projet de pnm iso norme marocaine ic 201

ICS : 93.020

Cette norme annule et remplace la norme NM 13.1.140 homologuée en

Correspondance

La présente norme est une reprise intégrale de la norme ISO 14689 : 2017.

Droits d'auteurDroit de reproduction réservés sauf prescription différente aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé électronique ou mécanique y compris la photocopie et les microfilms sans accord formel. Ce document est à usage exclusif et non collectif des clients de l'IMANOR, Toute mise en réseau, reproduction et rediffusion, sous quelque forme que ce soit, même partielle, sont strictement interdites.

© IMANOR 2019 – Tous droits réservésInstitut Marocain de Normalisation (IMANOR) Angle Avenue Kamal Zebdi et Rue Dadi Secteur 21 Hay Riad - Rabat Tél : 05 37 57 19 48/49/51/52 - Fax : 05 37 71 17 73 Email : [email protected]

PNM ISO 14689 IC 13.1.140

2019

Norme Marocaine homologuée

Par décision du Directeur de l’Institut Marocain de Normalisation N° , publiée au B.O N°

Projet de Norme Marocaine

Reconnaissance et essais géotechniques Identification, description et classification des roches

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PNM ISO 14689 : 2019

Avant-Propos National

L’Institut Marocain de Normalisation (IMANOR) est l’Organisme National de Normalisation. Il a été créé

par la Loi N° 12-06 relative à la normalisation, à la certification et à l’accréditation sous forme d’un

Etablissement Public sous tutelle du Ministère chargé de l’Industrie et du Commerce.

Les normes marocaines sont élaborées et homologuées conformément aux dispositions de la Loi N° 12- 06 susmentionnée.

La présente norme marocaine NM ISO 14689 a été examinée et adoptée par la Commission de Normalisation des travaux géotechniques (102).

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Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................ivIntroduction ..................................................................................................................................................................................................................................v1 Domaine d'application ................................................................................................................................................................................... 12 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 13 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 14 Dénomination et description des roches .................................................................................................................................... 3

4.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 34.2 Identification des roches ................................................................................................................................................................ 34.3 Formation géologique et âge ....................................................................................................................................................... 4

5 Description du matériau rocheux ....................................................................................................................................................... 45.1 Couleur ........................................................................................................................................................................................................... 45.2 Granularité (dimension des grains) ...................................................................................................................................... 55.3 Résistance à la compression uniaxiale ............................................................................................................................... 55.4 Effets de l’altération et du remaniement .......................................................................................................................... 65.5 Teneur en carbonates ........................................................................................................................................................................ 75.6 Dégradation du matériau rocheux ......................................................................................................................................... 7

6 Description du massif rocheux .............................................................................................................................................................. 86.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 86.2 Types de roches ...................................................................................................................................................................................... 86.3 Structure et stratification............................................................................................................................................................... 86.4 Discontinuités .......................................................................................................................................................................................... 9

6.4.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 96.4.2 Mesurage de l’orientation des discontinuités ......................................................................................... 96.4.3 Espacement des discontinuités ........................................................................................................................ 106.4.4 Formes des blocs rocheux en trois dimensions .................................................................................116.4.5 Persistance des discontinuités .......................................................................................................................... 126.4.6 Rugosité ................................................................................................................................................................................ 126.4.7 Ouverture ............................................................................................................................................................................ 136.4.8 Remplissage ...................................................................................................................................................................... 146.4.9 Écoulement ........................................................................................................................................................................ 146.4.10 Familles de joints ..........................................................................................................................................................14

6.5 Altération du massif rocheux................................................................................................................................................... 147 Indices de fracturation dans les carottes .................................................................................................................................158 Classification du massif rocheux ......................................................................................................................................................169 Rapport d'essai ...................................................................................................................................................................................................17Annexe A (informative) Aide à la dénomination des roches pour les projets géotechniques

basée sur des caractères géologiques .........................................................................................................................................18Annexe B (informative) Classification de l’altération des roches (matériau et massif rocheux) .......19Annexe C (informative) Description des discontinuités en trois dimensions ........................................................21Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................23

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Sommaire Page

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Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www .iso .org/directives).

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues (voir www .iso .org/brevets).

Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour information à l'intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.

Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, aussi bien que pour des informations au sujet de l'adhésion de l'ISO aux principes de l'OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC) voir le lien suivant: Avant-propos — Informations supplémentaires.

Le comité chargé de l'élaboration du présent document est l'ISO/TC182, Géotechnique.

Cette première édition annule et remplace ISO 14689-1:2003, qui a fait l'objet d'une révision technique.

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Introduction

Ce document fournit des détails sur les procédures à suivre dans l'identification et la description des roches en ce qui concerne leur aptitude pour les projets d'ingénierie géotechnique. Cela comprend la description des caractéristiques du matériau et du massif rocheux en terme de stratification et discontinuités.

Le niveau de précision dans une description dépendra des caractéristiques de la roche, de la taille et de la qualité de l’affleurement ou de l'échantillon de roche, et des besoins propres au projet. Il convient que la personne effectuant l'identification et la description de terrain possède les qualifications requises pour faire une description correcte et appropriée, et soit expérimentée dans les formations géologiques rencontrées lors de la reconnaissance.

La pratique dans l'identification et la description des roches varie d'un pays à l'autre, du fait notamment des différences significatives de géologie. En outre, la qualité des échantillons disponibles pour la description varie en fonction des méthodes d’investigations utilisées, celles-ci ayant été développées en réponse aux divers terrains rencontrés.

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Reconnaissance et essais géotechniques — Identification, description et classification des roches

1 Domaine d'application

Ce document spécifie les règles pour l'identification et la description du matériau et du massif rocheux sur la base de la composition minéralogique, des aspects génétiques, de la structure, de la taille des grains, des discontinuités et d'autres paramètres. Il fournit également des règles pour la description d'autres caractéristiques aussi bien que pour leur désignation.

Ce document s'applique à la description des roches pour la géotechnique et la géologie appliquée dans le génie civil. La description est effectuée sur des carottes et d'autres échantillons de roche et sur des affleurements rocheux.

