Histoire – LGCI

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APERÇU HISTORIQUE SUR LA NOTION DE LA PRESSION DE L’EAU DANS LES SOLS ET LES MILIEUX FISSURES DU XVIIIE AU DEBUT DU XXE SIECLE, EN FRANCE

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GEOTECHNIQUE ET ARCHEOLOGIE

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HISTOIRE DES DEBUTS DE LA GEOLOGIE APPLIQUEE AUX BARRAGES EN FRANCE

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HOMMAGE A JEAN LEHUEROU KERISEL (1908-2005)

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LA GEOTECHNIQUE ET LES MONUMENTS HISTORIQUES

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LE ROLE DE L’EXPERIENCE DANS LA PRATIQUE DE LA GEOTECHNIQUE

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LES LEÇONS DE MALPASSET — LEUR APPLICATION AUX PROJETS DE BARRAGES D’AUJOURD’HUI

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REGARD SUR LE PASSE DE LA GEOTECHNIQUE

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RETOUR D’EXPERIENCE SUR LA CONCEPTION ET LA REALISATION DES OUVRAGES SOUTERRAINS DU SITE DE SAINT-MARTIN-LA-PORTE (TELT)

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اﻟﻌﻤﺎرة اﻟﻄﻴﻨﻴﺔ ﻓﻲ ﺑﻼد اﻟﻤﻐﺮب

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BITUME L’HISTOIRE D’UN MATERIAU ROUTIER

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HISTOIRE DE BETON ARME PATRIMINE DURABILITE ET INNOVATIONS

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HOMMAGE A LOUIS PAREZ – LE PENETROMETRE STATIQUE EN GEOTECHNIQUE

Introduction

La carrière de Louis PAREZ

Les essais de pénétration statique – application à la reconnaissance et paramètres géotechniques

Développements de l’essai au CPT

La dissipation de la pression interstitielle dans les essais au piézocône

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QU’EST CE QUE LE PRESSIOMETRE ?

C’est au milieu des années 1950 que Louis MÉNARD, Ingénieur Civil des Ponts et Chaussées et Master of Sciences de l’Université de l’Illinois, met au point un appareil de dilatation cylindrique qui, en dépit d’une théorie semi-empirique, est de nos jours l’essai géotechnique in situ le plus utilisé en France. Le pressiomètre MÉNARD est un essai de chargement de sol en place, réalisé à l’aide d’une sonde cylindrique dilatable, laquelle est disposée au sein du terrain, dans un forage préalable. Cette sonde, constituée de trois cellules, est gonflée par de l’eau et de l’air comprimé, exerçant ainsi sur la paroi du forage des pressions rigoureusement uniformes. Les déplacements de cette paroi s’accompagnent donc d’une augmentation de volume de la sonde qui est alors lue, pour chacune des pressions, en fonction du temps. Le pressiomètre représente un type d’essai géotechnique évolué puisqu’il permet d’obtenir une relation entre contrainte (pression appliquée) et déformation (variation du volume d’eau dans la sonde). Le pressiomètre est constitué de trois éléments principaux :

Le pressiomètre est un appareil délicat à manier, qui donne une loi rhéologique complète (E, Pf et Pl). Toutefois, le pressiomètre ne permet pas de donner de solutions pour des problèmes de consolidation et de résistance au cisaillement.

Cet essai ne fournit qu’une reconnaissance ponctuelle (tous les mètres au mieux) au droit du forage préalable. De plus, c’est essentiellement l’expérience de l’opérateur qui garantit la qualité de ce type d’essai.

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L’ESSAI DE PENETRATION DYNAMIQUE

L’essai de pénétration dynamique est sans doute le plus ancien des essais géotechniques in situ, son principe demeurant très simple, à l’instar du clou que l’on enfonce dans une planche grâce à un marteau.

L’essai de pénétration dynamique permet de simuler le battage d’un pieu et de déterminer la résistance dynamique que le terrain oppose à l’enfoncement de celui-ci. Il consiste à faire pénétrer dans le sol par battage un train de tiges lisses, muni à son extrémité d’une pointe de section connue. Le battage est assuré par une masse, appelée mouton, tombant d’une hauteur bien déterminée.

Pour une énergie de battage constante, fonction des caractéristiques de l’appareillage utilisé, on compte le nombre N de coups de mouton correspondant à un enfoncement donné du train de tiges dans le terrain. Ce nombre purement empirique peut par la suite être transformé en une résistance dynamique en fonction du type du pénétromètre utilisé.

