Calcul du RQD (Rock Quality Designation)
Contexte : Le RQD (Rock Quality Designation)Indice quantitatif de la qualité d'un massif rocheux basé sur le pourcentage de carottes intactes de plus de 10 cm de long..
Cet exercice vous guidera à travers le processus de calcul du RQD à partir d'un relevé de carottes de forage, une compétence essentielle pour tout ingénieur ou géologue travaillant sur des projets d'excavation, de fondation ou de tunnel. Nous simulerons une étude de cas où un forage a été réalisé pour évaluer la qualité d'un massif rocheux avant la construction d'un ouvrage.
Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à transformer des données de terrain brutes (longueurs de fragments de roche) en un indice standardisé et interprétable, crucial pour la classification des massifs rocheux.
Objectifs Pédagogiques
- Comprendre la définition et l'utilité de l'indice RQD.
- Calculer le RQD à partir d'un relevé de carottage.
- Interpréter la valeur du RQD en utilisant la classification de Deere pour évaluer la qualité du rocher.
Données de l'étude
Fiche Technique
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Projet | Tunnel TGV Lyon-Turin |
| Sondage | S-12B |
| Longueur de la passeDésigne la longueur forée en une seule opération continue avant de remonter le carottier pour récupérer les échantillons de roche. | 150 cm |
Relevé des carottes de la passe de forage
| N° du morceau | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Longueur (cm) | 8 | 17 | 5 | 25 | 32 | 9 | 11 | 43 |
Questions à traiter
- Identifier tous les morceaux de carotte dont la longueur est strictement supérieure à 10 cm et calculer la somme de leurs longueurs.
- Calculer l'indice RQD de la passe de forage.
- En utilisant la classification de Deere, quelle est la qualité du massif rocheux ?
Les bases sur le RQD (Rock Quality Designation)
Avant de commencer la résolution, il est important de maîtriser les deux concepts fondamentaux liés au RQD.
1. Définition du RQD
Le RQD est une méthode de description des carottes de forage qui mesure le degré de fracturation ou de jointoiement d'une masse rocheuse. Il est défini comme le pourcentage de la longueur totale de la carotte constituée de morceaux solides de 10 cm (ou ~4 pouces) ou plus. Les fractures fraîches, induites par le processus de forage, sont ignorées dans ce calcul.
2. Formule de calcul
La formule pour calculer le RQD est simple et directe. Elle met en rapport la somme des longueurs des morceaux de carotte intacts de plus de 10 cm avec la longueur totale de la passe de forage.
\[ RQD (\%) = \frac{\sum L_{\text{morceaux} > 10\,\text{cm}}}{L_{\text{totale passe}}} \times 100 \]
Correction : Calcul du RQD (Rock Quality Designation)
Question 1 : Somme des longueurs des carottes > 10 cm
Principe
L'idée fondamentale est de faire un tri sélectif. On ne s'intéresse qu'aux morceaux de roche qui témoignent d'une certaine solidité, représentée par une longueur minimale. On isole donc les fragments "compétents" pour quantifier la "bonne roche".
Mini-Cours
Le seuil de 10 cm (environ 4 pouces) n'est pas arbitraire. Il a été établi par Don Deere comme une limite pratique pour distinguer les roches très fracturées des roches plus massives. En dessous de ce seuil, le comportement du massif est considéré comme étant dominé par les discontinuités.
Remarque Pédagogique
Abordez cette étape de manière systématique. Prenez la liste des longueurs et parcourez-la une par une, en notant clairement si chaque morceau est accepté ou rejeté. C'est la meilleure façon d'éviter les oublis ou les doubles comptages.
Normes
La méthode de calcul et le seuil de 10 cm sont standardisés et décrits dans les recommandations de la Société Internationale de Mécanique des Roches (ISRM) et repris dans de nombreuses normes géotechniques comme l'ASTM D6032.
Formule(s)
L'opération mathématique est une sommation conditionnelle :
Donnée(s)
Nous reprenons le tableau des longueurs de carottes mesurées sur le terrain.
| N° du morceau | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Longueur (cm) | 8 | 17 | 5 | 25 | 32 | 9 | 11 | 43 |
Astuces
Sur votre feuille de brouillon ou directement sur le tableau, surlignez ou entourez les valeurs supérieures à 10 cm. Cette aide visuelle rend le calcul de la somme beaucoup plus rapide et fiable.
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma ci-dessous illustre le processus de sélection : seuls les fragments dépassant la ligne des 10 cm sont conservés pour le calcul.
Identification des carottes > 10 cm
Calcul(s)
Nous vérifions la condition (\(> 10\) cm) pour chaque morceau :
- Morceau 1 : 8 cm (\(\le 10\)) → Rejeté
- Morceau 2 : 17 cm (\(> 10\)) → Conservé
- Morceau 3 : 5 cm (\(\le 10\)) → Rejeté
- Morceau 4 : 25 cm (\(> 10\)) → Conservé
- Morceau 5 : 32 cm (\(> 10\)) → Conservé
- Morceau 6 : 9 cm (\(\le 10\)) → Rejeté
- Morceau 7 : 11 cm (\(> 10\)) → Conservé
- Morceau 8 : 43 cm (\(> 10\)) → Conservé
Somme des longueurs conservées
Schéma (Après les calculs)
Ce schéma représente la proportion de carottes valides (en vert) par rapport à la longueur totale de la passe.
