Dissertationen zum Thema „Carrières (sites d'extraction) – Antiquité“

L'exploitation antique de la pierre de taille dans le bassin de la Charente a mis à profit la belle pierre blanche des affleurements calcaires propre à l'architecture et à la sculpture. L'étude explore les procédures du travail de la pierre: extraction, taille, tournage, bardage, transport. La démarche archéologique scrute avec précision les traces laissées par les carriers sur les sols de carrière et les fronts de taille antiques et propose des grilles de lecture et d'analyse applicables à l'ensemble de la région. La carrière, par le lien organique qu'elle tisse avec le chantier de construction, apparaît comme un enjeu majeur de l'archéologie du bâti. Au-delà des techniques, cette recherche s'intéresse à la carrière comme lieu de vie et propose, à partir de la fouille de la carrière de Thénac (Charente-Maritime), une études des hommes qui y vivent de façon permanente ou temporaire: habitat, vie quotidienne des carriers, rôle du forgeron, etc. Parallèlement à l'étude historique et archéologique, une recherche a été menée sur le plan géologique, visant à caractériser les calcaires de Saintonge afin d'en préciser les provenances et de les comparer à des échantillons prélevés sur les monuments antiques. La pierre des carrières de Thénac et de Crazannes a servi de base à la mise au point d'un protocole de caractérisation susceptible d'être étendu à d'autres carrières de Saintonge. Ces référentiels deviennent ainsi des outils pour cerner la diffusion de la pierre et mieux connaître les étapes de la romanisation
The ancient exploitation of hewn stone in the Charente basin provided a beautiful white stone from the limestone outcrops which was used in architecture and for sculpturing. This study explores the process of manipulating the stone: extraction, hewing, turning, boarding and transport. The archaeological approach consists in precision srutiny of all traces left by early quarrymen, on the bottom surface and all worked faces of the quarry. It then proposes grids for reading and analyses which are applicable to the whole area. Being closely linked to construction sites, the quarry is of major interest to archaeological research dealing with built structures. Apart from examining the different techniques, this research also explores the quarry as a space for living. Taking into account the excavations of the Île Sèche quarry at Thénac (Charente-Maritime), it proposes a study of the population who lived in quarries, either temporarily or permanently: living quarters, the every day life of quarrymen, the rôle of the blacksmith, etc. Alongside the historical and archaeological aspect of study, a research was carried out from the geological point of view in order to specify Saintonge limestones according to its origin and to compare it with samples taken on the antique monuments. Stone of Thénac and Crazannes quarries has been used as the basis for an identification code which could be extended to other Saintonge quarries. These references can now be considered as a means to determine the dispersion of Saintonge limestone and to have a better knowledge of the romanization

L'économie de la pierre est un champ de recherche qui soulève des problématiques très diverses et accorde une large place à l'interdisciplinarité. C'est à l'interface de la géologie et de l'archéologie que s'inscrit la présente étude. Il est question, pour une aire géographique correspondant à la basse vallée de la Loire et dans un cadre chronologique allant de la conquête à la période carolingienne, non pas d'entreprendre une nouvelle étude architecturale ou stylistique, ni d'engager une enquête approfondie sur les techniques d'extraction ou de taille, mais plutôt de se pencher sur la manière dont les ressources minérales locales ont été mises à contribution et sur les circuits d'importation de matériaux exogènes. Il s'agit, d'une part de dresser un inventaire des sites d'extraction gallo-romains et mérovingiens, d'autre part de cractériser les différentes roches employées dans les aménagements construits et dans un large éventail d'éléments en pierre, par suite de tenter de préciser leur aire potentielle d'extraction, enfin de voir si des tendances particulières se dégagent dans l'utilisation de ces roches en fonction de critères spatiaux, temporels ou architecturaux. Une large place est ainsi accordée à la géologie, l'identification des sources d'approvisionnement représentant un préalable indispensable à toute réflexion relative à l'économie de la pierre. Ce travail montre que les territoires étudiés forment, durant l'Antiquité et le début du haut Moyen Age, un ensemble économique relativement cohérent de par leurs stratégies d'approvisionnement en pierre, fortement conditionnées par le grand axe économique que constitue la Loire. La mise en évidence de sources d'approvisionnement nivernaises permet par ailleurs de rompre avec l'idée, héritée du XIXe siècle, selon laquelle la pierre de taille calcaire employée en Basse-Loire venait néséssairement de l'Anjou ou du Poitou-Charentes.

