration de polluants ou de contaminants. Ce type de test est important pour évaluer l'impact des activités humaines sur l'environnement et pour garantir la conformité aux réglementations environnementales.

Certains types courants d'essais environnementaux comprennent :

1. Analyse de l'eau: Cela comprend l'analyse des eaux de surface, des eaux souterraines et des eaux usées pour déterminer la présence et la concentration de polluants tels que les métaux lourds, les composés organiques et les agents pathogènes.
2. Essais à l'air: Cela implique la collecte et l'analyse d'échantillons d'air pour mesurer les niveaux de polluants tels que les particules, les composés organiques volatils (COV) et les toxiques atmosphériques.
3. Essais de sol: Cela comprend l'analyse d'échantillons de sol pour déterminer la présence et la concentration de polluants tels que les métaux lourds, les pesticides et pétrole hydrocarbures.
4. Essais de sédiments: Cela implique l'analyse d'échantillons de sédiments provenant de lacs, de rivières et d'autres plans d'eau pour déterminer la présence et la concentration de polluants tels que les métaux lourds et les composés organiques.
5. Tests biologiques: Cela comprend l'analyse d'échantillons biologiques tels que les poissons, les crustacés et d'autres organismes aquatiques pour déterminer la présence et la concentration de polluants pouvant être nocifs pour la santé humaine.

Les tests environnementaux sont généralement effectués par des sociétés de conseil en environnement, des agences gouvernementales et d'autres organisations spécialisées dans la surveillance et l'assainissement de l'environnement. Les résultats des tests environnementaux peuvent être utilisés pour identifier les risques potentiels pour la santé, élaborer des plans de remédiation et assurer la conformité aux réglementations environnementales.

Télédétection

La télédétection est le processus de collecte d'informations sur une cible ou une zone à distance, généralement à partir d'aéronefs ou de satellites, sans entrer en contact physique avec la cible ou la zone. Les données de télédétection peuvent fournir des informations sur les propriétés physiques, chimiques et biologiques de la surface et de l'atmosphère de la Terre, ainsi que sur les activités humaines et les changements environnementaux au fil du temps.

Il existe deux grands types de télédétection : passive et active. La télédétection passive mesure l'énergie naturellement émise ou réfléchie par une cible ou une zone, comme la lumière du soleil, et l'enregistre à l'aide de capteurs. Des exemples d'instruments de télédétection passifs comprennent des caméras qui captent la lumière visible, des capteurs infrarouges qui détectent la chaleur et des radiomètres qui mesurent la quantité d'énergie émise par une cible. La télédétection active, quant à elle, consiste à émettre de l'énergie vers une cible ou une zone et à mesurer l'énergie réfléchie ou émise à l'aide de capteurs. Des exemples d'instruments de télédétection actifs comprennent le radar et le lidar.

La télédétection peut être utilisée dans une variété de domaines, y compris la géologie, l'agriculture, la foresterie et l'urbanisme. En géologie, la télédétection peut être utilisée pour identifier et cartographier les structures géologiques, telles que les failles et plis, ainsi que pour détecter gisements minéraux et les changements dans l'utilisation des terres. Il peut également être utilisé pour surveiller les risques naturels, tels que glissements de terrain ainsi que tremblements de terre.