ÉTUDE DES MATÉRIAUX DE SUBSTITUTION AUX MATÉRIAUX ALLUVIONNAIRES DE L'allier (Lit De La Rivière)
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MINISTERE DE L'URBANISME MINISTERE DE L'INDUSTRIE ET DU LOGEMENT TAXE PARAFISCALE SUR LES GRANULATS ÉTUDE DES MATÉRIAUX DE SUBSTITUTION AUX MATÉRIAUX ALLUVIONNAIRES DE L'ALLIER (Lit de la rivière) CENTRE D'ETUDES TECHNIQUES BUREAU DE RECHERCHES DE L ÉQUIPEMENT DE LYON GÉOLOGIQUES ET MINIERES LABORATOIRE REGIONAL SERVICE GEOLOGIQUE NATIONAL DES PONTS ET CHAUSSEES Service géologique) régional Auvergne Hue Bernai'l Palissy 22, .ivuruii; du I empeles 2 \ du Hrtjzul 6.'i8(X) COURNON D'AUVtRGNE 63014 CLfcRMÜNÍ FfcRRAND Tél. [73) 84.80 83 HS 80/625 82 SGN 959 AUV Juillet 1982 - SOMMAIRE- INTRODUCTION ? 1 - CONTEXTE GEOLOGIQUE GENERAL 3 1-1 - LES FORMATIONS ALLUVIONNAIRES 3 1-1-1 - Basses terrasses et plaine alluviale 4 1-1-2 - Moyenne terrasse 5 1-1-3 - Haute terrasse 5 1-1-4 - Très hautes terrasses ¿> 1-1-5 - Sables alluviaux plio-quaternaires f> 1-2 - LES ROCHES MASSIVES 7 1-2-1 - Massifs granitiques 1 1-2-2 - Terrains métamorphiques S 1-2-3 - Terrains Dévono-dinantiens (viséens) 9 1-2-4 - Terrains plus récents 9 2 - SELECTION DES ZONES ETUDIEES ?Z 2-1 - PRINCIPAUX CENTRES DE CONSOMMATION 72 2-2 - CONTRAINTES MAJEURES D'ENVIRONNEMENT 7 3 2-3 - CRITERES GEOLOGIQUES ET GEOTECHNIQUES 75 3 - ETUDE PAR ZONE 79 3-1 - ZONE DE VICHY 79 3-1-1 - Secteur de SAINT REMY-EN-ROLLAT J9 3-1-2 - Secteur de MARCENAT .. 1 3-2 - ZONE DE VARENNES - SAINT-POURCAIN 29 3-2-1 - Secteur de CRECHY 29 3-2-2 - Secteur de PARAY-SOUS-BRIAILLES - LORIGES 33 3-3 - ZONE DE MOULINS 40 A - LES ALLUVIONS 40 3-3-1 - Secteur de la FERTE HAUTERIVE - BESSAY 40 3-3-2 - Secteur de VILLENEUVE-SUR-ALLIER 5 7 B - LES ROCHES MASSIVES 5S 3-3-3 - Les granites du massif de TREBAN 5S 3-3-4 - Les microgranites 59 3-3-5 - Les grés associés aux "quartzites de MEILLERS" 61 4 - ETUDE DE "FAISABILITE" DE BETONS HYDRAULIQUES 64 4-1 - IDENTIFICATION DES CONSTITUANTS 64 4-1-1 - Les granulaos ^4 4-1-2 - Le ciment j 67 4-1-3 - Composition des bétons 69 5 - CONCLUSIONS ?î 6 - BIBLIOGRAPHIE 73 LISTE VES CARTES U pagu CONTEKTE GEOLOGIQUE GENERAL EchzJUz 1/250 000 77 oX 12 CARTE GENERALE VES SECTEURS ETUDIES - 1/250 000 IS et 20 SECTEÜR SAINT REM/ EN ROLLAT 1/25 000 22 zí :3 SECTEUR MARCEL AT - M 25 000 2S zt 1; SECTEUR VE VARENNES SUR ALLIER - CRECHV - 1/25 000 31 zt 33 SECTEUR VE PARAV SOUS BRIAÎLLES - L0RIGES - 7/25 000 39 zt 40 SECTEUR VE LA VERTE HAUTER1VE - BESSAy SUR ALLIER - 7/25 000 50 zt 57 SECTEUR VE VILLENEUVE SUR ALLIER - 7/25 000 51 zt 5S SECTEUR VE LA ROCHE PASSIVE 1/100 0000 63 <it 64 -1- INTRODUCTION Les orientations fixées par le groupe de travail sur les extractions de matériaux dans les lits de la Loire et de l'Allier, présidé par monsieur R. FOUCAUD, ingénieur général des Ponts et Chaussées, peuvent être résumées ainsi : - limitation des extractions dans le lit des deux rivières ; - transfert progressif des extractions du lit a la plaine alluviale, sans entraîner de nuisances plus graves que celles constatées sur le fleuve. Le groupe de travail a engagé une série d'études dans les directions suivantes : - recherche de gisements de matériaux