L'idée généralement admise que les Phéniciens et les Puniques ont peu utilisé le marbre nécessitait un réexamen à la lumière des acquis des dernières décennies. L'inventaire systématique de l'usage du marbre, sous toutes ses formes et dans tous les secteurs de la culture matérielle phénicienne d'Occident et du monde punique, soutenu par l'exploitation des sources littéraires et épigraphiques permet de constater qu'il n'en est rien. Le marbre est pratiquement autant utilisé dans l'Occident phénicien et le monde punique que dans le monde grec d'Occident. L'analyse des réseaux commerciaux, et plus particulièrement de ceux qui ont permis la circulation des sarcophages anthropoi͏̈des et des sarcophages architecturaux, permet d'esquisser une économie du marbre dans le monde phénicien et punique, caractérisée par la multiplicité de ses réseaux. L'observation attentive du marbre des sarcophages carthaginois, la révision des dates généralement proposées pour la période de production des sarcophages anthropoi͏̈des, permettent ainsi de démontrer qu'à côté de la filière parienne de ces derniers, Carthage semble avoir développé un réseau propre, permettant d'acheminer les sarcophages architecturaux en marbre du Pentélique vers le bassin occidental de la Méditerranée. Cette filière, renforcée par l'activité d'ateliers carthaginois employant des artisans grecs de bon niveau, a non seulement permis à la métropole punique de s'approvisionner et de créer ses propres modèles, mais également de s'assurer le quasi monopole de la redistribution de ces sarcophages, notamment en Étrurie.

Cette thèse s’intéresse aux pierres de construction calcaires employées en contexte archéologique, dans la construction monumentale du VIIe siècle au Ier siècle avant J.-C. en Grèce continentale, plus précisément sur un ensemble de sites de l’est du Golfe de Corinthe. Contrairement aux marbres, les pierres calcaires et les carrières associées ont rarement fait l’objet d’une étude archéométrique et systématique, et des confusions sur la nature géologique des roches sont même courantes. Les principales questions abordées ici sont donc : (1) quels types de pierre sont mises en œuvre ? (2) D’où proviennent ces pierres employées ? (3) Pourquoi ces pierres ont-elles été choisies ? Cette thèse se base sur un travail de terrain extensif qui a permis de réaliser un inventaire des roches mises en œuvre et des carrières antiques. Il est combiné à l’étude des contextes géologiques et un travail historiographique important, nécessaires puisque le travail sur site archéologique est limité (travail sur des vestiges, sans échantillonnage). Le Golfe de Corinthe est un graben actif quaternaire : sur la marge sud affleurent des dépôts syn-rift, mis à jour suite à la surrection du Péloponnèse. Ce sont ces formations qui ont été exploitées par les constructeurs grecs et qui ont fournis la majorité des pôros, terme générique employé dès l’Antiquité pour désigner des roches récentes peu consolidées de type variés (grès, travertin, tuff, calcaire coquillier). Certains de ces faciès ont été importés, mais la majorité des sites exploite avant tout les ressources locales (calcaires durs, conglomérat ou grès en fonction de la géologie) : on observe une faible diversité de pierres pour chacun des sites (<5 faciès), et plus de 80% du volume de pierre représenté par un unique faciès local. Enfin, pour comprendre les choix de pierres par les constructeurs grecs, une étude des propriétés pétro-physiques de différents matériaux a été réalisée. La masse volumique était visiblement un des seules propriétés importantes. Un site possède des caractéristiques exceptionnelles : le sanctuaire de Delphes, où plus d’une vingtaine de faciès y ont été identifiés : les faciès locaux (calcaires, brèche et travertin) représentent un volume finalement assez faible. La moitié sont allochtones et représentent plus de 50% du volume de pierre mis en œuvre : la dune oolithique de Corinthe, le calcaire de Mégare, des pierres noires, des marbres cycladiques et attiques, mais aussi des grès variés dont l’origine reste à définir. Ces nouvelles données nous informent sur les échanges de pierres à l’échelle du Golfe dans l’Antiquité, et proposent des pistes sur l’étude des pierres calcaires utilisées dans la construction
This work focuses on limestone construction-stones used in archaeological context, in monumental construction from the 7th to the 1st century B.C., in continental Greece, more precisely on sites in the eastern Gulf of Corinth. Unlike marbles, limestones and their associated quarries have rarely been the subject of archaeometric and systematic study, and confusions about the geological nature of the rocks are common. The main questions addressed here are therefore: (1) what types of stone are used? (2) where do these stones come from? (3) why were these stones chosen? This thesis is based on extensive fieldworks, which provide an inventory of construction-stones and ancient quarries. It is combined with the study of geological contexts and an important historiographical study, as work on archaeological site is limited (working on remains, without sampling). The Gulf of Corinth is an active quaternary graben: on the southern margin, syn-rift deposits are outcropping because of the uplift of the Peloponnese. These formations were exploited by Greek builders and provided the majority of the pôros, a generic term used since Antiquity to speak about recent unconsolidated rocks of various types (sandstone, travertine, tuff, shell limestone). Some of these facies were imported, but the majority of the sites exploited local resources (hard limestone, conglomerate or sandstone, depending on the geology): a low diversity of stones is observed in each site (<5 facies), and more than 80% of the volume of stone is represented by one single local facies. Finally, to understand the choice of stones by the Greek builders, a study of the petrophysical properties of different materials was carried out. It seems that the density was the only important physical property. One site shows exceptional characteristics: the sanctuary of Delphi, where more than twenty facies have been identified: the local facies (limestone, breccia and travertine) represent a relatively small volume. Half of the facies are allochthonous and represent more than 50% of the volume of stone used: the oolitic dune of Corinth, the limestone of Megara, black stones, Cycladic and Attic marbles, but also various sandstones whose origin remains to be defined. These new data inform us about the exchange of stones at the scale of the Gulf in Antiquity, and suggest areas for future research on the study of limestone used in construction