Proportion de carottes valides
Réflexions
Le résultat de 128 cm signifie que sur une passe de 150 cm, la grande majorité de la roche (128 cm) est constituée de blocs de taille significative. C'est un premier indice fort d'un massif rocheux de bonne qualité.
Points de vigilance
Le piège classique est d'inclure les morceaux qui font exactement 10 cm. La règle définie par Deere est claire : la longueur doit être strictement supérieure à 10 cm pour être comptabilisée.
Points à retenir
Pour cette question, retenez l'essentiel : le tri est la clé. Le RQD commence toujours par l'identification et la sommation des carottes dont la longueur est > 10 cm. C'est le numérateur de votre future fraction.
Le saviez-vous ?
Le RQD a été proposé par Don U. Deere en 1964, principalement pour les besoins de grands projets de génie civil comme les barrages. Son but était de créer un indice simple et reproductible pouvant être mesuré directement sur le terrain.
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Sur une nouvelle passe, vous mesurez les longueurs suivantes : [22, 8, 15, 4, 31, 10]. Quelle est la somme des longueurs à retenir ?
Question 2 : Calcul de l'indice RQD
Principe
Le concept physique derrière le RQD est de créer un ratio. On compare la "bonne roche" (la somme que nous venons de calculer) à la longueur totale explorée. Ce ratio, exprimé en pourcentage, nous donne une mesure directe et quantitative de la qualité.
Mini-Cours
Le RQD est un indicateur de la fréquence des fractures dans le massif rocheux le long de l'axe du forage. Un RQD élevé (proche de 100%) indique une roche massive avec peu de fractures, tandis qu'un RQD faible (proche de 0%) indique une roche très fracturée ou de mauvaise qualité.
Remarque Pédagogique
Prenez l'habitude d'écrire la formule littérale avant de remplacer les termes par leurs valeurs numériques. Cela structure votre pensée, montre votre raisonnement et vous aide à éviter de vous tromper sur quel nombre va au numérateur et lequel va au dénominateur.
Normes
La formule de calcul est une norme de fait dans l'industrie. Elle est utilisée de manière cohérente dans le monde entier, ce qui permet aux ingénieurs de comparer la qualité des roches de différents sites sur une base commune.
Formule(s)
L'outil mathématique est la formule de définition du RQD :
Donnée(s)
Nous utilisons le résultat de la question précédente (somme des longueurs valides) et la longueur totale de la passe de forage spécifiée dans l'énoncé.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Somme des longueurs des carottes > 10 cm | \(\sum L\) | 128 | cm |
| Longueur totale de la passe de forage | \(L_{\text{totale}}\) | 150 | cm |
Astuces
Utilisez une calculatrice et effectuez d'abord la division (128 / 150), puis multipliez le résultat par 100. Cela évite les erreurs de manipulation des pourcentages. Le résultat de la division doit toujours être inférieur ou égal à 1.
Schéma (Avant les calculs)
Le calcul à effectuer est un rapport entre la somme des longueurs valides et la longueur totale, tel que représenté conceptuellement ci-dessous.
Concept du Ratio RQD
Calcul(s)
On applique la formule du RQD étape par étape en partant des données disponibles.
Calcul du RQD
Schéma (Après les calculs)
Le résultat est visualisé sur une jauge de qualité pour une interprétation rapide.
Jauge de Qualité RQD
Réflexions
Un RQD de 85,3% indique que sur la longueur forée, plus de 85% du rocher est constitué de morceaux de bonne taille, suggérant un massif peu fracturé et de bonne compétence mécanique. C'est une information très positive pour un projet de construction.
Points de vigilance
Assurez-vous que la somme des longueurs et la longueur totale de la passe sont dans la même unité (ici, les centimètres). Une erreur d'unité est une source fréquente d'erreurs dans les calculs géotechniques. Le RQD est un pourcentage et ne peut pas dépasser 100%.
Points à retenir
Le RQD est un pourcentage. Retenez sa formule simple : (somme des morceaux > 10 cm) / (longueur totale) x 100. C'est l'un des indices les plus fondamentaux et les plus utilisés en mécanique des roches.
Le saviez-vous ?
Bien que le RQD soit mesuré sur des carottes de 1D, il est souvent utilisé pour estimer les propriétés 3D du massif rocheux. Des corrélations empiriques existent entre le RQD et des paramètres importants comme le module de déformation du massif.
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
La somme des longueurs des carottes > 10 cm est de 110 cm. La passe totale fait 180 cm. Quel est le RQD ?