Ainsi, l’essai de pénétration dynamique permet d’obtenir des renseignements relatifs :

– A la succession des différentes couches de terrain,

– A l’homogénéité globale d’une couche donnée (présence d’anomalies locales),

– Au repérage d’une couche résistante dont l’existence est déjà connue.

L’essai de pénétration dynamique est un outil économique, facile à mettre en oeuvre, ce qui permet la reconnaissance des sols sur un assez grand nombre de points, et ce en un minimum de temps.

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KARL VON TERZAGHI

Karl von Terzaghi, né le 2 octobre 1883 à Prague et mort le 25 octobre 1963 à Winchester, est un ingénieur civil et géologue autrichien, considéré comme le « père » de la géotechnique et de la mécanique des sols.

Il enseigne à Istanbul, à Boston et à Vienne jusqu’en 1938. À la suite de l’Anschluss, il séjourne à Paris puis se rend aux États-Unis où il devient professeur à l’université Harvard. On lui doit les principales méthodes d’essai qui ont fait de la mécanique des sols une science reconnue en tant que telle, et plus particulièrement :

la notion de « contrainte effective » dans un sol granulaire
le modèle analogique de la consolidation unidimensionnelle, et l’exploitation de l’essai œdométrique pour prédire le temps de consolidation caractéristique d’un sol.

Terzaghi est issu d’une vieille famille autrichienne, qui s’est illustrée dans la carrière des armes. Son père était capitaine de l’armée austro-hongroise : cet officier prit sa retraite à Graz, où Terzaghi passa son enfance. Lorsqu’il eut 10 ans, Karl fut envoyé en pension dans divers lycées militaires : en Hongrie, en Moravie, à Vienne et enfin à Graz. Il étudia le génie mécanique à l’Université technique de Graz. Puis il se tourna vers le génie civil et la géologie, avec pour professeur l’hydrologue Philipp Forchheimer. Il dut interrompre ses études en 1905 pour accomplir un an de service militaire.

Diplômé ingénieur (1904), il travaille à partir de 1906 au bureau d’études viennois d’Adolph von Pittel (de), spécialisé dans le domaine alors florissant de l’hydroélectricité. On lui confia aussi bien des calculs de béton armé et de fondation que de la direction de travaux. Il travailla sur des projets de barrage hydroélectrique en Croatie et à Saint-Pétersbourg, dont il tira la matière pour sa thèse sur le dimensionnement des réservoirs à symétrie de révolution, soutenue en 1911. En 1912 il fit le tour des États-Unis, visitant plusieurs chantiers de barrage. Au cours de la Première Guerre mondiale, il servit sur le front serbe comme capitaine d’une compagnie du génie, puis fut affecté auprès de Richard von Mises et de Theodore von Kármán à l’agrandissement de l’aérodrome militaire d’Aspern.

En 1916, il est recommandé par Forchheimer pour un poste de professeur à l’Université ottomane d’Istanbul, où il crée son propre laboratoire pour se consacrer à la mécanique des sols et rédiger un premier traité (ce travail sur la poussée des terres sera traduit dès 1919 en anglais). Il poursuit ses recherches au Robert College (l’actuelle université du Bosphore), où il travaille sur la consolidation des sols cohésifs et formule le concept de contrainte « effective », qui est considéré comme l’acte de naissance de la physique des milieux poreux, comme l’indique le titre de son livre, paru en 1925. Ce livre eut un grand retentissement scientifique et lui valut une offre du MIT (1925). Aux États-Unis, il organise là encore son propre laboratoire ex nihilo, et fait connaître sa théorie controversée des pressions dans les sols par une série d’articles publiés dans les Engineering News Records ; il se lance également comme ingénieur consultant. Au MIT, ses expériences sur la poussée des sols l’amènent à s’intéresser au déplacement des murs de soutènement. Il est élu en 1928 à l’Académie américaine des arts et des sciences.

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LOUIS FRANCOIS AUGUSTE MENARD

Louis François Auguste Ménard est né le 4 mai 1931 à Val Saint Père, dans la Manche, dans une famille modeste et travailleuse : ses parents exploitaient une ferme à proximité d’Avranches, aux confins de la Bretagne et de la Normandie. Dans cette région durement marquée par les combats de la seconde guerre mondiale, cette famille connut la tragédie de la disparition, à l’âge de douze ans, du jeune frère de Louis, tué par l’explosion d’une bombe perdue qu’il manipulait. Les espoirs de la famille reposaient alors sur le seul fils restant. Mais il est certain qu’il fallut du courage et de la clairvoyance à ses parents pour le diriger vers des études supérieures auxquelles rien ne le prédestinait, sinon sa volonté d’apprendre et les dons qu’il manifestait dans les matières scientifiques, en particulier. De fait, dès sa première année en classe de mathématiques spéciales à l’École Sainte Geneviève à Versailles, il fut reçu au concours commun de l’École Nationale des Ponts et Chaussées et de l’École Supérieure des Télécommunications, en 1952.

