Ingénierie géologique

L'ingénierie géologique est une discipline de l'ingénierie qui s'intéresse à l'application des sciences géologiques et des principes d'ingénierie à des domaines tels que le génie civil , l'exploitation minière , l'ingénierie environnementale et la foresterie , entre autres. Le travail des ingénieurs géologues dirige ou soutient souvent le travail d'autres disciplines d'ingénierie telles que l'évaluation de l'adéquation des emplacements pour le génie civil , l'ingénierie environnementale , les opérations minières et les projets pétroliers et gaziers en menant des études géologiques, géoenvironnementales, géophysiques et géotechniques. Ils participent aux études d'impact des installations et des opérations qui affectent les environnements de surface et souterrains. Les apports de conception technique et les autres recommandations formulées par les ingénieurs géologues sur ces projets auront souvent un impact important sur la construction et les opérations. Les ingénieurs géologues planifient, conçoivent et mettent en œuvre l'acquisition de données géotechniques, géologiques, géophysiques, hydrogéologiques et environnementales. Cela va des méthodes manuelles au sol au forage profond, à l'échantillonnage géochimique, aux techniques géophysiques avancées et aux levés par satellite. Les ingénieurs géologues s'occupent également de l'analyse du comportement passé et futur du sol, de la cartographie à toutes les échelles et des programmes de caractérisation du sol pour des besoins d'ingénierie spécifiques. Ces analyses conduisent les ingénieurs géologues à faire des recommandations et à préparer des rapports qui pourraient avoir des effets majeurs sur les fondations des projets de construction, d'exploitation minière et de génie civil . Parmi les exemples de projets, citons l'excavation de roches, la consolidation des fondations de bâtiments, l'injection sous pression, le contrôle de l'érosion des canaux hydrauliques , la stabilisation des pentes et des remblais, l'évaluation des risques de glissement de terrain , la surveillance des eaux souterraines et l'évaluation et la remédiation de la contamination. En outre, les ingénieurs géologues font partie des équipes de conception qui élaborent des solutions aux risques de surface, à la remédiation des eaux souterraines , aux projets d'excavation souterraine et de surface et à la gestion des ressources. Comme les ingénieurs des mines , les ingénieurs géologues mènent également des campagnes d'exploration des ressources, des évaluations de mines et des études de faisabilité, et contribuent à l'efficacité, à la durabilité et à la sécurité continues des projets miniers actifs

Bien que le terme « ingénierie géologique » n’ait été inventé qu’au XIXe siècle, les principes de l’ingénierie géologique sont démontrés à travers des millénaires d’histoire humaine.

L'un des plus anciens exemples de principes d'ingénierie géologique est le tunnel de l'Euphrate , construit vers 2180 av. J.-C. - 2160 av. J.-C. Ce tunnel et d'autres qanats de la même époque ont été utilisés par des civilisations antiques telles que Babylone et la Perse à des fins d' irrigation . Un autre exemple célèbre où les principes d'ingénierie géologique ont été utilisés dans un projet d'ingénierie antique est la construction du tunnel de l'aqueduc d'Eupalinos dans la Grèce antique . Il s'agissait du premier tunnel à être construit vers l'intérieur à partir des deux extrémités en utilisant les principes de la géométrie et de la trigonométrie , marquant une étape importante pour le génie civil et le génie géologique

Bien que les projets appliquant les principes de l’ingénierie géologique à leur conception et à leur construction existent depuis des milliers d’années, ils ont été inclus dans la discipline du génie civil pendant la majeure partie de cette période. Des cours d’ingénierie géologique sont proposés depuis le début des années 1900 ; cependant, ils sont restés des offres spécialisées jusqu’à ce qu’une forte augmentation de la demande se produise au milieu du 20e siècle. Cette demande a été créée par les problèmes rencontrés lors du développement de structures de plus en plus grandes et ambitieuses, les déchets générés par l’homme, la rareté des ressources minérales et énergétiques et le changement climatique anthropique – tous ces facteurs ont créé le besoin d’un domaine d’ingénierie plus spécialisé avec des ingénieurs professionnels qui étaient également experts en sciences géologiques ou de la Terre .

Les catastrophes notables attribuées à la création officielle de la discipline de génie géologique comprennent les ruptures de barrages aux États-Unis et en Europe occidentale dans les années 1950 et 1960. Parmi celles-ci, les plus célèbres sont la rupture du barrage de Saint-François (1928), la rupture du barrage de Malpasset (1959), et la rupture du barrage de Vajont (1963), où un manque de connaissances en géologie a entraîné près de 3 000 décès pour les deux derniers seulement. La rupture du barrage de Malpasset est considérée comme la plus grande catastrophe de génie civil du XXe siècle en France et la rupture du barrage de Vajont est toujours le glissement de terrain le plus meurtrier de l'histoire européenne.