Basée sur un vaste corpus d’œuvres en quartzite, axé sur la statuaire mais prenant aussi en compte d’autres types de monuments, l’étude vise à examiner l’utilisation de cette pierre dure par les anciens Égyptiens au Nouvel Empire, sous les XVIIIe et XIXe dynasties. Correspondant à du grès silicifié, le quartzite a été extrait du Gebel el-Ahmar au nord et des carrières d’Assouan au sud. Après avoir évoqué les caractéristiques géologiques du quartzite et sa désignation dans les anciens textes égyptiens, l’étude traite du travail dans les carrières du point de vue de son organisation et de ses aspects techniques (méthodes d’extraction, outils employés, ébauches in situ), avant d’envisager la question du transport et de la finition dans les ateliers de sculpteurs. La seconde partie, introduite par un chapitre sur l’usage du quartzite avant le Nouvel Empire, est consacrée à l’examen des œuvres du corpus replacées dans leur contexte : il permet de mettre en évidence l’essor de ce matériau au cours de la XVIIIe dynastie, avec une utilisation majeure sous les règnes d’Amenhotep III et d’Akhénaton, fortement marqués par les conceptions solaires, et un nouveau regain sous Séthi Ier, notamment à Héliopolis, et sous Ramsès II qui a cherché à imiter son prédécesseur Amenhotep III. La symbolique solaire du quartzite, due à sa couleur rouge et à l’origine mythique du Gebel el-Ahmar, explique en grande partie son emploi dans les monuments royaux et divins et en fait une pierre de prestige, presque exclusivement réservée à l’élite. Les résultats d’analyses scientifiques menées sur des objets en quartzite du musée du Louvre sont annexés au travail
Based on a large corpus of works made of quartzite, centred on statuary but also taking into account other types of monuments, the present study is a review of this hard stone use by the ancient Egyptians during New Kingdom, mainly 18th and 19th dynasties. Quartzite or silicified sandstone was extracted from Gebel el-Ahmar quarries in the North and from Aswan quarries in the South. Having mentioned the geologic characteristics of quartzite and its name in the ancient Egyptian texts, the study deals with the work in the quarries (organization and technical aspects like extraction technologies, tools, rough or unfinished pieces found in situ) and the transport of the stone from the quarry to the workshop. The second part of the research, introduced by a chapter on quartzite use before New Kingdom, is dedicated to the monuments of the catalogue put in their context : their examination reveals the significant development of this material during the 18th dynasty, with a peak under the reigns of Amenhotep III and Akhenaton, heavily influenced by solar beliefs, and a revival under Seti Ist (especially in Heliopolis) and Ramesses II, who wanted to emulate his predecessor Amenhotep III. The use of quartzite in royal and divine monuments might be explained by its solar symbolism, due to the red colour of the stone and the mythical origin of the Gebel el-Ahmar : it is the reason why this high-value stone is almost exclusively reserved for the Egyptian elite. An appendix containing the results from scientific analysis conducted on some quartzite objects kept in the Louvre Museum completes the study

Un inventaire de 2361 éléments de sculpture non-architecturale découverts chez les Éduens a mis en évidence des concentrations au nord du territoire de cité, dans des zones riches en calcaires de qualité et ouvertes aux apports des cités gallo-romaines septentrionales. On en sait aussi plus sur la chaîne opératoire de la pierre, de l'extraction en carrière à l'abandon de l'objet. L'approvisionnement en pierre était surtout local, mais n'excluait pas des transports sur de longues distances. Les sculpteurs ont élaboré des manières de faire libérées des contraintes du matériau. On a aussi identifié des spécificités, comme une iconographie éduenne particulière, notamment dans les stèles funéraires, ainsi qu'un certain désintérêt pour les portraits. Désormais, il est possible d'aborder l'artisanat de la pierre de façon macroscopique dans la civitas éduenne, en raisonnant sur les questions géographiques, techniques, iconographiques et stylistiques. Le croisement des données issues de ces quatre grands dossiers a permis de reconnaître et de caractériser 33 ateliers et 50 sculpteurs isolés, actifs du Ier s. au début du IVe s. de notre ère. Si la sculpture sur pierre se développe à partir du règne des Flaviens, elle atteint un sommet dans la deuxième moitié du IIe s. avant de chuter au siècle suivant. Dans le territoire éduen, l'artisanat de la pierre n'est pas circonscrit aux villes, et des ateliers de qualité ont œuvré à l'échelle de pagi, de sanctuaires ou de petites agglomérations. Enfin, plusieurs liens entre les ateliers ont été identifiés, montrant des traditions locales, des compétitions entre sculpteurs, des systèmes d'emprunts, de transmissions et d'affiliations
Achieving an inventory of 2361 non-architectural stone sculptures discovered in the civitas Aeduorum, a distribution map shows that most of these can be found in the northern part of the civitas. There, the sandstone is of the utmost quality, thus explaining this specific concentration. The same area has clearly received influences from the northern civitates. We now know more about the operational chain of stone, from the quarry to the abandon of the sculpted artifact. Stone supply was mostly local, but some long distance transports have been seen. Sculptors have elaborated a craft where the material was no longer a constraint. Some specificities have been put to light, such as a peculiar iconography, especially when it comes to tombstones, and a neglect for portraits. Henceforth, we can discuss stone-craft in this civitas from a macroscopic perspective. This allows an analysis of the spatial distribution as well as new data regarding ancient techniques, iconography and style. Combining those points has led to the identification of 33 workshops and 50 isolated sculptors, active from the Ist century CE to the IVth century. Stone sculpture has mostly developed during the Flavian dynasty, reached its peak during the second half of the IInd century CE before a downfall in the IIIrd century. In the Aedui civitas, stone-carving is not an urban phenomenon, and some high-skilled workshops were active in several pagi, sanctuaries and small settlements. In the end, links between the workshops have been found : they reveal local traditions, competition between sculptors, influences and affiliations