alluvionnaires dans les vais ; - recherche de matériaux de substitution en roches dures ; - évaluation des coûts économiques résultant des solutions envisagées. La présente étude aborde les 2e et Se points ci-dessus, pour la par- tie de la vallée de l'Allier située entre VICHY et MOULINS dans le département de l'Allier. Un volet économique est en outre engagé parallèlement a ce tra- vail. Ont participé à la réalisation de cette étude : - Pour le bureau de recherches géologiques et minieres, Service Géologi- que Regional Auvergne : . BELKESSA R. - technicien supérieur hydrogéologue . BILLET C. - technicien supérieur . TURLAND M. - ingénieur géologue . ROUZAIRE D.- dessinateur - 2 - - Pour le Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement, Laboratoire Régio- nal de Clermont-Ferrand : . FARIGOULE Y. - technicien supérieur géologue . GEOFFRAY J.M. - ingénieur chimiste . MISHELLANÏ A. - ingénieur du Génie Civil Le financement a été assuré par : - la taxe parafiscale sur les granulats (premiere sous fiche d'exécution 18-03-07) ; - le Conseil Général de l'Allier ; - La Direction Départementale de l'Agriculture de l'Allier ; - le Conseil Supérieur de la Pêche. - 3 - 1 - COMTBXTB GEOLOGIQUE GENERAL / 4 Geologie Dans la région concernée par la présente étude, le Val d'Allier est entièrement installé dans les terrains sédimentaires de la Limagne, effondrés n un large fossé subméridien entre les plateaux cristallins. Dane la limagne bourbonnaise (au Nord de GANNAT et VICHY), cette structure en foeeè s'atténue par rapport a la Limagne typique de Clermont, avec des limites devenant sinueuses et moins nettes. Les dépôts alluviaux, nêogènes et quaternaires, prennent une extension importante, en s'organisant en terrasses étagéee. A l'aval de Moulins, les dépôts néogènes (sables et argiles du Bour- bonnais) s'étalent largement sur tout le pays entre Loire et Allier (Sologne bourbonnaise) masquant les traits de la géologie profonde. * Hydrogeologie Les aquifères formés par les terrasses alluviales sont d'un intérêt tres variable suivant la distance qui les sépare de l'Allier, axe principal de drainage ; mais aussi en fonction de l'épaisseur de la nappe et donc de la per- méabilité et du coefficient d'emmagasinement des couches saturées. En premiere approximation, on peut tabler sur une augmentation pro- gressive de ces derniers paramètres en se rapprochant du cours d'eau ; les dé- bits les plus élevés sont obtenus par rêalimentation induite a partir de l'Al- lier. Les alluvions anciennes, par leur position dans la vallée et leurs caractéristiques "hydrauliques le plus souvent médiocres, n'offrent que de fai- bles ressources qui proviennent essentiellement de l'infiltration des précipita- tions et des apports venant du coteau. Ces eaux circulent en direction des bas- eee terrasses dont elles contribuent a alimenter la nappe. 