Les diplômes postsecondaires en génie géologique sont offerts dans diverses universités du monde entier, mais sont principalement concentrés en Amérique du Nord . Les ingénieurs géologues obtiennent souvent des diplômes qui comprennent des cours en sciences géologiques ou en sciences de la Terre et en génie . Pour exercer en tant qu'ingénieur géologue professionnel, un baccalauréat dans une discipline connexe d'un établissement accrédité est requis. Pour certains postes, une maîtrise ou un doctorat dans une discipline d'ingénierie connexe peut être exigé. Après avoir obtenu ces diplômes, une personne qui souhaite exercer en tant qu'ingénieur géologue professionnel doit suivre le processus d'obtention d'une licence auprès d'une association professionnelle ou d'un organisme de réglementation de sa juridiction.

Au Canada, 8 universités sont accréditées par Ingénieurs Canada pour offrir des diplômes de premier cycle en génie géologique. Bon nombre de ces universités offrent également des programmes d'études supérieures en génie géologique. Il s'agit notamment de :

• Université Queen's (Département des sciences géologiques et de génie géologique) (1975 – aujourd'hui),
• École Polytechnique (1965 – aujourd'hui),
• Université Laval (1965 – aujourd'hui),
• Université du Québec à Chicoutimi (1983 – présent),
• Université de la Colombie-Britannique (1965 à aujourd’hui),
• Université du Nouveau-Brunswick (administrée conjointement par le Département des sciences de la Terre et le Département de génie civil) (1984 à aujourd'hui),
• Université de la Saskatchewan (1965 à aujourd’hui) et
• Université de Waterloo (1986 – présent).

Aux États-Unis, il existe 13 programmes d'ingénierie géologique reconnus par la Commission d'accréditation des ingénieurs (EAC) du Conseil d'accréditation pour l'ingénierie et la technologie (ABET) . Il s'agit notamment de :

• École des mines du Colorado (1936 – aujourd’hui),
• Université technologique du Michigan (1951 – aujourd’hui),
• Université des sciences et technologies du Missouri (1973 – aujourd’hui),
• Université technologique du Montana (1972-présent),
• École des mines et de la technologie du Dakota du Sud (1950 à aujourd'hui),
• L'Université de l'Utah (1952 – aujourd'hui),
• Université d'Alaska-Fairbanks (1941 – aujourd'hui),
• Université du Minnesota Twin Cities (1950 – aujourd’hui),
• Université du Mississippi (1987 – présent),
• Université du Nevada, Reno (1958 – aujourd’hui),
• Université du Dakota du Nord (1984 – aujourd’hui),
• Université du Texas à Austin (1998 – aujourd’hui) et
• Université du Wisconsin – Madison (1993 – aujourd’hui).

Les universités d'autres pays qui détiennent l'accréditation pour offrir des programmes d'études en génie géologique de l'EAC par l'ABET comprennent :

• Escuela Superior Politécnica Del Litoral , Guayaquil, Équateur (2018 – présent),
• Université technique d'Istanbul , Istanbul, Turquie (2009 – aujourd'hui),
• Universidad Nacional de Ingeniería , Rímac, Pérou (2017 – présent), et
• Universidad Politécnica de Madrid , Madrid, Espagne (2014 – présent).

En ingénierie géologique, il existe plusieurs sous-disciplines qui analysent différents aspects des sciences de la Terre et les appliquent à une variété de projets d'ingénierie . Les sous-disciplines énumérées ci-dessous sont généralement enseignées au niveau du premier cycle et chacune d'entre elles chevauche des disciplines extérieures à l'ingénierie géologique. Cependant, un ingénieur géologue qui se spécialise dans l'une de ces sous-disciplines tout au long de ses études peut toujours être autorisé à travailler dans l'une des autres sous-disciplines.