La fabrication de sarcophages constitue, entre la fin du 5e s. et jusqu’au 9e s., une activité artisanale et économique importante, témoin de réseaux économiques et d’aires culturelles locaux et régionaux. L’inventaire et l’étude des sarcophages en contexte funéraire a permis d’établir une typologie détaillée fondée sur des critères morphologiques, décoratifs et technologiques. Sur les quelques 2500 sarcophages étudiés, un faible nombre est bien daté. Une typo-chronologie relative a pu être établie, qui s’appuie sur des exemplaires bien calés chronologiquement et sur l’évolution supposée des formes et modèles ornementaux. De l’étude des lieux de production, dont quatre centres carriers ont été repérés et étudiés, il ressort un savoir-faire important et une organisation très raisonnée de la production. La confrontation des données issues de l’étude des sarcophages et des carrières a permis de restituer des aires de diffusion d’importance micro-locale (Civaux ou Chauvigny par exemple), locale (Panzoult, la vallée de la Manse ou les productions en grès roussards), régionale (la vallée de l’Anglin), voire supra-régionale (productions bourbonnaises et nivernaises, dont les carrières sont situées en dehors de la zone d’étude)
The sarcophagi production is, between the end of the fifth century to the ninth century, an artisanal and economic activity of major importance, witness of economic networks and local and regional cultural area. The inventory and study of sarcophagi in funerary context allowed us to establish a detailed typology founded on morphological, decorative and technological criteria. On some 2500 sarcophagi studied, only a few are well dated. A relative typo-chronology has been established, based on best datations and on the evolution of shapes and decorative models. From the study of production sites, including four quarrying center were studied, we can observe an important expertise and a very rational organization of production. The confrontation of study data from sarcophagi and quarries has allowed us to restitute several diffusion areas: micro-local (Civaux or Chauvigny), local (Panzoult, valley of the Manse or red sandstone of Loir valley) or regional (Bourbonnais or Nivernais productions, outside our study area)

Les carrières souterraines de gypse peuvent présenter plusieurs types d'instabilités qui ont des conséquences en surface mais également en profondeur. Ces désordres peuvent être une expansion prononcée des piliers, une montée des mûrs ou encore la formation de fontis. Leur importance est fonction de l'âge d'exploitation du quartier. Généralement, les quartiers d'âge d'exploitation les plus anciens sont les plus dégradés. Afin de déterminer la nature, les causes et l'intensité du vieillissement du gypse, des observations au microscope électronique à balayage de plusieurs échantillons provenant de quartiers d'âge d'exploitation différent ont été réalisées. Des traces de dissolution ont été décrites sur les faces et les extrémités des cristaux. Leur origine est probablement due à la vapeur d'eau présente dans l'atmosphère minière. De plus, l'intensité de ces dissoIution diminue du parement vers le cœur des piliers. Le comportement mécanique instantané du gypse a été décrit à partir des résultats de la caractérisation physico-mécanique. Des mesures de convergence de galeries, d'expansion de piliers et des essais de fluage sous hygrométrie contrôlée avec des échantillons centimétriques centimétriques ont permis d'étudier, in situ et au laboratoire, le comportement différé du gypse. Un couplage hydro-chimico-mécanique est supposé contrôler les déformations différées. Celles-ci seraient dues à deux mécanismes: dissolution-migration d'eau et dislocation. Les différents résultats et hypothèses ont permis de proposer une loi mécanique visco-élasto-plastique afin de décrire le comportement différé du gypse. Le comportement instantané a été négligé car aucun phénomène de désordre n'a été relevé à court terme. La loi de comportement est basée sur l'unification de la loi de Lemaitre et celle de Norton. Elle prend en compte le couplage hydro-chimico-mécanique et le caractère dilatant du matériau. Une bonne corrélation entre les résultats expérimentaux et les simulations a montré la capacité du modèle à prédire le comportement à long terme de la roche étudiée
The underground gypsum mines could show multiple types of instabilities which have major consequences in the surface and in depth. The demonstrations of these disorders are expansions of pillars, ascents of walls, the forming of subsidence. Generally, the old exploited districts are more degraded than the recent ones. To determine the identity, the source and the intensity of gypsum aging, scanning electron microscope observations were conducted on samples located in zones mined during different time periods. Dissolution traces were described on bath crystals faces and extremities. Their origin is probably due to water vapor present in the mining atmosphere. Their intensity decreases with distance from the wall towards the middle of the pillar. The short ti me behaviour of the gypsum was described. Measurements of rooms convergence, pillars expansion and creep tests with controlled hygrometry made it possible to study (in situ and in laboratory) the long term behaviour of gypsum. A coupling hydro-chimico-mechanics was supposed to control the differed deformations. Two mechanisms of differed deformations were proposed : dissolution/migration of water and dislocation. To describe the differed behaviour, a law of long-term behaviour was proposed. The short time behaviour was not taken into account : no instability was noted. The law was based on the unification of the Lemaitre law and Norton law. The good agreement between experimental curves and the simulations showed the capacity of the coupled model to predict the long-term behaviour of the gypsum