Comme certains d’entre nous, mais plus encore, Louis était peu soucieux d’assiduité aux cours magistraux. Il faisait, en cours d’année, de fréquentes retraites dans sa famille à Avranches. C’est à l’un de ses retours qu’à notre stupéfaction, il nous décrivit son invention, un appareil pour mesurer les propriétés du sol, sur lequel il voulait déposer un brevet. « Je lui cherche un nom, nous dit-il ; pressiomètre, peut-être ? Nos camarades, frondeurs et irrévérencieux, proposaient « La Ménarde », ou d’autres termes imagés mais pas toujours convenables : le mandrin, la capote française, ou pire encore ! Louis n’avait cure des moqueries ; en bon inventeur, il ne doutait ni de ses intuitions, ni de ses capacités, ni de son charisme pour emporter les adhésions. Quant à moi, j’étais déjà contaminé par le virus de la Mécanique des Sols, car je me proposai sans hésiter pour le seconder avec notre camarade André Gauthiez dans son travail personnel de fin d’année sur cet appareil hypothétique, qui n’existait qu’à l’état virtuel.

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JOSEPH VALENTIN BOUSSINESQ

Joseph Valentin Boussinesq, né à Saint-André-de-Sangonis (Hérault) le 13 mars 1842 et mort à Paris le 19 février 1929, est un hydraulicien et mathématicien français. Il est élu membre de la section de mécanique de l’Académie des sciences en 1886.

Après son baccalauréat ès sciences en 1860 à Montpellier (il y est l’élève d’Édouard Roche), il obtient, toujours à Montpellier, la licence ès sciences mathématiques en juillet 1861. Il est d’abord professeur de mathématiques aux collèges d’Agde (1862–1865), du Vigan (1865) et de Gap (1866 à 1872). Il prépare sa thèse à Gap sous la direction de Barré de Saint-Venant et obtient en 1867 le doctorat ès sciences devant la faculté des sciences de Paris ; sa thèse est intitulée « Étude sur la propagation de la chaleur dans les milieux homogènes ». Il reçoit en 1871 le prix Poncelet, décerné par l’Académie des sciences, pour l’ensemble de ses travaux.

Il est nommé en 1872 professeur de calcul différentiel et intégral à la faculté des sciences de Lille et enseigne à l’Institut industriel du Nord (École centrale de Lille) de 1872 à 1886 ; il y coopère avec Alfred-Aimé Flamant, lui aussi disciple de Barré de Saint-Venant, et avec Auguste Boulanger. En 1886 il est élu à l’Académie des sciences, membre de la section de mécanique.

Il obtient ensuite la chaire de mécanique de la Faculté des sciences de Paris, puis, en 1896, la chaire de physique mathématique, succédant à Henri Poincaré. En 1901, il est fait officier de la Légion d’honneur. Il prend sa retraite en 1918.

oseph Boussinesq est célèbre pour plusieurs avancées scientifiques en mathématiques, mécanique des fluides, mécanique des sols et génie civil.

Modélisation des ondes de surface en eau peu profonde : équation de Boussinesq et sa résolution
Modélisation des écoulements visqueux : Équation BBO (J.V. Boussinesq, A. B. Basset, C. W. Oseen) et sa résolution
Dynamique des fluides et hypothèse de Boussinesq pour la modélisation des turbulences
Méthode du potentiel pour résoudre un système d’équations linéaires à l’aide d’une convolution, avec applications en mécanique des milieux continus (fluides, élasticité)
Mécanique des sols, généralisation de la théorie des équilibres limites de poussée et de butée de Rankine et résolution du problème du tas de sable ; résolution du problème du poinçon dit problème de Boussinesq : « champ de contraintes dans un massif solide occupant un demi-espace bordé par une surface plane lorsqu’une masse de Dirac est appliquée en un point de la surface ».

Joseph Boussinesq a donné son nom à l’approximation de Boussinesq : « Dans la plupart des mouvements provoqués par la chaleur sur nos fluides pesants, les volumes ou les densités se conservent à très peu près, quoique la variation correspondante du poids de l’unité de volume soit justement la cause des phénomènes qu’il s’agit d’analyser. De là résulte la possibilité de négliger les variations de la densité, là où elles ne sont pas multipliées par la gravité g, tout en conservant, dans les calculs, leur produit par celle-ci. »

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HENRY PHILIBERT GASPARD DARCY

Henry Philibert Gaspard Darcy, né le 21 prairial an XI (10 juin 1803) à Dijon et mort le 2 janvier 1858 (à 54 ans) à Paris, est un hydraulicien français, ayant entre autres établi la loi de Darcy, et l’équation de Darcy-Weisbach.