Les systèmes de classification des massifs rocheux utilisant un ou plusieurs paramètres descriptifs permettant d’apprécier le comportement du massif rocheux sont hors du domaine d’application de ce document (voir Bibliographie).

NOTE L'identification et la classification des sols pour les projets d’ingénierie sont couvertes par l’ISO 14688-1 et ISO 14688-2. L'identification et la description des matériaux intermédiaires entre le sol et les roches sont effectuées suivant les procédures les plus adaptées parmi celles de ce présent document, de l’ISO 14688-2 et de l’ISO 14689-1.

2 Références normatives

Les documents de référence suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent document et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).

ISO 14688-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Identification et classification des sols — Partie 1: Identification et description

ISO 14688-2, Reconnaissance et essais géotechniques — Identification et classification des sols — Partie 2: Principes pour une classification

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.

L'ISO et le IEC maintiennent les bases de données terminologiques à l'usage de la normalisation aux adresses suivantes:

— Plate-forme en ligne de lecture rapide de l'ISO: www .iso .org/obp

— IEC Electropedia: www .electropedia .org

3.1discontinuitérupture dans le matériau rocheux (3.7) qui est ouverte ou peut être ouverte sous une augmentation ou une diminution des contraintes engendrées par les travaux d’ingénierie

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3.2croûtezone cimentée apparaissant au sein d’une roche (3.5) ou d’un sol altéré formée par la mobilisation et le dépôt de minéraux du fait d’un processus pédogénique ou d’évaporation

3.3structurationorientation préférentielle ou disposition spatiale des constituants (grains, cristaux et matrice) dans la roche (3.5)

Note 1 à l'article: Pour les roches sédimentaires, la structuration est l’orientation (ou son absence) dans l’espace des constituants de la roche. Le terme est utilisé pour les roches magmatiques ou autres roches cristallines pour décrire les figures produites par des dispositions non uniformes des constituants.

3.4foliationdispositions planes de constituants tels que les cristaux dans tout type de roche (3.5), spécialement pour la structure (3.11) parallèle qui résulte de l’aplatissement, de la ségrégation et d’autres processus survenus aux grains d’une roche métamorphique

Note 1 à l'article: La structure plane originale peut être perturbée par des plissements ou la formation de failles au cours des processus ultérieurs.

3.5rocheassemblage ou agrégat naturel de grains minéraux, de cristaux ou de particules à base de minéraux compactes, cimentés ou agglomérés entre eux et qui ne peut pas être désagrégé à la main sous l’eau

Note 1 à l'article: les roches sont généralement plus résistantes que les sols.

3.6massif rocheuxroche (3.5) comprenant le matériau intact avec les discontinuités et les zones d’altération

3.7matériau rocheuxroche (3.5) intacte entre les discontinuités

3.8matrice rocheusepartie massive d’un matériau rocheux (3.7) contenant de plus grands cristaux, des grains minéraux ou des particules de roche (3.5)

3.9type de rocheagrégat naturel d’un ou plusieurs minéraux ou fragments de roche (3.5) définie par sa composition pétrographique, la dimension prédominante de ses grains, sa structure (3.11), sa texture (3.12) et son origine génétique

EXEMPLE Des exemples courants sont donnés dans le Tableau A.1.

3.10carotte solidecarotte ayant au moins un diamètre entier non interrompu par des discontinuités naturelles, mais pas nécessairement une circonférence complète, couramment mesuré le long de l’axe de la carotte ou d’une autre ligne d’analyse

3.11structurefigures de sédimentation, plis, failles et discontinuités dans des massifs rocheux (3.6) qui divisent la masse en compartiments individuels ou blocs de roche (3.5)

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3.12texturedimension, forme et disposition des grains ou cristaux constituant une roche (3.5)

3.13densité volumique des jointsJvnombre de discontinuités (joints) dans un volume d’1 m3 de massif rocheux (3.6) où Jv=1/S1 + 1/S2 + 1/S3

Note 1 à l'article: S1, S2 et S3 correspondent aux espacements (en mètres) entre les discontinuités (3.1) suivant chaque direction

4 Dénomination et description des roches

4.1 Généralités

Les roches devront être identifiées, décrites et classifiées selon ce document. L'identification et la description des sols et la classification des sols seront effectuées respectivement selon l’ISO 14688-1 et l’ISO 14688-2.

L'identification et la description des roches sont subdivisées en actions suivantes: (i) identification (dénomination) de la roche (4.2), (ii) description du matériau rocheux (chapitre 5) et (iii) description des caractéristiques du massif rocheux (chapitre 6).

Des conseils sur plusieurs aspects de l'identification et de la description des roches sont donnés dans les méthodes suggérées par l’ISRM[7][8] qui peuvent être utilement suivies.

4.2 Identification des roches

L’identification des types de roche doit se baser sur la détermination des éléments suivants:

a) la genèse (le mode de formation):

— sédimentaire: clastique, chimique, organique;

— métamorphique;

— magmatique: plutonique, volcanique;

— croûtes

b) la structure:

— stratifiée, foliée ou massive (sans discontinuités);

— isotropie ou anisotropie de la roche;

c) la dimension des grains:

— les termes descriptifs (pour des dimensions variées) sont donnés dans le Tableau A.1, en corrélation avec les types de roche;

d) la composition minéralogique:

— quartz, feldspaths et minéraux silicatés associés;

— minéraux de couleur foncée (par exemple la biotite, l’amphibole, le pyroxène);

— minéraux argileux;

— minéraux carbonatés (par exemple la calcite et la dolomite);


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— oxydes (par exemple la magnétite)

— matériaux amorphes siliceux (par exemple le verre);

— matériaux carbonés (par exemple la houille et le graphite);

— sels [par exemple l’halite (sel gemme), le gypse];

— minéraux gonflants (par exemple l’anhydrite et les minéraux argileux);

— sulfures (par exemple la pyrite);

e) la porosité:

— vides primaires (par exemple des bulles de gaz dans les roches volcaniques);

— vides secondaires (par exemple des vides de dissolution).