L'étude de l'extraction et du commerce de la pierre à bâtir en Normandie aux époques médiévale et moderne suit toutes les pistes possibles offertes par l'analyse des matériaux, par la recherche archivistique et par les investigations archéologiques de terrain. L’histoire des carrières de la région de Caen est l'objet principal mais d'autres centres carriers normands sont étudiés. La méthodologie de l'étude consiste à mettre en corrélation des données de provenances diverses : les sources écrites et les informations de terrain sont les plus importantes, complétées par la géologie, l'étude des matériaux en oeuvre et la toponymie. Les données récentes (XIXème et XXème siècles) ne sont pas négligées et s'intègrent dans une démarche régressive. L’étude archéologique des carrières souterraines est nouvelle en Normandie et la thèse est avant tout un document de travail pour de futures recherches concernant des sites dignes d'intérêt. Les méthodes d'extraction, l'outillage et la préfabrication en carrière concernent surtout les exploitations de la région caennaise, où les carrières médiévales ont été examinées en détail. Le commerce de la pierre à bâtir de qualité se faisait principalement à partir de centres carriers places à proximité de voies navigables. Quelques grands centres dominent, diffusant leur production dans une bonne partie de la province ; ils sont complétés par des centres de moyenne importance au rayonnement plus réduit et par de petits centres d'intér^tt local. LA géographie et les moyens de transport eurent une influence prépondérante sur le prix de la pierre et donc sur son utilisation L’étude des matériaux des bâtiments permet d'avoir quelques informations supplémentaires, en particulier en Angleterre pour la pierre de Caen et, dans certains cas, la pierre peut servir de marqueur chronologique. Enfin, les relations entre les carriers, les exploitants et les propriétaires de carrières ont été considérées ; il est possible de mieux connaître le carrier, grand oublie des chantiers.

Dans les zones urbaines ou périurbaines, des accidents surviennent régulièrement à l'aplomb des surfaces sous-cavées. L'essor des grands centres urbains dans la plupart des pays européens a nécessité, dans les siècles passés, l'ouverture de nombreuses carrières souterraines, actuellement abandonnées, qui se dégradent au cours du temps. Les processus de dégradation de ces cavités souterraines sont encore mal connus, en particulier les mécanismes de vieillissement qui conduisent à des ruptures différées. Dans le domaine de la surveillance, le diagnostic de la rupture reste problématique. Les méthodes utilisées actuellement (mesures de déformation, écoute microsismique,. . . ) ne fournissent qu'une information très partielle. L'objectif principal de l'étude est donc d'analyser les désordres survenus dans différentes carrières souterraines abandonnées, et de mieux cerner les modes d'évolution à long terme de ces ouvrages. L'accent est mis sur les facteurs géologiques des sites : lithologie, fracturation naturelle, proximité d'un versant, ainsi que sur la géométrie des vides d'exploitation. Différentes approches ont été développées et croisées : Observations lithologiques et structurales dans différentes exploitations de calcaire massif, de gypse et de craie, choisies pour leur représentativité et l'instrumentation mise en place ; Analyse des données instrumentales ; Etudes expérimentales des matériaux rencontrés : caractérisation et étude de leur comportement à long terme à l'état saturé ; Modélisation numérique en deux dimensions, appliquée aux problèmes rencontrés. La finalité de la démarche est de proposer une typologie des principaux mécanismes susceptibles de survenir, et de donner de meilleurs moyens de prédiction des risques. Ce travail s'inscrit dans un thème de recherche Carrières Souterraines Abandonnées lancé par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées en 1998
In urban zones, accidents frequently occur above undermined surfaces. During the previous centuries, in most of the european countries, it became necessary to open many underground workings with the expansion of great urban centers. These quarries are currently abandoned and are deteriorating in course of time. The process of deterioration in these underground cavities are not well known yet, particularly the mechanisms that lead to delayed failures. The failure approach remains a problematic issue. The methods that are currently used (measures of stress and strain determinations, microseismic,. . . ) only provide partial information. The main purpose of our research is to analyze the disorders occurring in various abandoned underground quarries, so as to get a better understanding of their long-term behavior. This study places emphasis on the geological factors of sites (lithology, natural fractures, close to hillside), and also on the geometry of working. Different approaches are developed and compared : Geological observations in different workings of chalk, gypsum and massive limestone; Analysis of instrumental data; Experimental studies of observed rocks : characteristic features and long-term behavior in saturated conditions (test of creep); 2D numerical modeling, applied to observed cases. This work leads to propose the typology of principal failure mechanisms which may happen, and therefore, to offer better tools to foresee the risks. It comes within the framework of a theme of research Abandoned Underground Quarries proposed by the Laboratoire Central des Ponts et Chaussées in 1998

Les granulats naturels, seconde matière première consommée en France, sont élaborés à partir de roche, ressource non renouvelable. La prise de conscience de l’importance de la protection de l’environnement et des impacts associés à l’élaboration de produits manufacturés, favorise le développement de méthodes destinées à mieux approcher les impacts de leur production. Dans ce contexte, ce travail concerne l’évaluation environnementale d’exploitations industrielles en carrière. Il s’appuie sur une collecte de données de sites utiles à cette évaluation, suivie de la réalisation d’un modèle d’évaluation globale des consommations d’énergie, rejets atmosphériques et émissions sonores générées lors de l’élaboration de granulats. Ce modèle, basé sur des indicateurs, est conçu pour être paramétrable selon la nature pétrographique du site (roche meuble ou massive). La mise au point d’un outil d’évaluation, nommé CADUR (CArrière DURable) permet i) d’obtenir des données environnementales relative à la production de granulats naturels ; ii) de mettre en évidence que le paramètre prépondérant de l’évaluation en carrière est la configuration elle-même de l’exploitation considérée ; iii) de suivre, pour l’exploitant, l’évolution de ces performances, d’en comprendre les raisons et de quantifier l’effet d’éventuelles modifications. Vis-à-vis des données de sites collectées, les résultats fournis par CADUR offrent une relative bonne précision. Ils montrent des écarts, avec les données réelles, inférieurs à 10 % pour les consommations énergétiques et à 5 % concernant les niveaux sonores.

Les carrières de la Couronne doivent être abordées de la manière la plus large possible. Cette approche passe inévitablement par l’étude des vestiges archéologiques de leur exploitation et de la documentation d’archive qui y fait référence, mais elle se doit d’aller au-delà de cette simple recherche. Elle est indissociable d’abord de la mise en œuvre du matériau, puisqu’on extrait de la pierre pour un usage spécifique. Le cas de La Couronne est à ce titre éloquent puisqu’on utilise ce matériau depuis l’époque hellénistique jusqu’à la fin du XIXe s. Il est donc primordial pour bien aborder l’étude d’une carrière d'observer à la fois la manière dont on l’exploite mais aussi, et presque surtout, le devenir du matériau et l’organisation de son commerce. Les conditions de transport et les qualités techniques et mécaniques participent pleinement au choix des bâtisseurs pour les pierres qu’ils vont mettre œuvre. Cette approche de la carrière suscite également un intérêt pour les hommes qui ont pris part à cette activité et aux cadres qui définissent leur profession. On ne saurait étudier une carrière sans s’interroger sur les carriers eux-mêmes.

