Cours mécanique des roches et travaux souterrains, tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

Les cavités naturelles

Bien avant l’homme, la nature a su creuser des souterrains et parfois avec des dimensions surprenantes (la salle du Sarawak sur l’île de Bornéo mesure 600 m sur 415 m et 80 m de haut… sans aucun soutènement!). Les grottes, gouffres et autres cavités karstiques1 — issus d’une dissolution chimique et d’une érosion par le passage de l’eau — ont hébergé les premiers hominidés. En France on connaît surtout la grotte de Lascaux ou la grotte Chauvet — récemment découverte — avec leurs peintures rupestres préhistoriques. Aujourd’hui elles font le bonheur des spéléologues, et le malheur des ingénieurs civils qui essaient par tous les moyens de les éviter. Ces vides se rencontrent uniquement dans les régions calcaires et gypseuses, exceptionnellement dans les régions volcaniques (conduits de lave). En France, pays où est née la spéléologie il y a plus d’un siècle, on connaît assez bien ces zones à risques et la topographie des cavités est déjà bien entamée. Malgré cela, on n’est jamais à l’abri d’une rencontre fortuite lors du creusement d’un tunnel.

Les cavités artificielles

Les premiers tunnels français dignes de ce nom remontent au XIXe siècle. Les premiers ouvrages souterrains « manufacturés » remontent certes à l’Antiquité, mais ils se sont toujours cantonnés à de faibles 1Du nom allemand de la région des plateaux calcaires de Slovénie, dont le terme slave original est Kras.
Centre d’Etudes des Tunnels
longueurs et à de petites sections. L’art des mines s’est aussi beaucoup développé au XVIIIesiècle, mais il s’agissait d’ouvrages très provisoires et le plus souvent de petite section. Le premier véritable chantier de travaux souterrains pour l’usage public est le tunnel routier du Lioran (Cantal), long de 1414 m, dont les travaux s’étalèrent de 1839 à 1846. Vinrent ensuite les grands tunnels ferroviaires alpins : Mont-Cenis (12.7km / 1857-1871), St-Gothard (14.98km / 1872-1881), Arlberg (10.25km, 1880-1884), etc… Il est curieux de noter que de 1921 (Tunnel de Simplon II long d’environ 20km) à 1959 (Tunnel du Mont-Blanc, 11.6km), l’activité souterraine française en montagne s’est complètement arrêtée. Le dernier en date, dans les Alpes, est le tunnel routier du Fréjus (12.87km), terminé en 1979. Depuis, peu de projets ont abouti, hormis en 1996 le Somport (8.6km) qui relie la France à l’Espagne et en 2000 le tunnel d’Orelle sur l’autoroute A43 (3692m). La future liaison ferroviaire à grande vitesse entre Lyon et Turin2 va relancer les grands chantiers d’altitude, avec notamment un tunnel trans-frontalier de 52km.
Mais les travaux souterrains ne se résument pas à la percée des grands ouvrages de montagne. La France compte entre autre [11] : – plus de 500 ouvrages routiers de moyenne à forte importance; – 1530 tunnels ferroviaires SNCF (TGV Méditerranée dernièrement); – des galeries hydrauliques (1500 km de conduites forcées EDF, 28 tunnels canaux,…); – des réseaux souterrains de transports en commun (le métro-RER de Paris est le plus grand réseau du monde avec 279 km cumulés); – des futurs sites d’enfouissage de déchets radioactifs (Bure); – des laboratoires (CERN); – des bases militaires (Cinq-Mars-la-Pile) ou entrepôts (Arsenal Saint-Nicolas à Brest).
Aujourd’hui encore, bien qu’on en parle peu, la France continue de projeter et de creuser des tunnels. En 2005, plusieurs gros chantiers sont en cours (tunnel du Bois de Peu dans le Doubs, tunnel de l’A86 à l’Ouest de Paris, tunnels d’assainissement du SIAAP à Paris, métro de Toulouse, descenderies de St-Martin-la-Porte et de Modane sur le Lyon-Turin, tunnel du Franchet dans les Alpes, liaison Perpignan-Figueras…). Avec l’encombrement croissant des axes routiers, les solutions souterraines vont être de plus en plus privilégiées malgré leur coût souvent supérieur. Les travaux souterrains — souffrant certainement de méconnaissance — et la science qui lui est raccrochée, la mécanique des roches, n’ont pas la cote auprès des décideurs et des jeunes ingénieurs français en travaux publics. C’est pourtant un domaine de l’ingénierie qui reste assez empirique et dont les fondements mécaniques sont encore obscurs. En la matière, notre pays n’a pourtant pas à rougir. L’Association Française des Travaux en Souterrain est l’organe qui regroupe tous les professionnels du secteur. Ses recommandations font office de règlement sur la plupart des chantiers et les publications de l’AFTES sont la référence dans de très nombreux pays.

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