Ingénieur général des ponts et chaussées, il est à l’origine de l’adduction d’eau (dérivation et distribution de sources d’eau potable) et du passage du chemin de fer à Dijon, contribuant grandement au développement de la ville.

Darcy est né le 10 juin 1803 à Dijon. Son prénom de naissance est Henry, que Darcy lui-même utilisait, bien que l’écriture francisée Henri apparaisse dans certaines sources comme les notices nécrologiques.

Après des études au collège royal de Dijon (aujourd’hui collège Marcelle-Pardé), il entre en 1821 à l’École polytechnique, puis en 1823 à l’École nationale des ponts et chaussées. Il est nommé en 1827 aspirant-ingénieur en Côte-d’Or.

Il épouse en 1828 Henriette Carey, jeune femme anglaise dont les parents sont originaires de Guernesey. Le couple n’a pas d’enfant.

Le 5 mars 1834, il adresse à Étienne Hernoux, maire de Dijon de 1830 à 1837 un « rapport à Monsieur le Maire de Dijon sur les moyens de fournir l’eau nécessaire à cette ville ». Son projet est de construire une conduite d’eau souterraine de 12 km de long, depuis la source du Rosoir dans le Val Suzon jusqu’à Dijon. Les travaux débutent en 1839. Il est nommé ingénieur en chef du département de la Côte-d’Or la même année. Les travaux sont achevés le 6 septembre 1840. Après 3 heures de parcours, 7 000 litres d’eau arrivent chaque minute dans le réservoir de la porte Guillaume (aujourd’hui jardin Darcy). Le 18 juillet, un jet d’eau de 9 mètres de haut jaillit du bassin de la place Saint-Pierre (aujourd’hui place du Président-Wilson). Cet approvisionnement en eau contribua grandement au développement de Dijon et à la santé de ses habitants. En 1847, l’eau courante arrive à tous les étages des immeubles de Dijon, faisant de celle-ci la deuxième ville d’Europe la mieux desservie après Rome.

Son nom est associé à l’histoire d’une des premières voies ferrées en France, le chemin de fer d’Épinac à Pont-d’Ouche, concédé en 1830. Darcy contribue également à l’arrivée du chemin de fer à Dijon, avec l’appui du maire de Dijon, Victor Dumay et du préfet de la Côte-d’Or, Achille Chaper³. En 1844, il dessine le tracé du chemin de fer Paris-Lyon via Dijon. On lui doit la création du tunnel de Blaisy-Bas, à proximité de Dijon.

En 1848, Darcy, jugé peu favorable au nouveau pouvoir, est muté d’office par le gouvernement provisoire à Bourges, au service du canal de Berry. Il n’y demeure que peu de temps car dès le 16 juin 1848, il est promu avec le titre d’ingénieur en chef-directeur à la tête du service des eaux et de la voirie de Paris. Au cours de son bref séjour à Bourges, il est amené à travailler au projet de canal de la Sauldre à travers la Sologne, réalisé à partir de l’été 1848.

En 1850, il est nommé inspecteur général de deuxième classe, mais doit demander une mise en disponibilité à la fin de l’année pour raison de santé.

En 1856, il publie son traité sur Les Fontaines publiques de la ville de Dijon, où apparaît la formule qui porte désormais son nom. Une unité de mesure en découle : un darcy correspond à la perméabilité d’un corps assimilé à un milieu continu et isotrope au travers duquel un fluide homogène de viscosité égale à celle de l’eau à 20 °C (une centipoise) s’y déplace à la vitesse de 1 cm/s sous l’influence d’un gradient de pression de 1 atm/cm.

Peu après sa mort en 1858, son nom est donné par la ville de Dijon à la place du Château-d’eau, qui devient place Darcy. En 1880, un jardin qui porte son nom sera construit sur le premier réservoir d’eau potable de Dijon.

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FAROUK EL-BAZ

Farouk El-Baz (en arabe : فاروق الباز), né le 2 janvier 1938 à Zagazig, dans le delta du Nil, est un scientifique égypto–américain. Il est directeur du centre pour la télédétection à l’université de Boston. Il a participé au programme Apollo, travaillant notamment sur les programmes de sélection des sites d’alunissage sur la Lune et sur l’entraînement des astronautes pour l’observation et la photographie lunaires.