Question 3 : Qualification de la qualité du massif rocheux
Principe
Cette étape consiste à donner un sens pratique au chiffre que nous avons calculé. On transforme une donnée quantitative (85,3%) en une appréciation qualitative ("Bonne", "Médiocre", etc.) qui peut être comprise par tous les intervenants d'un projet, même non-spécialistes.
Mini-Cours
La classification de Deere est la référence. Chaque catégorie de qualité (de "Très médiocre" à "Excellente") est associée à une plage de valeurs de RQD. Ces catégories ont été définies sur la base de l'expérience et de la corrélation avec le comportement des roches dans des projets de construction réels.
Remarque Pédagogique
L'interprétation est aussi importante que le calcul. Un ingénieur ne fournit pas seulement des chiffres, il les explique. Apprenez à toujours accompagner un résultat numérique d'une conclusion qualitative claire et concise.
Normes
La classification RQD de Deere (1964) est la norme universellement reconnue pour cette interprétation. Elle est présentée sous forme de tableau dans la quasi-totalité des manuels de géotechnique et de mécanique des roches.
Formule(s)
Il n'y a pas de formule mathématique ici, mais une table de correspondance. L'opération consiste à situer notre valeur de RQD dans les intervalles définis par la table.
Donnée(s)
La donnée d'entrée est le RQD calculé précédemment. La table de classification de Deere sert de référence pour l'interprétation.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Indice RQD (de Q2) | RQD | 85.3 | % |
Astuces
Pour mémoriser la table, retenez les bornes clés : 25, 50, 75, 90. Elles délimitent les cinq catégories de qualité. C'est un moyen mnémotechnique efficace.
Schéma (Avant les calculs)
La table de classification est le schéma de référence pour cette étape. La ligne pertinente pour notre résultat est mise en évidence.
| RQD (%) | Qualité du Massif Rocheux |
|---|---|
| 0 - 25 | Très médiocre |
| 25 - 50 | Médiocre |
| 50 - 75 | Moyenne |
| 75 - 90 | Bonne |
| 90 - 100 | Excellente |
Calcul(s)
Il s'agit de situer notre résultat par rapport aux bornes de la classification de Deere.
Vérification de l'intervalle
La valeur de 85,3% se trouve donc dans la plage correspondant à une qualité "Bonne".
Schéma (Après les calculs)
Ce schéma positionne notre résultat sur l'échelle de qualité visuelle.
Positionnement sur l'échelle de qualité
Réflexions
Qualifier la roche de "Bonne" a des implications directes sur le projet : on peut s'attendre à une bonne tenue des excavations, des besoins en soutènement potentiellement plus faibles et des conditions de fondation favorables. C'est une information cruciale pour la conception et le chiffrage.
Points de vigilance
Ne tirez pas de conclusions définitives à partir d'un seul RQD. C'est un indice ponctuel. La qualité du rocher peut varier considérablement sur un même site. Il est nécessaire de calculer le RQD sur de nombreux sondages pour avoir une image représentative du massif.
Points à retenir
Maîtrisez les cinq catégories de qualité et les quatre valeurs seuils (25, 50, 75, 90). Être capable de traduire instantanément un RQD en une qualité est une compétence fondamentale.
Le saviez-vous ?
Le RQD est l'un des paramètres d'entrée clés pour des classifications de massifs rocheux plus complexes et plus complètes, comme l'indice RMR (Rock Mass Rating) ou l'indice Q de Barton. Il constitue la première étape quantitative pour comprendre le comportement d'une masse rocheuse.
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Un RQD de 45% correspond à une qualité :
Outil Interactif : Simulateur de RQD
Utilisez les curseurs pour modifier la longueur de 5 morceaux de carotte pour une passe de 100 cm et observez comment le RQD évolue en temps réel. Cela vous aidera à visualiser l'impact de la fragmentation du rocher sur sa qualité perçue.
Paramètres d'Entrée (Passe de 100 cm)
Résultats Clés
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Que signifie l'acronyme RQD ?
2. Quelle est la longueur minimale d'une carotte pour être comptabilisée dans le calcul du RQD ?
3. Pour une passe de 200 cm, la somme des longueurs des carottes de plus de 10 cm est de 120 cm. Quel est le RQD ?
4. Un RQD de 82% correspond à une qualité de roche...
5. Si tous les morceaux de carotte d'une passe font moins de 10 cm, quelle est la valeur du RQD ?
Glossaire
- RQD (Rock Quality Designation)
- Indice quantitatif de la qualité d'un massif rocheux basé sur le pourcentage de carottes de forage intactes de plus de 10 cm de long par rapport à la longueur totale de la passe de forage.
- Carotte de forage
- Échantillon de roche de forme cylindrique obtenu par forage carotté. L'analyse des carottes permet d'étudier les propriétés géologiques et géotechniques du sous-sol.
- Passe de forage (ou "Run")
- Désigne la longueur forée en une seule opération continue avant de remonter le carottier pour récupérer les échantillons de roche.
- Massif rocheux
- Ensemble de la roche en place, incluant la matrice rocheuse intacte ainsi que les discontinuités (failles, joints, fractures) qui l'affectent.
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