NOTE La dénomination lithologique des roches est nécessaire pour apprécier la structure géologique d’une zone, pour corréler des profils géologiques observés dans les trous de forage ou pour distinguer des blocs du socle rocheux. Elle est également importante lorsque la roche est utilisée en construction. Les caractéristiques géotechniques peuvent être seulement partiellement supposées à partir de la dénomination du type de roche.

Les noms des types de roches les plus courants sont donnés dans le Tableau A.1 qui présente une aide à la dénomination des roches à des fins géotechniques.

Des noms de roche sont donnés à des combinaisons particulières de caractéristiques et une dénomination correcte nécessite la reconnaissance des qualités listées. La roche doit être correctement dénommée en ayant recours à la géologie.

Les cartes géologiques et autres documents relatifs au projet selon les cas doivent être utilisés pour la dénomination des roches.

4.3 Formation géologique et âge

L'identification de la roche devrait comprendre, dans la mesure du possible et en considérant toutes les informations disponibles, la formation géologique qui englobe la roche et son âge. La formation géologique est généralement renseignée après le nom de la roche, entre parenthèses et en majuscules.

La connaissance de la formation géologique peut fournir des informations utiles au sujet de la roche et de l'interpolation entre les forages, afin de placer une roche stratigraphiquement et comprendre la géologie générale.

Si la détermination de l'âge est vraisemblablement d'importance, il convient de nommer des experts pour effectuer la détermination en utilisant des méthodologies appropriées de datation.

5 Description du matériau rocheux

5.1 Couleur

La couleur du matériau rocheux doit être décrite en utilisant le système simple donné dans le Tableau 1 afin de limiter le caractère subjectif de la description. Un terme est choisi dans chaque colonne et combiné pour exprimer la couleur. Les couleurs supplémentaires à celles données dans le Tableau 1 ne sauraient être appropriées.

Voici des exemples de combinaison de couleurs: jaune, brun jaunâtre clair, brun rougeâtre. Si nécessaire, les différences de couleur peuvent être accentuées séparément en utilisant des termes tels que tacheté, moucheté, bigarré, zoné; par exemple: brun jaunâtre clair tacheté de brun foncé.

Une palette de couleur est d’une aide utile, particulièrement pour obtenir une homogénéité de description entre différentes personnes et dans différentes conditions de lumière. Les meilleures


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conditions de lumière se trouvent en extérieur ou à proximité d’une fenêtre par temps nuageux et clair; il convient d’apporter une attention particulière en cas de description sous des éclairages fluorescents, qui donnent le plus souvent une teinte jaune à la lumière. Il convient d’éclairer les zones à décrire avec un éclairage «bleu» ou «lumière du jour» tel que CIE D65 (qui représente la lumière du jour à midi, 6 500 K) ou CIE C (qui représente la lumière du jour moyenne du Nord, 6 774 K).

Si le nuancier dispose des codes couleurs, comme pour la teinte, la valeur et la nuance, alors ces codes devraient être inclus dans la description.

Tableau 1 — Termes relatifs à la teinte, à la nuance et à l’intensité pour la description des couleurs

TeinteTerme principal

NuanceTerme qualificatif

IntensitéTerme qualificatif secondaire

RougeRose

OrangeJauneCrèmeBrunVertBleu

BlancGrisNoir

RougeâtreRosâtre

OrangeâtreJaunâtreBrunâtreVerdâtreBleuâtreGrisâtre

Clair-

Foncé

5.2 Granularité (dimension des grains)

Il convient de décrire la granularité de la roche en utilisant le schéma descriptif donné au Tableau A.1. La granularité fait référence à la dimension moyenne des cristaux, des fragments minéraux ou rocheux prédominants constituant la roche. Une estimation à l’œil nu de la dimension suffit généralement. Une loupe peut aider à l’évaluation des roches amorphes ou à grain fin, mais des descriptions séparées des grains ou des cristaux et de la matrice peuvent être appropriées.

La dimension des particules, le degré de cimentation et la composition minéralogique de la matrice devront être déterminés. Il convient de décrire la composition minéralogique en utilisant les termes donnés dans le Tableau A.1 (siliceux, carbonate, carboné, etc.) mais cela peut être amplifiée avec des termes géologiques standard tels que ferrugineuse, argileuse (contenant des minéraux d'argile), quartzeux et d'autres.

5.3 Résistance à la compression uniaxiale

La résistance du matériau rocheux à la compression uniaxiale peut être estimée conformément au Tableau 2.


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Tableau 2 — Résistance à la compression uniaxiale

Terme Identification par un essai à la main

Résistance à la compression

uniaxialeMPa

Extrêmement faible

Rayé avec l’ongle du pouce; des morceaux de la taille de la grave peuvent être brisés entre un doigt et le pouce.

0,6 à 1

Très faible Rayé avec l’ongle du pouce; des morceaux peuvent être brisés par une forte pression de la main; peut être facilement pelé avec un canif; s’émiette sous un coup ferme porté avec la pointe un marteau de géologue.

1 à 5

Faible De fines plaques, des coins ou des arêtes peuvent être détachées par pression de la main; peut être pelé avec un canif avec difficulté; facile-ment rayé avec un canif; indentations superficielles faites par un coup ferme porté avec la pointe d’un marteau de géologue.

5 à 12,5

Modérément faible

De fines plaques, des coins ou des arêtes peuvent être détachées par pression de la main; peut être pelé avec un canif avec difficulté; l’échan-tillon tenu en main peut être brisé avec un seul coup ferme porté avec un marteau de géologue.

12,5 à 25

Modérément forte

Ne peut être gratté ou pelé avec un canif; l’échantillon posé sur une surface solide peut être brisé avec un seul coup ferme porté avec un marteau de géologue.

25 à 50

Forte Plus d’un coup de marteau de géologue est nécessaire pour briser l’échantillon.

50 à 100

Très forte Plusieurs coups de marteau de géologue sont nécessaires pour briser l’échantillon.

100 à 250

Extrêmement forte

Un marteau de géologue ne peut détacher que des morceaux de l’échantillon.

supérieure à 250

Les matériaux présentant une résistance inférieure à 0,6 MPa devront être classés comme un sols.

Les essais de détermination d’indice tels que l’essai de charge ponctuelle peuvent être utilisés comme mesurage indicatif de la résistance sur site, ou quand des échantillons appropriés à un essai de résistance à la compression ne peuvent pas être obtenus.

Tout rapport décrivant les essais de résistance à la compression doit faire mention de la taille de l’échantillon, du mode opératoire d’essai, de l’anisotropie de l’échantillon et de sa teneur en eau.

5.4 Effets de l’altération et du remaniement

Il convient de noter les effets de l’altération dans la description des roches sous la forme d’une description entièrement factuelle du degré et de l’étendue de l’altération et de tout produit résiduel du processus d’altération.

Les informations à noter incluent les aspects du matériau rocheux suivants:

— il convient d’identifier et de décrire le degré et l’étendue des changements de couleur associés à l’altération;

— il convient d’identifier et de décrire la résistance originale de la roche et toute modification de cette résistance associée à l’altération.

Les processus d’altération/de remaniement du matériau rocheux pouvant être décrits sont donnés dans le Tableau 3. Un ou tous les termes descriptifs peuvent être utilisés pour décrire l’altération/désagrégation. Il convient de noter que l'altération diminue normalement la résistance des matériaux, mais qu’elle peut avoir comme conséquence une augmentation de la résistance.


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Tableau 3 — Termes pour la description de l’altération/du remaniement de la roche

Terme DescriptionSain Aucun signe visible d’altération/remaniement de la rocheDécoloré La couleur de la roche originale saine est modifiée et la désagrégation/altération est

évidente. Il convient d’indiquer le degré de changement par rapport à la couleur origi-nelle. Il convient de mentionner si le changement de couleur est limité à des consti-tuants minéraux particuliers.

Désagrégé La roche se fragmente par altération physique, de sorte que les grains n’adhèrent plus entre eux et que la roche est désagrégée/altérée jusqu’à l’état d’un sol dans lequel la structuration du matériau originel est toujours intacte. Le matériau rocheux est friable mais les grains minéraux ne sont pas décomposés.

Décomposé La roche est altérée du fait des modifications chimiques des grains minéraux et est amené à l’état de sol dans lequel la structuration du matériau originel est toujours intacte; certains ou tous les grains minéraux sont décomposés.

Les termes d’altération donnés dans le Tableau 3 peuvent être subdivisés en utilisant des termes de qualification, par exemple, «partiellement décoloré», «complètement décoloré» et «légèrement décoloré», car ceci facilitera la description du matériau examiné. Les trois derniers termes peuvent être employés en association, par exemple, «complètement décoloré et légèrement décomposé».

5.5 Teneur en carbonates

La teneur en carbonates est évaluée par l’application de gouttes d’acide chlorhydrique dilué (10 % HCl). Les caractéristiques suivantes peuvent être distinguées:

a) non calcaire si l’ajout de HCI ne produit aucune effervescence;

b) légèrement calcaire si l’ajout de HCl produit une effervescence faible ou sporadique;

c) calcaire si l’ajout de HCI produit une effervescence nette mais non soutenue;

d) très calcaire si l’ajout de HCI produit une effervescence forte et soutenue.

NOTE 1 Dans les roches humides ou imbibées d’eau, l’effervescence se produit généralement avec un certain retard.

NOTE 2 Les roches carbonatées dolomitiques feront effervescence lentement avec un acide chlorhydrique froid.

NOTE 3 Une solution d’acide chlorhydrique concentrée à 10 % équivaut à une molarité d’environ 3,6.

5.6 Dégradation du matériau rocheux

Il convient d’estimer la dégradation du matériau rocheux lorsqu’il est exposé à un nouvel environnement après prélèvement, lorsque les conditions pertinentes peuvent être déterminées (voir Tableau 4). Il convient de noter l’âge de l’échantillon au moment de l’observation.

Tableau 4 — Stabilité du matériau rocheux à l’air

Terme DescriptionStable Pas de changement.Relativement stable La surface de l’échantillon s’émiette, se délite.Instable L’échantillon se désintègre.

Il convient de décrire son comportement lorsqu’il est immergé dans l’eau en utilisant les termes du Tableau 5, associés à une description de l’essai effectué. Certaines roches se désagrègent dans l’eau seulement après avoir été séchées, d’autres roches sont solubles dans l’eau.


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Tableau 5 — Stabilité du matériau rocheux dans l’eau

Terme Description (après 24 h dans l’eau) DegréStable Pas de changement. 1Relativement stable Quelques fissures se sont formées ou la surface de l’échantillon s’émiette un peu. 2

De nombreuses fissures se sont formées et brisées en petits morceaux, ou la surface de l’échantillon s’effrite considérablement.

3

Instable L’échantillon se désagrège, ou la presque totalité de sa surface s’effrite. 4La totalité de l’échantillon devient pâteuse ou se désagrège en sable. 5

6 Description du massif rocheux

6.1 Généralités

La description du massif rocheux doit inclure:

a) la définition des types de roches;

b) la structure et la stratification;

c) les discontinuités;

d) l’altération;

e) toute eau souterraine apparente.

6.2 Types de roches

Le(s) type(s) de roche(s) présents et les distributions doivent être identifiés comme indiqué au paragraphe 4.2 et selon la procédure détaillée à l’Annexe A.

6.3 Structure et stratification

La structure du massif rocheux doit être décrite suivant les interrelations, à une plus grande échelle, des caractéristiques géologiques et les associations entre les types de roches dans le massif rocheux.

Des exemples de termes courants pouvant être utilisés et qui sont définis dans la pratique géologique normalisée sont donnés dans le Tableau 6.