Avec son baccalauréat en poche, il opte pour la géologie à l’université Ain Shams du Caire. Il est diplômé de la même université en 1958.

Il enseigne alors la géologie à l’université de Assiout entre 1958 et 1960 et il obtient en cette année une bourse pour étudier aux États-Unis. En 1961, il reçoit le degré de Master of Science (MS) en géologie de la Missouri School of Mines and Metallurgy. En 1964 il reçoit un PhD en géologie de la Missouri University of Science and Technology (Missouri) après avoir mené des recherches en 1962–1963 au MIT.

Aux États-Unis, il est embauché par la NASA pour participer à la mission Apollo entre 1967 et 1972 ; une des lacunes de Farouk concernait son ignorance sur la géologie lunaire. Il consacra alors trois mois à la bibliothèque de la NASA pour y étudier la structure lunaire et réussit à dresser la première carte de la lune et y identifia seize sites d’atterrissage potentiels. Il cumula alors les postes de Secrétaire du Comité de choix d’emplacement d’atterrissage pour les missions d’Apollo vers la lune (Secretary of the Landing Site Selection Committee for the Apollo missions to the Moon), d’investigateur principal des observations et de la photographie visuelles, et de président du groupe de formation des astronautes. Ses capacités d’enseignement exceptionnelles ont été confirmées par les astronautes d’Apollo. Pendant la mission d’Apollo 15, en orbite autour de la Lune, Alfred Worden dit : « Après la formation du « Roi » [surnom de Farouk], j’ai l’impression d’être déjà venu ici. » (« After the King’s training, I feel like I’ve been here before »). Pendant les années du programme Apollo, le Dr. El-Baz a rejoint d’autres fonctionnaires de la NASA dans le comité de briefing concernant les résultats des missions lunaires.

Quand le programme Apollo prend fin en 1972, il rejoint Smithsonian Institution à Washington pour établir et diriger le Center for Earth and Planetary Studies. Il est élu également membre du Lunar Nomenclature Task Group of the International Astronomical Union. En 1973, la NASA le choisit comme l’investigateur principal des observations de la terre et la photographie expérimentale sur le projet d’essai d’Apollo-Soyouz (ASTP).

En 1986, le Dr El-Baz rejoint l’université de Boston comme directeur du centre pour que la télédétection favorise l’utilisation de la technologie de l’espace dans les domaines de l’archéologie, de la géographie et de la géologie. Sous sa conduite, ce centre deviendra une force principale dans les applications de la technologie de télédétection aux environnements autour du monde. En 1997, la NASA le choisit comme « centre de l’excellence dans la télédétection ».

Aujourd’hui, Farouk El-Baz est reconnu pour être l’un des pionniers de l’emploi de la technologie spatiale dans l’exploration des eaux. En 1999, la Société géologique américaine lui attribuera une subvention annuelle pour soutenir ses recherches dans le désert et les régions arides. Il soutient l’utilisation des satellites pour explorer les eaux souterraines dans les zones sahariennes. Dans cette perspective, il a également dirigé un programme visant à cartographier les eaux souterraines d’Arabie Saoudite.

En 1989 il sera fait docteur honoris causa de l’université New England College, Henniker, NH. Il recevra également un Professional Degree de la Missouri University of Science and Technology en 2002, un doctorat honorifique de la Mansoura University (Égypte) en 2003, un doctorat de l’université américaine du Caire en 2004, et un doctorat honorifique en ingénierie de Missouri University of Science and Technology en 2004.

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ANDRE MICHARD

Le Professeur André Michard, l’un des pionniers de la Géologie du Maroc. Université Paris-Sud 11 | Paris 11 · Départment Sciences de la Terre. Il a dérigé les thèses suivantes:

La tectonique panafricaine et varisque de l’anti-atlas dans le massif du kerdous (maroc) – Bernard Hassenforder (1987, Strasbourg 1, Terre, océan, espace)
La tectonique hercynienne dans l’est du maroc – Christian Hoepffner (1987, Université Louis Pasteur (Strasbourg), Terre, océan, espace)
La plateforme ordovicienne du Maroc : Dynamique des ensembles sedimentaires – Naïma Hamoumi (1988, Université Louis Pasteur (Strasbourg), Sciences de la vie et de la Terre)
Tectonique de la remontee du manteau : les peridotites des beni bousera et leur enveloppe metamorphique, rif interne, maroc – Omar Saddiqi (1988, Strasbourg 1, Terre, océan, espace).

Ses publications: