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Digeste de la construction au Canada, 1972-09
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Géologie urbaine
Digeste de la Construction au Canada
Division des recherches en construction, Conseil national de
recherches Canada
CBD 113F
Géologie urbaine
Publié à l'origine en septembre 1972 R.F. Legget
Veuillez noter
Cette publication fait partie d'une série qui a cessé de paraître et qui est archivée en tant que référence historique. Pour savoir si l'information contenue est toujours applicable aux pratiques de construction actuelles, les lecteurs doivent prendre conseil auprès d'experts techniques et juridiques.
On n'associe pas habituellement le nom de "Napoléon" à la construction. Pourtant, le Paris magnifique et moderne doit beaucoup à son Empereur qui, par décret mit un terme à l'exploitation des carrières qui se poursuivait sous les rues de Paris depuis l'époque des Romains. Une grande partie de la pierre calcaire utilisée pour les travaux de construction jusqu'au début du dix-neuvième siècle à Paris, et le plâtre nécessaire à la finition des parois intérieures provenait des couches horizontales de roc du sous-sol de la ville. On élevait la pierre calcaire extraite au niveau de la rue par des puits verticaux. A cette époque, l'acheminement par voie de terre à l'extérieur de la ville était si difficile qu'il était presque impossible de transporter des matériaux sur de grandes distances.
Lorsque Napoléon fit cesser les excavations, des effondrements à la surface avaient déjà causé des ennuis. La surface totale occupée par les tunnels représentent déjà 10 pour cent de la superficie de la région parisienne. Lorsque ceux-ci se trouvaient à une faible profondeur, ils représentaient un danger évident pour les constructions à venir, de sorte qu'on s'est vu dans l'obligation de mettre sur pied un organisme spécial pour faire un relevé précis des tunnels. On a alors préparé des cartes de géologie urbaine, considérées parmi les plus anciennes qui représentent la géologie du terrain sous les rues de la ville et on y a indiqué les résultats. Ces cartes sont bien faites et sont soigneusement mises à jour. Tous les travaux d'excavation ou de fondation à Paris doivent encore être rapportés à l'Inspection Générale des Carrières de la Seine, qui assure également l'entretien des vieilles constructions souterraines, parmi lesquelles on compte les sinistres catacombes de Paris.
Il n'y a probablement pas d'autre ville au monde qui se voit dans l'obligation de contrôler ses bâtiments, en raison d'un tel danger souterrain inhabituel, mais d'autres grandes villes ont aussi des problèmes géologiques qui compliquent la construction locale. Combien de personnes ont visité Mexico et se sont rendu compte que le centre de la ville s'est affaissé de plus de 25 pieds depuis 19009 Le Palais des Beaux-Arts, construit en 1904, s'est affaissé de plus de 10 pieds. On rapporte que son architecte, mis en garde contre un affaissement possible, déclara: "Si la structure plaît à la vue, elle est bonne en soi," et refusa d'arrêter les travaux lorsque le tassement s'est manifesté au cours des premiers stades de la construction.
Dans la magnifique ancienne ville de Prague en Tchécoslovaquie c'est l'inverse qui se produit. Une grande partie de la surface du terrain se trouve au-dessus du niveau original du sol, en raison de l'accumulation de débris de maçonnerie et autres provenant de bâtiments démolis depuis longtemps. Une de ses églises les plus célèbres se trouve tellement en-dessous du niveau actuel du sol qu'il faut descendre un escalier pour y entrer. Cependant, on peut obtenir aujourd'hui des renseignements précis sur les conditions du sous-sol de Prague, de façon qu'il est possible de construire en pleine connaissance de cause.
Au tournant du siècle, la nécessité de cartes de géologie urbaine a été reconnue au Canada par les autorités et probablement bien avant cela par des particuliers. Dans un document présenté devant la Société Royale du Canada en 1900, Monsieur H. M. Ami déclarait: "Les grande villes de notre Dominion, de même que celles des autres pays, sont des centres de travaux et de recherche dans les domaines de la science et du commerce . . . Ce que la sonde traverse, dans n'importe quel de nos grands centres d'activités présente non seulement un intérêt scientifique mais aussi un intérêt économique." Il poursuivit en donnant un résumé historique de la géologie urbaine de St-Jean, Montréal, Ottawa, Québec et Toronto, il y a de cela presque soixante-dix ans.
