Etude géomécanique et structurale: Réhabilitation et mise en sécurité de carrière

Projet réalisé en partenariat avec la Société Gipea.

Données sur la carrière

• Surface totale: 43 ha
• Fronts atteignant 100 m de hauteur
• Longueur moyenne des fronts: 350 m
• Dénivelée maximale: 195 m

Objectif

• Mise en sécurité des fronts
• Implantation des ouvrages de sécurité
• Réhabilitation paysagère sur modèle virtuel

Besoin exprimé

• Plan topographique 3D au 1/1000
• Photomodèle des fronts
• Analyse géomécanique

Contraintes

• Fronts instables et inaccessibles
• Conditions climatiques (brouillard, pluie)
• Instabilité des talus

Etude du chantier

Les dimensions de cette ancienne carrière sont importantes (43 hectares), les plus grands fronts mesurant jusqu'à 500 m de long pour 100 m de hauteur. En raison du mauvais état des fronts, il était nécessaire de concevoir des travaux de remodelage tout en assurant une compatibilité avec la future utilisation du site et, bien naturellement, une réhabilitation paysagère.

Afin de relever l'ensemble de la carrière, nous avons combiné deux méthodes de relevés:

Levé lasergrammétrique, mis en oeuvre sur les fronts rocheux et sur les talus inaccessibles. Par rapport aux techniques de relevé classique (théodolite, station totale ou photogrammétrie), la technologie laser scanner présente de véritables innovations:

• Cadence de relevé entre 1000 pts et 2000 pts / seconde, pour les appareils utilisés sur ce chantier,
• Portée qui peut dépasser le kilomètre,
• Précision comprise entre 5 mm et 5 cm, dépendant du type d'appareil et de la distance de mesure,
• Mesures sans contact avec l'objet mesuré (sécurité des opérateurs),
• Zones morphologiquement complexes relevées avec autant de définition et de précision que les zones simples,
• Le type de roche n'influence pas la précision.

Levé tachéométrique classique, utilisé pour les zones de forêts, les talus, le bâti, les chemins, les réseaux et toute la toponymie.

En combinant les deux types de mesures, nous fournissons au géomécanicien un modèle 3D complet, avec une haute densité d'information sur les fronts et talus (modèle numérique en facettes triangulaires), qu'il va exploiter avec des outils de traitement qui permettent d’intégrer les démarches naturalistes et mécanistes de l'appréciation de l'équilibre d'une paroi rocheuse. Le maillage en facettes permet d'apprécier finement le modelé du massif et de discerner les éléments morphologiques (discontinuités, sous cavages, vires), et même et surtout de les observer sous plusieurs angles pour mieux appréhender leur agencement spatial.

En drapant des éléments photographiques sur le modèle, on obtient le photomodèle. Il ne s'agit pas là des photomodèles couramment utilisés en imagerie de synthèse grand public, mais de modèles exigeant un traitement beaucoup plus complexe et qui permettent de repérer dans l'espace tous les éléments pertinents. Par calcul, le système fait émerger les principales directions structurales. En regroupant les facettes voisines d'orientation proche d'après certains critères on arrive à une compréhension très fine de la structure.

Une fois sélectionnées les directions structurales les plus importantes, on peut calculer et dessiner leurs intersections avec le massif pour déterminer les polyèdres qu’elles découpent, mais aussi calculer l’espacement entre les discontinuités d’une même famille et la variation spatiale de cet espacement. Ce sont là deux éléments de jugement extrêmement importants pour tous les concepteurs de travaux au rocher.

Du point de vue mécanique et sécurité, les méthodes évoquées ci-devant ont été très efficaces. Elles ont permis de proposer des options de remodelage fiables et notamment de trouver un équilibre financier entre abattages de sécurité et dimensionnement d’ouvrages de protection en base de fronts. D’un point de vue réhabilitation paysagère, le travail sur modèle virtuel a permis de rechercher avec les divers acteurs concernés un consensus sur le projet.