Cette étude concerne un domaine de l'histoire de l'Art peu étudié et novateur : l'exploitation et l'utilisation de la pierre à bâtir - "calcaire grossier"- dans l'architecture parisienne du XVIème au XVIIIème siècles. Pour la première fois, sont jetées les bases de l'histoire des carrières de l'Ile-de-France à l'époque Moderne contribuant ainsi à une meilleure connaissance de l'architecture parisienne. L'Ile-de-France est une région très riche du point de vue géologique et les matériaux de construction ne manquent pas. Le sous-sol parisien est exploité depuis l'Antiquité, ce qui permit aux constructeurs de réaliser des projets architecturaux, grandioses ou modestes. Nous suivons le parcours long et périlleux de la pierre, depuis son extraction de la carrière jusqu'à la mise en œuvre dans le monument. D'où provient-elle ? Comment est-elle exploitée ? Quelle est sa nature ? Comment la choisir et l'utiliser ? La première partie présente les carriers et la législation. La deuxième partie, après une approche géographique, géologique et historique, étudie l'exploitation, le transport, le toisé et le prix de la pierre et précise la nature des différents bancs de pierre utilisés en architecture. La troisième partie traite des compétences professionnelles, du choix et de l'emploi de la pierre. L'approche du matériau en Histoire de l'Art est nécessaire : la nature de la pierre, sa beauté, son industrie, sa taille, son prix, tout contribue à une meilleure compréhension de l'histoire des bâtiments parisiens. Par ailleurs, ce travail tient compte également de l'aspect patrimonial : restauration des monuments et reconnaissance de la valeur historique et archéologique des carrières souterraines de Paris et de sa région
This thesis concerns (is concerning) a new domain of art history rarely studied : extraction and use of lutetian limestone in the parisian architecture from xvi to xviii centuries. Our object was to lay the fondations of the history of ile-de-france's quarries to the modem period for a contribution of a better knowledge of parisian architecture. A far back as the antiquity to the french revolution, limestone quarried in paris and in his district is the most important building material. We followed the difficult and dangerous path of stone from the quarrie to the monument. This subject, part of history of art, is also an excellent example of collaboration between geologists, archeologits and historians. The first part studies the quarrymen and legislation. After a geographical, geological and historical presentation, the second part studies extraction, carriage, measuring and price of stone. Then we describe different qualities for the construction and extraction's technics. The third part describes the limestone's utilization. Architectural treatises and a lot of statements expose different qualities of parisian stone and its use, professional competences and esthetical choice of building materials. Study of building materials is necessary for a better comprehension of architectural history of paris and helps to save our patrimony : restoration of our monuments and recognition of historic and archaeological importance of the parisian quarries

La présence de cavités souterraines génère un risque pour les populations et a un impact sur le futur usage des terrains sous-cavés. En combinant observations in situ et analyse des matériaux en laboratoire, cette étude propose de cerner les processus responsables de la dégradation des vides souterrains, sur l’exemple des carrières souterraines de craie autour de Lille.De nombreux désordres (remontées de voûte, ruptures de piliers, effondrements des blocs rocheux) ont été observés lors de la visite de 10 carrières. L’analyse structurale de la craie montre la présence de nombreuses fracturations notamment les diaclases qui se présentent parfois sous forme des couloirs fracturés. L’état de la stabilité des carrières observé sur le terrain a été confirmé par le traitement des données des cannes de convergences entre le ciel et le mur de plusieurs carrières souterraines. Les résultats de ces analyses ont montré que la vitesse des déformations des épontes est d’une manière générale très faible. Le recensement des incidents sur une vingtaine d’années a montré une corrélation entre les épisodes de fortes pluies et les désordres en surface. Les processus d'altération de la craie in situ et les interactions avec l'eau se traduisent par la formation de patines différentes en surface de la craie. Les observations microscopiques ont révélé des modifications des caractéristiques de la surface de la craie, notamment des phénomènes de précipitation de calcite, le dépôt d’oxy-hydroxydes de fer et la modification de la porosité
The presence of underground cavities creates a potential hazard for population and has a direct impact on land values. Combining observations and analyses of materials in laboratory, the present research work focuses on the phenomena of underground cavity degradation on site and in laboratory, on the example of the Lille Metropole chalk underground quarries. Many disorders (collapse by roof rupture, breakdown of pillars, collapse of the rock blocks) were observed during 10 site visits. The structural analysis of the chalk shows the presence of many fractures, especially joints which sometimes concentrate along corridors. The steady state of quarries observed in the field has been confirmed by treatment of convergence canes data between the roof and floor of several underground quarries. Results show that deformation rate is generally very low. Identifying significant data on incidents over a twenty-year period shows a correlation between main rainfall patterns and surface disorders. On-site alteration processes of chalk and interactions with water show the formation of different patinas on chalk surface. In laboratory, microscopic observations reveal modifications in characteristics of the surface of chalk, mainly calcite precipitation, deposition of iron oxides and hydroxides and porosity modifications

Les carrières souterraines à faible profondeur sont très répandues sur le territoire français. Compte tenu de la méthode d'exploitation par chambres et piliers abandonnés ces carrières se dégradent au fil de temps. Cette dégradation est liée en fait à des facteurs internes (exploitation) et/ou à des facteurs externes (géologiques ou industriels). À l'heure actuelle, de graves accidents ont été répertoriés dans différentes régions en France, c'est pourquoi le ministère de l'environnement attache une attention importante à la lutte contre les instabilités imprévues. Dans ce mémoire, nous présentons les principaux résultats obtenus suivant des points clés: - création d'une base de données carrières souterraines complexes, suivie des analyses statistiques permettant de bien repérer les causes de complexité. - évaluation de la sollicitation sur les ouvrages en tenant compte de l'état initial avant excavation, du phasage des travaux, en focalisant l'analyse sur un domaine particulier et en effectuant une comparaison entre les codes de calcul en 2D et 3D. Nous avons pris en compte dans cette étude deux cas complexes: les carrières à flanc de falaise et les carrières multi-niveaux. Pour mieux évaluer l'ensemble des sollicitations, il est intéressant de tenir compte dans un modèle des discontinuités induites et naturelles. Grâce à la montée en puissance de la capacité des ordinateurs, nous avons réussi à fonder un modèle tridimensionnel capable d'apporter des éléments nouveaux à l'interprétation. Enfin, une conclusion générale récapitulant notre réflexion pour fonder une méthodologie complète destinée à mieux comprendre les mécanismes de rupture dans les carrières souterraines de type complexes, les prévoir et les prévenir