Toutes les cités et les villes devraient être en possession des renseignements précis sur le sol sur lequel elles sont bâties. Ceux-ci doivent être mis à la disposition du public. Malgré que la propriété privée du sol soit très répandue ces renseignements sont essentiels pour la sécurité du public et à cet égard la propriété privée ne peut être proprement considérée comme telle. Aucun plan d'urbanisme digne de ce nom ne peut être mené à bien sans qu'on prenne en considération la géologie locale. La géologie non seulement détermine les caractéristiques physiographiques naturelles qui pourraient être modifiées dans la structuration d'un plan directeur, mais encore elle influence le réseau du drainage naturel, les types de matériaux à excaver et le type de construction approprié à un emplacement donné.
C'est le but du présent Digest de rendre les architectes et les planificateurs, de même que les ingénieurs et les responsables de la construction conscients de l'importance que présente la géologie urbaine dans l'exercice de leur profession. Il est évident que la conception des fondations de bâtiments importants tombe habituellement dans le domaine de l'ingénieur spécialiste, mais l'architecte doit au moins avoir une idée générale des conditions du sol de la région (au départ il doit se rendre compte si c'est du sol meuble ou du roc solide) pour la planification préliminaire et pour les discussions subséquentes avec les ingénieurs. De même dans les projets de nouveaux développements il ne suffit pas d'élaborer des plans à deux dimensions de la région. Il faut, surtout au début, prendre en considération le caractère tridimensionnel du terrain à l'étude.
La géologie de n'importe quelle région qu'elle englobe un certain nombre de pâtés de maisons ou qu'il s'agisse d'un nouveau lotissement municipal en vue de construction, est de toute évidence un concept tri-dimensionnel. Les caractéristiques du sol varient dans les trois dimensions et l'étude doit porter sur une profondeur bien au-delà de celle où les charges provenant de la surface ont des répercussions appréciables. Cet arrangement structural d'un "Pâté de terrain" (et le terme "pâté" est singulièrement approprié), ne doit pas être considéré isolément, parce que c'est une partie intégrante de la géologie de la région environnante. L'étude détaillée des emplacements de bâtiments spécifiques ou des régions de planification sera exécutée plus efficacement et d'une façon plus économique si l'on possède une connaissance générale de la géologie locale.
On pourrait penser qu'il suffit de procéder uniquement aux quelques sondages nécessaires aux emplacements de bâtiments à ériger qui justifient une telle dépense. Ceci peut toutefois être une façon limitée et même inutile de déterminer les conditions locales du sous-sol. Chaque ville importante devrait avoir, à la disposition du public, une collection de tous les résultats de sondages, en relation avec la géologie locale. On peut affirmer sans se tromper qu'une telle compilation de renseignements relatifs au sous-sol rendra beaucoup plus de service que la somme des résultats individuels, quelles que soient l'importance et l'utilité des données de sondages isolés.
La géologie urbaine a ainsi une double importance pour tous ceux qui s'intéressent à la construction. D'une part, elle constitue une source utile et souvent inestimable de renseignement pour certains projets spécifiques; d'autre part, le dossier s'enrichirait si tous ceux qui découvrent des renseignements supplémentaires les versaient au dossier commun. En encourageant l'élaboration de tels registres où ils n'existent pas encore, on rendra possible un service plus complet.
Dossiers Géologiques Urbains
Il y a un parallèle intéressant à ce procédé souhaitable. C'est la pratique générale et louable de centralisation des dossiers de tous les services souterrains comme les conduites d'eau, de gaz, les câbles de téléphone et d'électricité sous les rues des cités. Plusieurs cités possèdent aujourd'hui des systèmes excellents et souvent assez complets pour la compilation de ce type d'informations sur le sous-sol. Celles-ci généralement disponibles au bureau de l'ingénieur de la ville où les personnes intéressées peuvent les consulter.