Tableau 6 — Exemples de termes pouvant être utilisés pour la description de la structure du massif rocheux

Sédimentaire Métamorphique MagmatiqueStratifiée Clivée Massive

Inter-stratifiée Foliée RubanéeLamellée Schisteuse Plissée

Plissée Striée Avec linéamentsMassive Avec linéamentsGraduée Gneissique

Plissée

L'épaisseur des unités de stratification ou autres foliations, comme celles énumérés dans le Tableau 6, devra être mesurée en millimètres et peut être classifiée en utilisant les termes donnés dans le Tableau 7. La stratification ou autres plans ne sont pas nécessairement une discontinuité ou un plan de faiblesse, mais les discontinuités parallèles de stratification peuvent être communes. N'importe quelle structure plane qui est également une discontinuité devra également être décrite comme indiqué en 6.4.


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Tableau 7 — Termes pour la description de l’espacement de la stratification

Terme Espacementmm

Finement laminé inférieur à 6Grossièrement laminé 6 à 20Très mince 20 à 60Mince 60 à 200Moyen 200 à 600Épais 600 à 2000Très épais supérieur à 2000

6.4 Discontinuités

6.4.1 Généralités

La résistance à la traction ou au cisaillement à travers ou le long de la surface de discontinuité est inférieure à celle du matériau rocheux intact. Les discontinuités ont de nombreuses origines, par exemple celles que pourraient former des plans de faiblesse comme les plans de stratification, les clivages ou les foliations et celles qui ont peu ou pas de résistance à la traction comme les joints, les plns de cisaillement, les failles. Chacune peut survenir de manière individuelle ou localement sous la forme de familles de discontinuités de caractéristiques relativement uniformes.

Il convient d’inclure dans la description des discontinuités, les types de discontinuités, leur orientation, espacement, persistance, rugosité, ouverture et remplissage, ainsi que leur caractéristique d’écoulement d’eau, leur nombre de familles et la dimension des blocs rocheux résultant de leur combinaison. Il peut être souvent nécessaire de décrire les discontinuités grandes ou importantes de manière individuelle. Une information complète sur les discontinuités des massifs rocheux ne peut être obtenue qu’à partir d’affleurements du massif rocheux de qualité et de dimensions suffisantes quant aux caractéristiques présentes.

6.4.2 Mesurage de l’orientation des discontinuités

L’inclinaison par rapport à l’horizontale de la ligne de plus grande pente du plan de la discontinuité (pendage) doit être mesurée avec un clinomètre dans la plage comprise entre 0° et 90° et il convient de l’exprimer en degrés sous la forme d’un nombre à deux chiffres, par exemple 50. L’angle azimutal du plan vertical contenant la ligne de plus grande pente du plan de la discontinuité (direction du pendage) doit être mesuré en degrés dans la plage comprise entre 0° et 360° dans le sens des aiguilles d’une montre par rapport au nord magnétique et exprimé sous la forme d’un nombre à trois chiffres, par exemple 240 ou 015. Il convient d’enregistrer la direction du pendage et le pendage en séparant le nombre à trois chiffres du nombre à deux chiffres par une barre oblique, par exemple 240/50. Ce couple de nombres représente le vecteur pendage. La relation entre le pendage et la direction du pendage est donnée à la Figure 1. La notation peut être soit pendage/direction du pendage, ou soit direction du pendage/pendage, mais la nomenclature utilisée devra être annoncée.

Dans le cas de carottes de sondage verticales, il est possible d’indiquer le pendage. Si la carotte est inclinée ou si la direction du pendage doit également être mesurée, l’orientation de la carotte ou la description des parois du trou de forage est nécessaire.


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Légende1 direction du pendageα direction du pendage (azimut du pendage) = 240°β pendage (angle de pendage) = 50°Expression de la discontinuité: 240/50

Figure 1 — Représentation du pendage et de la direction du pendage

L’orientation du plan peut aussi être définie par l’azimut du plan qui est la normale à la direction du pendage. Il est néanmoins nécessaire de reporter la direction du pendage.

6.4.3 Espacement des discontinuités

Le terme «espacement» fait référence à l’espacement moyen ou modal d’une famille de discontinuités; il représente la distance perpendiculaire entre des discontinuités adjacentes. Le nombre de familles de discontinuités, les différences d’espacements et les angles entre ces familles doivent être reportés puisque cela détermine la forme des blocs. Il convient de mesurer l’espacement des discontinuités en millimètres et ces espacement peuvent être classés en utilisant les termes donnés au Tableau 8.

Tableau 8 — Termes pour la description de l’espacement des discontinuités

Terme Espacementmm

Extrêmement faible inférieur à 20Très faible 20 à 60Faible 60 à 200


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Terme Espacementmm

Moyen 200 à 600Grand 600 à 2000Très grand supérieur à 2000

Sur des carottes, lorsque les discontinuités sont sub-parallèles à l’axe de la carotte (généralement vertical), il est difficile de mesurer le véritable espacement des discontinuités quand les mesurages peuvent être effectués le long de l’axe de la carotte. La méthode de mesure doit être indiquée.

6.4.4 Formes des blocs rocheux en trois dimensions

Il convient de décrire l’espacement des discontinuités en trois dimensions en utilisant des lignes d’analyse, de préférence selon trois axes orthogonaux. Il convient de noter les résultats des mesurages des lignes d’analyse conformément à la Référence [7]. La disposition des discontinuités en trois dimensions peut être décrite en utilisant la méthode donnée à l’Annexe C.

La taille des blocs rocheux peut être déterminée par la longueur des côtés ou par le volume.

Pour la longueur des côtés des blocs, le système donné dans le Tableau 9 peut être utilisé.

Tableau 9 — Longueur des côtés des blocs rocheux

Terme Moyenne des longueurs des côtésmm

Très petit inférieur à 60Petit 60 à 200Moyen 200 à 600Grand 600 à 2000Très grand supérieur à 2000

Sinon, le «volume de bloc»donné dans le Tableau 10 peut être utilisé

Tableau 10 — Qualification des volumes des blocs

Terme Volume du blocTrès petit < 1 dm3

Petit 1 dm3 à 30 dm3

Moyen 0,03 m3 à 1 m3

Gros 1 m3 à 30 m3

Très gros supérieur à 30 m3

L’espacement des discontinuités peut être aussi mesuré à partir de la densité volumique des joints (Jv) en utilisant les termes donnés dans le Tableau 11 ou reportés comme des nombres.