L'ingénierie géoenvironnementale est la sous-discipline de l'ingénierie géologique qui se concentre sur la prévention ou l'atténuation des effets environnementaux des contaminants anthropiques dans le sol et l'eau. Elle résout ces problèmes via le développement de processus et d'infrastructures pour l'approvisionnement en eau propre , l'élimination des déchets et le contrôle de la pollution de toutes sortes. Le travail des ingénieurs géoenvironnementaux consiste principalement à étudier la migration, l'interaction et le résultat des contaminants, à assainir les sites contaminés et à protéger les sites non contaminés. Le travail typique d'un ingénieur géoenvironnemental comprend :

• La préparation, l’examen et la mise à jour des rapports d’enquête environnementale,
• La conception de projets tels que des installations de récupération des eaux ou des puits de surveillance des eaux souterraines qui conduisent à la protection de l'environnement,
• Réalisation d’études de faisabilité et d’analyses économiques de projets environnementaux,
• Obtention et révision des permis, des plans et des procédures standard,
• Fournir une expertise technique pour les projets d’assainissement de l’environnement qui nécessitent des actions en justice,
• L'analyse des données sur les eaux souterraines à des fins de contrôle de qualité,
• L'enquête sur le site et le suivi des projets d'assainissement de l'environnement et de durabilité pour assurer le respect des réglementations environnementales, et
• Conseiller les entreprises et les agences gouvernementales sur les procédures de nettoyage des sites contaminés .

L'exploration des ressources minérales et énergétiques (communément appelée MinEx en abrégé) est la sous-discipline de l'ingénierie géologique qui applique des outils et des concepts modernes à la découverte et à l'extraction durable des ressources minérales et énergétiques naturelles. Un ingénieur géologue spécialisé dans ce domaine peut travailler sur plusieurs étapes de projets d'exploration minérale et d'exploitation minière, notamment l'exploration et la délimitation des gisements , les opérations de production minière, le traitement des minéraux et les programmes d'évaluation des impacts environnementaux et des risques pour les résidus miniers et autres déchets miniers. Comme un ingénieur des mines, les ingénieurs en exploration des ressources minérales et énergétiques peuvent également être responsables de la conception, du financement et de la gestion des sites miniers.

L'ingénierie géophysique est la sous-discipline de l'ingénierie géologique qui applique les principes de la géophysique à la conception de projets d'ingénierie tels que des tunnels, des barrages et des mines ou à la détection de géorisques souterrains, d'eaux souterraines et de pollution. Les investigations géophysiques sont entreprises à partir de la surface du sol, dans des forages ou depuis l'espace pour analyser les conditions, la composition et la structure du sol à toutes les échelles. Les techniques géophysiques appliquent une variété de principes de physique tels que la sismicité , le magnétisme , la gravité et la résistivité . Cette sous-discipline a été créée au début des années 1990 en raison d'une demande accrue d'informations souterraines plus précises créées par une population mondiale en croissance rapide. L'ingénierie géophysique et la géophysique appliquée diffèrent de la géophysique traditionnelle principalement par leur besoin de rendements marginaux et de conceptions et pratiques optimisées plutôt que de satisfaire aux exigences réglementaires à un coût minimum

Les ingénieurs géologues sont responsables de la planification, du développement et de la coordination des programmes d'investigation et d'acquisition de données sur les sites pour les études géologiques, géotechniques, géophysiques, géoenvironnementales et hydrogéologiques. Ces études sont traditionnellement menées pour des projets de génie civil, d'exploitation minière, de pétrole, de gestion des déchets et de développement régional, mais elles se concentrent de plus en plus sur les projets d'ingénierie environnementale et côtière et sur des projets plus spécialisés pour le stockage souterrain à long terme des déchets nucléaires. Les ingénieurs géologues sont également chargés d'analyser et de préparer des recommandations et des rapports pour améliorer la construction des fondations pour les projets de génie civil tels que l'excavation de roches et de sols, l'injection de coulis sous pression et le contrôle de l'érosion des canaux hydrauliques. En outre, les ingénieurs géologues analysent et préparent des recommandations et des rapports sur le tassement des bâtiments, la stabilité des pentes et des remblais et les effets probables des glissements de terrain et des tremblements de terre pour soutenir les projets de construction et de génie civil. Ils doivent concevoir des moyens pour excaver et stabiliser en toute sécurité la roche ou le sol environnant dans les excavations souterraines et les constructions de surface, en plus de gérer l'écoulement de l'eau depuis et à l'intérieur de ces excavations.