Le besoin de tels registres s'est fait sentir parce qu'une coordination des différents services urbains souterrains des villes s'imposait. C'est généralement un comité de représentants de plusieurs organismes des services locaux qui est responsable de la mise à jour continue de ces données vitales. Il faudrait procéder de la même façon dans le cas de géologie urbaine dans toutes les villes du Canada et mettre les données sur le sous-sol soigneusement mises à jour, à la disposition du public. Certaines villes ont déjà entrepris ce travail, mais toutes les personnes intéressées au domaine de la construction, les architectes, les ingénieurs et les entrepreneurs, devront y apporter leur appui afin de s'assurer que les ingénieurs municipaux et leur personnel ont toutes les facilités pour la préparation et la mise à jour régulière de ces données vitales. La Situation Actuelle
Pour déterminer la structure générale de la géologie locale, il faut tout d'abord s'adresser au bureau de l'ingénieur de la ville, On peut souvent obtenir des renseignements supplémentaires dans les grandes villes en s'adressant au département de géologie de l'université locale. On peut aussi se renseigner auprès du Ministère des mines de la province appropriée, ou à la Commission Géologique du Canada sur la disponibilité de cartes géologiques de la région à l'étude et de rapports géologiques.
Certaines villes canadiennes peuvent déjà mettre à la disposition du publie des renseignements supplémentaires généralement élaborés par les efforts de collaboration de personnes intéressées. Le texte qui suit en donne une liste partielle, qui ne doit être considérée qu'à titre 'd'indication. Dans d'autres villes, l'ingénieur de la place peut renseigner sur l'existence d'autres sources d'information également utiles.
Montréal
En collaboration avec la Commission Géologique du Canada, la Ville de Montréal a publié un rapport détaillé de la géologie locale (par V. K. Prest et J. Hode Keyser). Les cartes géologiques qui l'accompagnent sont tenues à jour comme on le suggère ici. Le Service de l'Habitation et de l'Urbanisme a publié en plus un guide d'urbanisme et de développement régional qui est un modèle de ce genre.
Toronto
La construction du premier métro au Canada, commençant en 1944, a mené à la première compilation de données sur les forages locaux.
Vancouver
Le personnel local de la Commission Géologique étudie déjà la géologie de la région depuis un certain nombre d'années; les résultats ont été enregistrés dans une série d'études remarquables du Dr J. E. Armstrong.
Winnipeg
préparé un rapport sur la géologie locale en 1927. Des études plus récentes ont été poursuivies par le Département de Géologie de l'Université du Manitoba.
Ottawa
Stimulée par une première tentative d'un ingénieur conseil local, la Commission géologique du Canada de concert avec le Comité conjoint sur la Recherche géotechnique du NRC, a publié des cartes montrant les profondeurs du mort-terrain dans la cité.
Edmonton
Le Conseil de Recherche de l'Alberta a publié un rapport que présente des données de forages et d'essais exécutés sur des échantillons de sol, de même que des profils géologiques du centre ville.
Utilisation des Données sur la Nature du Sous-sol
Une fois qu'un architecte ou qu'un urbaniste s'est servi des informations sur la géologie locale disponible au public, il appréciera aisément la valeur de chaque contribution à la mise en commun des données. C'est de toute évidence le devoir de chaque professionnel de contribuer à cette accumulation de données. Même, s'il n'y a pas d'obligation légale, telle qu'il en existe dans un bon nombre de villes partout dans le monde, des copies de tous les comptes rendus de forages et de profils d'excavation devraient être volontairement confiées par les ingénieurs et les architectes responsables à la garde des services techniques municipaux. Si le bureau de l'ingénieur de la ville n'est pas équipé pour recevoir, emmagasiner et compiler de telles données sur la nature du sous-sol, les spécialistes peuvent apporter leur appui en organisant la publicité et en réunissant les fonds nécessaires pour cette importante cause publique.