Tableau 11 — Classification de la densité volumique des joints

Terme Densité volumique des jointsmm

Extrêmement faible < 0,3Très faible 0,3 à 1Faible 1 à 3

Tableau 8 (suite)


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Terme Densité volumique des jointsmm

Moyennement grand 3 à 10Grand 10 à 30Très grand 30 à 100Extrêmement grand > 100

6.4.5 Persistance des discontinuités

L’étendue linéaire des discontinuités, de leur apparition à leur disparition, dans le massif rocheux solide ou par rapport à d’autres discontinuités, au-delà de ce qui est visible, doit être rapportée. La dimension de l’affleurement doit être notée. Il convient, dans toute la mesure du possible et si cela est pertinent, d’effectuer les mesurages selon deux, ou de préférence trois, axes orthogonaux.

6.4.6 Rugosité

L’état de surface et la forme des discontinuités doivent être décrites à partir d’observations faites respectivement selon trois échelles et en utilisant les termes donnés dans le Tableau 12 et illustrés à la Figure 2:

a) petite échelle (plusieurs millimètres) — lisse ou rugueuse;

b) moyenne échelle (plusieurs centimètres) — plane, échelonnée ou ondulée;

c) grande échelle (plusieurs mètres) — rectiligne, courbe ou ondulée.

Les profils de la Figure 2 peuvent être imprimés aux longueurs données dans le Table 12, puis comparés avec l’affleurement de la discontinuité pour obtenir le terme relatif à la rugosité pertinent.

Une surface de discontinuité pourrait ainsi être décrite en combinant les termes de grande, moyenne ou petite échelle pour donner des descriptions telles que «échelonnée lisse» ou «plane rugueuse». Pour une plus grande clarté de description, il peut s’avérer nécessaire de fournir les mesures des longueurs d’onde et des amplitudes correspondantes à la plus grande échelle. De plus, les discontinuités peuvent être à miroir de faille (ou striées), mais il convient de n’utiliser cette description qu’en cas de preuve évidente d’un déplacement dû au cisaillement le long de la discontinuité; ces surfaces peuvent être polies et réfléchir la lumière.

Tableau 12 — Termes pour la description de la forme de surface des discontinuités

Numéro de profil

Petite échelle en mm Moyenne échelle en cm Grande échelle en mProfil à la Figure 2 = 10 mm Profil à la Figure 2 = 100 mm Profil à la Figure 2 = 1000 mm

1 à 3 Striée (dans le sens des stries)

Plane Rectiligne

4 à 7 Lisse Ondulée Courbe8 à 10 Rugueuse Échelonnée Ondulée

Tableau 11 (suite)


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Figure 2 — Profils de joints pour utilisation sur site[5] (représentation non à l’échelle mais les échelles verticale et horizontale sont identiques)

6.4.7 Ouverture

La distance perpendiculaire entre les deux surfaces d’une discontinuité est appelée ouverture. Il convient de mesurer et de noter l’étendue des ouvertures visibles en tenant compte du fait que l’ouverture maximale est probablement plus significative que l’ouverture minimale.

Il convient d’exclure toute ouverture causée par la création de l’affleurement (par exemple forage, excavation, minage).

L’origine de l’affleurement tel qu’affleurement rocheux naturel, surface excavée artificielle, etc., doit être notée. La séparation doit être décrite en utilisant les termes du Tableau 13.

Tableau 13 — Termes pour la description de l’ouverture de la discontinuité

Terme relatif à la dimension de l’ouverture OuvertureTrès petite inférieure à 0,1 mmPetite 0,1 à 0,25 mmPartiellement ouverte 0,25 à 0,5 mm


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Terme relatif à la dimension de l’ouverture OuvertureOuverte 0,5 à 2,5 mmModérément large 2,5 à 10 mmlarge 1 à 10 cmTrès large 10 à 100 cmExtrêmement large supérieure à 1 m

NOTE L’ouverture des joints ne peut normalement pas être mesurée dans les carottes sauf si le joint est récupéré avec un remplissage intact.

6.4.8 Remplissage

Le matériau de remplissage entre les surfaces de discontinuités doit être identifié et décrit (par exemple sol, minéraux tels que calcite, quartz, épidote, chlorite, anhydrite, salbande, roche de frottement ou matériau bréchique). La résistance du remplissage au cisaillement et sa potentialité de gonflement doivent être indiquées si cela est pertinent.

6.4.9 Écoulement

L’eau libre ou l’écoulement d’eau, visibles à des points singuliers ou en provenance des discontinuités, doivent être décrits dans la mesure du possible au niveau des affleurements sur site en utilisant respectivement les termes «humidité sur la surface rocheuse» et «eau tombant goutte à goutte». Lorsque le débit peut être estimé ou mesuré, il peut alors être décrit en utilisant les termes donnés dans le Tableau 14.

Tableau 14 — Termes pour décrire les débits d’eau en provenance des discontinuités

Terme descriptif Débitl/s

Faible 0,05 à 0,5Moyen 0,5 à 5Fort supérieur à 5

6.4.10 Familles de joints

Le nombre de familles de joints doit être identifié et chaque famille doit être décrite séparément.

6.5 Altération du massif rocheux

L’altération du massif rocheux doit être décrite en termes de distribution et de proportions relatives de roche saine et de roche altérée, ainsi que d’effets de l’altération sur les discontinuités. L’altération est un processus et toute classification devrait être présentée clairement et distinctement de la description. Les informations à noter incluent les caractéristiques données au paragraphe 5.4 et les aspects suivants:

— il convient d’identifier et de décrire l’état de fracturation et toute modification de cet état associée à l’altération;

— la nature et l’étendue de tout produit de l’altération en utilisant la terminologie descriptive appropriée relative aux sols et aux roches donnée dans l’ISO 14688-1 et le présent document.