Les ingénieurs géologues jouent également un rôle primordial dans toutes les formes d'infrastructures souterraines, y compris le creusement de tunnels , l'exploitation minière , les projets hydroélectriques , les puits, les dépôts profonds et les cavernes pour l'électricité, le stockage, les activités industrielles et les loisirs. De plus, les ingénieurs géologues conçoivent des systèmes de surveillance, analysent la réponse naturelle et induite du sol et préparent des recommandations et des rapports sur le tassement des bâtiments, la stabilité des pentes et des remblais et les effets probables des catastrophes naturelles pour soutenir les projets de construction et de génie civil. Dans certains emplois, les ingénieurs géologues mènent des études théoriques et appliquées de l'écoulement et de la contamination des eaux souterraines pour développer des solutions spécifiques au site qui traitent les contaminants et permettent une construction sûre. De plus, ils conçoivent des moyens de gérer et de protéger les ressources en eau de surface et souterraines et des solutions de remédiation en cas de contamination. S'ils travaillent sur un site minier, les ingénieurs géologues peuvent être chargés de planifier, de développer, de coordonner et de mener des études théoriques et expérimentales dans l'exploration minière, l'évaluation des mines et les études de faisabilité relatives à l'industrie minière. Ils effectuent des relevés et des études de gisements de minerai, calculent les réserves de minerai et apportent leur expertise en matière de ressources minérales, de conception et de surveillance géotechniques et géomécaniques et de gestion environnementale à une exploitation minière en développement ou en cours. Dans divers projets, on peut s'attendre à ce qu'ils conçoivent et réalisent des études géophysiques depuis la surface à l'aide de forages ou depuis l'espace pour analyser les conditions, la composition et la structure du sol à toutes les échelles

Les licences d'ingénieur professionnel peuvent être délivrées par une organisation gouvernementale municipale, provinciale/d'État ou fédérale/nationale, selon la juridiction. Le but de ce processus de délivrance de licences est de garantir que les ingénieurs professionnels possèdent les connaissances techniques nécessaires, l'expérience du monde réel et la compréhension de base du système juridique local pour exercer l'ingénierie à un niveau professionnel. Au Canada , aux États-Unis , au Japon , en Corée du Sud , au Bangladesh et en Afrique du Sud , le titre d'ingénieur professionnel est accordé par le biais d'une licence. Au Royaume-Uni , en Irlande , en Inde et au Zimbabwe , le titre accordé est Chartered Engineer. En Australie , le titre accordé est Chartered Professional Engineer. Enfin, dans l' Union européenne , le titre accordé est European Engineer. Tous ces titres ont des exigences similaires en matière d'accréditation, notamment un diplôme d'études postsecondaires reconnu et une expérience professionnelle pertinente.

Au Canada, les permis d’ingénieur professionnel (P.Eng.) et de géoscientifique professionnel (P.Geo.) sont réglementés par des organismes professionnels provinciaux dont la législation est établie par Ingénieurs Canada et Géoscientifiques Canada . Les organismes provinciaux sont énumérés dans le tableau ci-dessous.

Aux États-Unis, tous les individus souhaitant devenir ingénieur professionnel (PE) doivent obtenir leur licence auprès de la Commission d'accréditation des ingénieurs (EAC) du Conseil d'accréditation pour l'ingénierie et la technologie (ABET) . Les licences pour devenir géologue professionnel certifié aux États-Unis sont délivrées et réglementées par l'American Institute of Professional Geologists (AIPG)

Les sociétés professionnelles en génie géologique sont des organisations à but non lucratif qui cherchent à faire progresser et à promouvoir la ou les professions représentées et à mettre en relation les professionnels par le biais du réseautage, de conférences régulières, de réunions et d'autres événements, ainsi qu'à fournir des plateformes pour publier de la littérature technique sous forme de comptes rendus de conférences, de livres, de normes techniques et de méthodes suggérées, et à offrir des opportunités de développement professionnel telles que des cours de courte durée, des ateliers et des visites techniques. Certaines sociétés professionnelles régionales, nationales et internationales pertinentes pour les ingénieurs géologues sont répertoriées ici :