1-1 - Lee formations alluvionnaires Pour des raisons d'intérêt relatif, les formations alluviales seront envisagées dans l'ordre inverse de leur dépôt, en commençant par les graves du lit mineur de l'Allier. - 4 - 1-1-1 - Basses terrasses et plaine alluviale a) Alluvions du lit vif de l'Allier ou "lit mineur" (Fz des cartes géologiques a 1/50.000e) Elles sont recouvertes par l'eau, fréquemment sinon constamment et donc aouvent remaniées et lavées. Ce sont celles qui sont actuellement exploitées et auxquelles il faut trouver des matériaux de substitution. b) Alluvions de la plaine alluviale (Fyz des cartes géologiques a 1/SO.OOOè) Correspondant à la plaine d'inondation ou "lit majeur" de l'Allier, leur surface domine de 2 à 4 ou 5 m le niveau d'étiage de la rivière. Elles sont généralement constituées de la façon suivante : - en surface, des limons de débordement d'épaisseur variable pouvant atteindre 1,5 a 2 m maximum ; - en dessous, la partie supérieure des alluvions proprement dites est composée, comme dans le lit mineur, de matériau non altéré, relativement mieux roulé, plus arrondi et plus riche en éléments volcaniques que les alluvions des basses ter- rasses voisines ; - la partie inférieure dee alluvions, moins bien connue, présenterait des carac- téristiques semblables aux alluvions des basses terrasses e) Alluvions de la "premiere terrasse" (Fy des cartes géologiques a 1/50.000e) Correspondant a un replat intermédiaire, souvent mal individualisé, entre la plaine d'inondation et la "basse terrasse". L'altitude relative de cette terrasse par rapport a l'Allier décroit de l'amont vers l'aval de 12 m a Pont du Château dans le Puy de Dôme, a 5 m environ au Sud de Mouline. Les éléments qui constituent ces alluvions présentent une légère al- tération. - 5 - d) Alluvions de la "basée terraeee" (Fx dee cartee géologiquee à 1/50.000e) A surface très nette et presque continue dont l'altitude relative par rapport a l'Allier décroît également de l'amont a l'aval, de 20 m à Pont du Châ- teau à 5 m au Nord de Mouline et finit par se confondre avec la plaine allivia- le plue à l'aval (Fx dee cartee géologiquee à 1/50 000e). La compoeition de ces alluvions ne diffère pas sensiblement des pré- oédentee. 1-1-2- Moyenne terrasse (Fw dee cartee géologiquee a 1/50 000e) Son altitude relative, par rapport au niveau de l'Allier, décroit de 35 m à Pont du Château (30 m à Maulmont), a moine de 20 m au Nord de Mouline. Cette terraeee, bien que diecontinue, préeente un développement non négligeable et son épaisseur peut localement dépaeeer 10 m. Elle eet généralement constituée d'une masse de galets a éléments de socle abondante maie altérée, volcaniques moins altérés, quartz et chailles dans une matrice sablo-argileuse ocre-brun, le plus souvent indurée, ferrugineuse. Dane cette maeee s'individualisent dee lentilles sableuces, tandis que la base dee dépote eet généralement plue fine. 1-1-3- Haute terrasse(ou terrasse dee Rigaudanches) (Fv des cartes géologiquee a 1/50 000e) Son altitude relative décroit de 60-65 m à Pont du Château, 45 m a la Ronde (Chazeuil) à 30 m à Chantenay St Imbert. Son développement eet tres discontinu mais son épaisseur notable vers l'amont de la région étudiée : 12 m à Saint Priest Bramefant, plus de 6 m en Fo- rêt de Marcenat, 4-5 m a la Ronde-Chazeuil. Elle est constituée d'une masse de galets grossiers de roches du so- cle tres altérées, souvent "pourries", de rochee volcaniques plus résistantes, de quartz et de chaillee, dans une matrice eablo-argileuse ocre.