Le phénomène d’altération transforme éventuellement la roche en sol et le profil d’altération doit être décrit en fonction de trois éléments de base: roche, roche et sol, sol.

Une classification générale avec six gradations distinctes applicables à un profil de roche est donnée dans le Tableau 15 afin de subdiviser les différents degrés d’altération.

Tableau 13 (suite)


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Tableau 15 — Classification des degrés d’altération du massif rocheux

Terme Description DegréSain Aucun signe visible d’altération de la roche; peut-être une légère décoloration

des principales surfaces de discontinuité.0

Légèrement altéré La décoloration indique l’altération de la roche et des surfaces de discontinuité. 1Modérément altéré Moins de la moitié de la roche est décomposée ou désagrégée. Présence d’une

roche saine ou décolorée sous la forme d’une structure continue ou de boules.2

Très altéré Plus de la moitié de la roche est décomposée ou désagrégée à l’état de sol. Pré-sence d’une roche saine ou décolorée sous la forme d’une structure discontinue ou de boules.

3

Entièrement altérée Toute la roche est décomposée et/ou désintégrée à l’état de sol. La structure de la masse originale est encore bien intacte.

4

Sol résiduel Toute la roche est transformée en sol. La structure de la masse et la structura-tion du matériau sont détruites. Le changement de volume est important mais le sol n’a pas subi de transport significatif.

5

NOTE Le Tableau 15 fournit une classification type qu’il est peu probable d’appliquer à tous les types de roche. La répartition des degrés d’altération d’un massif rocheux peut être déterminée par cartographie des affleurements naturels et artificiels. Un schéma plus général pour la classification de l’altération des roches (matériau et massif rocheux) est fourni à l’Annexe B.

Lors de la description de carottes, la répartition des termes relatifs à l’altération (gradations, zones ou classes) de la roche peut être notée; la répartition de l’altération du massif rocheux, duquel les carottes ont été obtenues, peut être déduite de ce type d’observation.

La répartition des degrés d’altération (ou zones ou classes) d’un massif rocheux peut être déterminée par cartographie des affleurements naturels et artificiels. Cependant, il convient de garder à l’esprit que des affleurements naturels isolés de roche et des excavations d’étendue limitée ne sont pas nécessairement représentatifs de tout le massif rocheux.

7 Indices de fracturation dans les carottes

Il convient de mesurer les indices de la masse rocheuse in situ telle que représentée par la carotte de sondage récupérée comme indiqué ci-dessous. L’application de ces termes est illustrée à la Figure 3:

— le pourcentage de récupération (TCR) est le rapport entre la longueur totale de la carotte récupérée (solide et non intacte) et la longueur de la passe carottée, exprimé en pourcentage;

— le taux de carottage solide (SCR) est le rapport entre la longueur de la carotte solide et la longueur de la passe carottée, où la carotte solide mesure au moins un diamètre plein, exprimé en pourcentage;

— l’indice de carottage (RQD) est le rapport entre la somme des longueurs de tous les morceaux de carotte solide récupérés dans la passe carottée, chaque morceau ayant au moins une longueur de 100 mm entre des fractures naturelles, et la longueur de la passe carottée, exprimé en pourcentage;

— l’indice de fracturation (If) est l’espacement entre les fractures naturelles le long de la carotte dans les zones présentant un caractère uniforme, et non par passe carottée. L’If peut être indiqué de manière très utile sous forme de valeurs minimales, modales et maximales dans la zone.

Le mesurage du TCR devrait d’abord être effectué pour s’assurer que les zones de perte de carottes sont identifiées et corrigées pour qu’ensuite, tous les enregistrements relatifs à la profondeur tels que les limites, les marqueurs et les échantillons soient corrects.

Il convient également de noter le SCR et le RQD dans la mesure où ils fournissent des informations utiles sur la qualité de la roche, le second étant largement utilisé dans les schémas de classification des massifs rocheux.


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Les mesurages pour ces indices devraient seulement considérer les fractures naturelles. Les cassures engendrées par la foration ou apparaissant après la foration devraient être exclues dans l'évaluation. Le caractère naturel des fractures pourrait être identifié à partir d’affleurements naturels ou anthropiques.

Légende1 fractures induites par le forage2 au moins un diamètre entier3 aucun diamètre entier4 au moins un diamètre entier5 non intacte6 pas de récupération7 passe carottée

NOTE Toutes les caractéristiques représentées correspondent à des discontinuités naturelles, sauf indication contraire.

Figure 3 — Application des indices de fracturation aux carottes de roche

8 Classification du massif rocheux

Il existe plusieurs systèmes de classification des massifs rocheux applicables à diverses situations d’ingénierie. Il convient de déterminer l'état de la masse rocheuse chaque fois que cela est approprié, en suivant l’un de ces schémas, et la méthode utilisée devra être rapportée. La sélection du système à utiliser dépend de la situation géologique et du projet de construction.

EXEMPLE classification des massifs rocheux de Terzaghi, classifications basées sur le temps de tenue, le Rock Structure Rating (RSR), le Rock Mass Rating (RMR), la densité volumique des joints (Jv), le Rock Mass Index (RMi), le système Q de qualité des massifs rocheux et le Geological Strength Index (GSI).

La plupart d’entre eux sont des schémas à paramètres multiples impliquant le mesurage de plusieurs caractéristiques du matériau et du massif rocheux telles qu’exposées dans la présente norme. Un résumé de ces schémas est fourni par exemple dans la Référence [6].


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9 Rapport d'essai

Le rapport d’essai doit clairement indiquer que l’identification, la description et la classification a été réalisé conformément au présent document.

La description de toute roche doit au moins contenir les informations suivantes:

— le nom de la personne ayant décrit la roche;

— la date et le lieu de la description;

— les détails relatifs à la provenance de l’ensemble des échantillons et à leur manutention (voir la série ISO 22475);

— l’identification, la description et la classification des roches;

— la légende des symboles et des termes utilisés.