• Union américaine de géophysique (AGU)
• Institut américain des géosciences (AGI)
• Association américaine de mécanique des roches (ARMA)
• Association des géologues de l'environnement et de l'ingénierie (AEG)
• Association pour l'exploration minière (AME)
• Société atlantique de géosciences (AGS)
• Association canadienne des barrages (ACB)
• Fédération canadienne des sciences de la Terre (FCSTE)
• Union géophysique canadienne (UGC)
• Société canadienne de géotechnique (SCG)
• Institut canadien des mines, de la métallurgie et du pétrole (ICM)
• Société canadienne des géologues pétroliers (SCPG)
• Association canadienne de mécanique des roches (CARMA)
• Association européenne des géoscientifiques et ingénieurs (EAGE)
• Union européenne des géosciences (EGU)
• Fédération européenne des géologues (EFG)
• Association géologique du Canada (AGC)
• Société géologique d'Amérique (GSA)
• Société d'information sur les géosciences (GSIS)
• Institut des Matériaux, des Minéraux et des Mines (IOM3)
• Association internationale pour la géologie de l'ingénieur et l'environnement (IAEG)
• Association internationale des hydrogéologues (AIH)
• Conseil international des mines et métaux (ICMM)
• Société internationale de mécanique et d'ingénierie des roches (ISRM)
• Société internationale de mécanique des sols et de géotechnique (ISSMGE)
• Association internationale des tunnels (AIT)
• Union internationale des sciences géologiques (UISG)
• Association minéralogique du Canada (AMC)
• Association minière du Canada (AMC)
• Association canadienne des prospecteurs et entrepreneurs (ACPE)
• Société pour les mines, la métallurgie et l'exploration (SME)
• Société des géophysiciens d'exploration (SEG)
• Association canadienne des tunnels (ATC)
• Institut géologique des États-Unis (USGS)
• Association minière nationale des États-Unis (NMA)

Les ingénieurs géologues et les ingénieurs géologues s'intéressent tous deux à l'étude de la Terre , de ses mouvements et de ses altérations, et aux interactions de la société humaine et des infrastructures avec, sur et dans les matériaux terrestres . Les deux disciplines nécessitent des licences d'organismes professionnels dans la plupart des juridictions pour mener des travaux connexes. La principale différence entre les ingénieurs géologues et les ingénieurs géologues est que les ingénieurs géologues sont des ingénieurs professionnels agréés (et parfois aussi des géoscientifiques/géologues professionnels ) avec une compréhension combinée des sciences de la Terre et des principes d'ingénierie , tandis que les ingénieurs géologues sont des scientifiques géologues dont le travail se concentre sur les applications aux projets d'ingénierie , et ils peuvent être des géoscientifiques/géologues professionnels agréés , mais pas des ingénieurs professionnels . Les sous-sections suivantes fournissent plus de détails sur les différentes responsabilités entre les ingénieurs géologues et les ingénieurs géologues.

Les ingénieurs géologues sont des scientifiques spécialisés en géologie appliquée qui évaluent les problèmes qui peuvent survenir avant, pendant et après un projet d'ingénierie . Ils sont formés pour être conscients des problèmes potentiels tels que :

• glissements de terrain ,
• défauts ,
• sol instable,
• défis liés aux eaux souterraines et
• plaines inondables .

Ils utilisent diverses techniques d'essais sur le terrain et en laboratoire pour caractériser les matériaux du sol qui pourraient affecter la construction, la sécurité à long terme ou l'empreinte environnementale d'un projet. Les responsabilités professionnelles d'un géologue ingénieur comprennent :

• collecte d'échantillons et enquêtes,
• effectuer des tests en laboratoire sur des échantillons,
• évaluer les conditions in situ du sol ou de la roche à de nombreuses échelles,
• préparer des rapports basés sur des tests et des observations sur place pour les clients, et
• création de modèles, de cartes et de sections géologiques.

Les ingénieurs géologues sont des ingénieurs possédant une connaissance approfondie des sciences géologiques ou de la Terre , ainsi que de la géologie de l'ingénieur, des principes d'ingénierie et des pratiques de conception technique . Ces professionnels sont qualifiés pour jouer le rôle d' ingénieurs géologues ou interagir avec eux . Leur objectif principal, cependant, est l'utilisation des données de géologie de l'ingénieur , ainsi que des compétences en ingénierie pour :

• Concevoir des programmes d’exploration avancés, des projets de gestion environnementale ou d’assainissement, notamment :
  • Extraction et durabilité des eaux souterraines ,
  • Systèmes d’atténuation des risques naturels ,
  • Exploration et extraction des ressources énergétiques ,
  • Exploration et extraction des ressources minérales , et
  • Assainissement de l'environnement .
• Infrastructure de conception, y compris :
  • Travaux de surface,
  • Fondations ,
  • Tunnels ,
  • Barrages ,
  • Cavernes, et
  • Autre construction qui s'interface avec le sol.
• Superviser les composantes de l'exploitation minière, notamment :
  • Évaluation avancée des ressources et économie ,
  • Traitement des minéraux ,
  • Planification minière et
  • Stabilité géomécanique et géotechnique .

Dans toutes ces activités, le modèle géologique , l’histoire géologique et l’environnement, ainsi que les propriétés techniques mesurées des matériaux terrestres pertinents, sont essentiels à la conception technique et à la prise de décision.