Bien que le but premier de la collection des informations sur la géologie urbaine locale à l'intention du public soit strictement utilitaire, et bien que le travail et les dépenses encourues puissent être pleinement justifiés du point de vue économique, la science de la géologie peut aussi en bénéficier. De nouvelles excavations et des forages effectués dans les centres-villes mettront souvent à jour des informations géologiques qui n'avaient pas encore été enregistrées, et qui sont parfois très précieuses. L'excavation du tunnel de la première partie du métro de Toronto, par exemple, a révélé des informations scientifiques uniques sur les "lits interglaciaires" de sol déposés sous les conditions tropiques entre les périodes glaciaires. Les données scientifiques ont été enrichies par des études basées sur les informations obtenues à la suite de ces travaux. Des excavations en vue de la construction du nouvel Hôtel de Ville de Hamilton ont mis à jour des conditions géologiques qui ont permis d'estimer à nouveau l'âge du lac Ontario, travail qui est en préparation et qui sera publié plus tard. Il serait donc normal que le département de géologie de chaque université canadienne soit vivement intéressé à la géologie urbaine locale. C'est pourquoi ces départements doivent être mis au courant du commencement de tout nouveau projet, pour permettre a son personnel d'étudier les nouveaux profils géologiques mis à jour par les excavations.
Organisation Idéale
Plusieurs villes canadiennes ont déjà commencé à mettre au point des dossiers géologiques indispensables utiles au public. Mais il reste encore beaucoup à faire et le besoin se fait sentir tous les jours, à mesure que l'urbanisation du Canada poursuit rapidement sa marche. Les ingénieurs municipaux auront besoin de tout l'encouragement possible de la part des architectes, des planificateurs, des ingénieurs et des entrepreneurs, tout spécialement pour rassembler les fonds nécessaires à l'acquisition d'un personnel supplémentaire qui serait nécessaire dans les villes plus importantes. Il peut, par conséquent, être utile d'expliquer l'organisation idéale qui pourrait s'avérer avantageuse du point de vue économique, à toutes les cités et villes du Canada.
Chaque bureau d'ingénieur de la ville doit avoir une série de cartes topographiques de la ville, fréquemment complétées aujourd'hui par des collections de photographies aériennes. Des cartes à petite échelle montreront la topographie générale; des cartes à grande échelle les contraintes légales touchant la construction. De même, dans toutes les villes, le bureau de
l'ingénieur (ou un bureau connexe), devrait avoir une série de cartes à grande échelle et des registres écrits, montrant avec la plus grande précision possible l'emplacement de tout service souterrain dans la région urbaine.
Également, une série de cartes à petite échelle devrait être disponible dans le même bureau décrivant la configuration générale de la géologie locale sous son double aspect: la roche de fond et les dépôts de sol en surface. Des cartes à grande échelle devraient inclure des informations détaillées de tous les sondages dans la région urbaine, les compte-rendus correspondants de toutes les excavations, et les détails des niveaux d'eau observés dans les puits au cours des sondages et excavations. Des copies des rapports d'essais sur les échantillons de sol obtenus dans l'exploration des sites et des constatations écrites des autres aspects des conditions souterraines devraient accompagner les cartes. Certaines villes ont même pris des dispositions pour exposer des carottes typiques des rocs de la région, obtenus au cours des sondages afin de permettre aux personnes intéressées de les étudier.
On doit aussi déposer des copies des compte-rendus de tous les nouveaux sondages chez l'ingénieur de la ville, après qu'elles aient servi leurs fins immédiates, de même que les données des conditions géologiques révélées par toutes les nouvelles excavations. La mise de ces dossiers à la portée du public doit se faire à présent par la persuasion et l'entente mutuelle. Il n'y a pas encore au Canada d'exigence légale qui oblige à le faire comme c'est le cas dans certaines provinces, par exemple avec les données des forages effectués pour la prospection du pétrole et du gaz naturel. Étant donné que chaque nouveau résultat est reporté sur une carte globale, la connaissance de la géologie locale deviendra plus précise et plus significative. Les cartes prendront plus de valeur à mesure qu'elles deviendront plus précises.
L'économie, réalisée par la réduction du nombre de trous de forage nécessaires pour donner des informations précises sur un seul site important peut aisément compenser une grande partie du coût annuel pour tenir et mettre à jour le dossier de géologie urbaine. De plus, de telles informations donneront un degré raisonnable de certitude quant aux conditions du sous-sol suggérées par les nouveaux trous de forage, au profit immédiat des propriétaires, des architectes, des ingénieurs et des entrepreneurs, et au profit de la ville elle-même. Les économies qu'on peut réaliser en utilisant cette information dans l'exécution des excavations pour conduites d'eau et tranchées d'égouts, construction de routes et de ponts peuvent très rapidement compenser le coût relativement faible de la tenue d'un dossier sur la géologie urbaine locale.