Si les résultats de l’investigation sont enregistrés électroniquement, il convient de transférer les données par des systèmes de transfert de données ouverts.

Les symboles de l’ISO 710 peuvent être utilisés pour représenter les roches sur les légendes des trous de forage ou sur les cartes géologiques ou les profils pour l’ingénierie.


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Annexe A (informative)

Aide à la dénomination des roches pour les projets géotechniques

basée sur des caractères géologiques

Le Tableau A.1 est destiné à fournir à l’ingénieur, dont les connaissances géologiques sont limitées, un moyen d’attribuer simplement un nom à une roche, qui peut ne pas être correct d’un point de vue géologique, mais qui permet généralement de classer la roche dans une famille de roches, et qui participe ainsi à l’identification des problèmes constructifs associés à ladite famille. Les noms des roches sont principalement choisis parmi ceux utilisés dans les manuels géologiques de vulgarisation, et ne sont pas utilisés de manière stricte mais comme termes généraux relatifs à un large groupe de types de roches associés.

Tableau A.1 — Guide pour la dénomination des roches

Types de roches sédimentaires

Dimension des grains Silicieuse

BiogéniqueVolcanique Carboné Évaporites

Faible porosité Poreux> 20 mm Conglomérat

BrècheCalcaireouDolomite

Calcirudite AgglomératBrèche volcanique

HaliteAnhydriteGypseTravertin

6,3 à 20 mm2 à 6,3 mm0,63 à 2 mm Grès

GrauwackeCalcarénite Tuf

0,2 à 0,63 mm63 à 200 μm2 à 63 μm Grès fin Calcisiltite Craie Tuf fin Charbon

Lignite< 2 μm ArgilitePélite

Calcilutite Tuf très fin

Crypto- cristalline

SilexChert

Types de roches magmatiques Types de roches métamorphiquesDimension des grains

De couleur claire (acide)

De couleur claire à foncée

De couleur foncée (basique)

Foliée Autre

Grossière> 5 mm

Granite Diorite Gabbro Gneiss Marbre

Moyenne1 à 5 mm

Micro-granite Micro-diorite Dolérite Schiste Quartzite

Fine0,5 à 1 mm

Rhyolite Andésite Basalte Ardoise Cornéenne

Crypto- cristalline< 0,5 mm

Verre volcanique/Obsidienne


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Annexe B (informative)

Classification de l’altération des roches (matériau et massif

rocheux)

Un schéma multi-approches pour la description et la classification de l’altération est fourni à la Figure B.1. L’approche 1 comprend la description de toutes les caractéristiques et de tous les effets de l’altération dans la roche et constitue une première étape essentielle.

À la suite de cette description, une classification peut être réalisée si une classification appropriée est valable, pratique et non ambiguë. Des approches courantes pour la classification des roches dures sont données dans les approches 2 et 3 et une approche courante pour les roches tendres lorsque saines (tel que les pélites) est donnée dans l’approche 4.

Il y a des cas où ces approches ne conviennent pas et d’autres schémas de classification peuvent être développés selon l’approche 5. Des exemples de certains schémas existants de classification de l’altération selon l’approche 5 incluent les schémas pour le karst dans les roches carbonatées, les craies tendres et les roches altérées en zones tropicales.


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Figure B.1 — Schéma pour la description et la classification des roches altérées


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Annexe C (informative)

Description des discontinuités en trois dimensions

Il convient normalement, et cela est préférable, de déterminer l’espacement des discontinuités en mesurant les discontinuités le long de trois lignes d’analyse mutuellement perpendiculaires de longueurs similaires. La forme du bloc rocheux peut être décrite conformément aux termes du Tableau C.1.

Il convient de corréler la forme du bloc rocheux avec l’espacement des discontinuités.

Tableau C.1 — Termes pour décrire les principales structures du massif rocheux et les formes des blocs

Terme Figure Descriptiona) Blocs polyédriques Discontinuités irrégulières sans

arrangement en ensembles distincts, et de faible persistance.

b) Blocs tabulaires Un ensemble dominant de disconti-nuités parallèles (1), par exemple des plans de stratification, avec d’autres joints non continus; épaisseur des blocs bien inférieure à leur longueur ou à leur largeur.

c) Blocs prismatiques Deux ensembles dominants de discontinuités parallèles (1 et 2), ap-proximativement orthogonaux, avec un troisième ensemble irrégulier; épaisseur des blocs bien inférieure à leur longueur ou à leur largeur.


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Terme Figure Descriptiond) Blocs équidimensionnels Trois ensembles dominants de dis-

continuités (1, 2 et 3), approximative-ment orthogonaux, avec parfois des joints irréguliers, donnant des blocs isométriques.

e) Blocs rhomboédriques Trois (ou plus) ensembles dominants de joints mutuellement obliques (1, 2 et 3), qui donnent des blocs isomé-triques de forme oblique.

f) Blocs en colonne Plusieurs, généralement plus de trois, ensembles de joints parallèles continus (1, 2, 3, 4, 5), généralement croisés par des joints irréguliers; longueur bien supérieure aux autres dimensions.

Tableau C.1 (suite)


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Bibliographie

[1] ISO 710 (all parts), Graphical symbols for use on detailed maps, plans and geological cross-sections

[2] ISO 22475, Reconnaissance et essais géotechniques — Méthodes de prélèvement et mesurages piézométriques

[3] ISO 25177, Soil quality — Field soil description

[4] EN 12670, Natural stone — Terminology

[5] ISRM. Suggested methods for the quantitative description of discontinuities in rock masses. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 1977, 15 pp. 319–368

[6] Hoek E. (2007) Practical Rock Engineering

[7] Ulusay R., & Hudson J.A. 2007. The ISRM suggested methods for rock characterization, testing and monitoring: 1974 — 2006. International Society of Rock Mechanics, Turkish National Group, Ankara

[8] Ulusay R. 2015. The ISRM suggested methods for rock characterization, testing and monitoring: 2007 — 2014. International Society of Rock Mechanics, Springer


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