Traditionnellement considérée comme une région peu marquée par la conquête et la domination romaine, l'extrémité occidentale des Pyrénées a livré de nombreux vestiges d'exploitations métallifères antiques (or, cuivre, plomb, argent et fer). Dans un tel contexte archéologique, il s'agissait d'évaluer l'importance de l'activité minière et métallurgique antique au Pays Basque, mais aussi de mesurer les effets de la romanisation sur ce secteur d'activité économique. Plus globalement, il fallait définir le rôle de l'industrie minière dans le processus d'intégration et de romanisation des territoires sud-aquitains. Cette analyse a été réalisée par le biais d'une approche diachronique retraçant les grandes lignes de l'histoire minière du Pays Basque. Au sein d'un foyer minier et métallurgique pluri-millénaire, la production ancienne de fer, manifestement importante et paradoxalement ignorée, méritait un éclairage particulier. Une part importante de la recherche est donc consacrée à l'étude originale de trois centres sidérurgiques antiques découverts dans la vallée de la Nive et dans celle des Aldudes
Traditionally regarded as an area little marked by the conquest and the Roman domination, the western of the Pyrenees delivered a lot of vestiges of ancient metalliferous exploitations (gold, copper, plumb, silver and iron). In such an archaeological context, the question was to evaluate the importance of the ancient mining and metallurgical activity in the Basque Country, but also to measure the effects of the romanisation on this industrial economic branch. Overall, it was necessary to define the role of mining industry in the process of integration and romanisation of the south-Aquitanian territories. This analysis was carried out by the means of a diachronic approach of the Basque Country mining history. Within a pluri-millenium mining and metallurgical hearth, the ancient iron production, obviously important and paradoxically ignored, was in need of a particular lighting. A significant part of the research is thus devoted to the original study of three ancient iron production districts discovered in the Nive and Aldudes valleys

Suite a l'explosion demegraphique des annees 60, le Liban a connu un developpement massif de carrieres calcaires exploitees pour le gravier et les pierres de taille. Ce travail s'inscrit, avec une perspective appliquee dans le domaine scientifique de l'ecologie de la restauration. Il vise a caracteriser et comprendre les dynamiques vegetales spontanees qui s'operent sur ces ecosystemes neoformes en comparaison a des ecosystemes de reference. Les resultats des analyses phyto ecologiques montrent que l'organisation des communautes vegetales colonisant les carrieres est regie a la fois par des facteurs regionnaux (pluviometrie/etage de vegetation) et locaux (site d'echantillonnage, situation, substrat et pente). Sur chacun des biotopes caracterises, falaises, remblais et plateforme, les dynamiques de succession s'observent au niveau des groupements specifiques mais egalement au niveau des traits de vie (type biologique, mode de dissemination, strategies adaptatives). Elles permettent de mettre en evidence differentes categories d'especes (majeures et rares) (generalistes et indicatrices) qui serviront de base en ecologie de la restauration. Sur les remblais, la succession caraterisee est un modele de tolerance initial suivi de processus de facilitation le long de la chrono sequence. Sur les falaises, le taux de remplacement des especes laisse suggerer un turn over rapide du aux conditions stressantes et sur les plateformes les dynamiques sont celles de modele de facilitation sur des pas de temps tres longs. En terme de strategie de restoration, sur les falaises, qui abritent des especes endemiques ou rares, la restauration doit etre orientee et moderre. La remise en etat de plateforme est couteuse et releve du domaine de l ingenieurie avec des interventions sur le substrat (decompactage ou apport de sol). Enfin sur les remblais, la strategie consiste a court circuiter les phases dominees par des annuelles et assurer un couvert vegetal permanent par des herbacees perennes et des chamephytes. Des especes telles que Salvia triloba, Ptilostemon chamaepeuce, Putoria calabrica, Stachys distans, Phagnalon rupestre, ou Hypparhenia hirta semblent particulierement adaptees a de telles fins.

Dès le début de leur histoire, les Égyptiens ont réussi à maîtriser l'extraction et la taille du granite dans les carrières d'Assouan. Cette roche, réputée pour sa dureté, est particulièrement appréciée au Nouvel Empire où son exploitation prend une importance sans précédent. Les temples de Karnak, lieux de cultes majeurs à cette époque, constituent à ce titre les sites d'érection privilégiés de ces monuments en granite, à l'image des quinze obélisques qui furent, pendant un temps, dressés dans l'enceinte d'Amon. L'utilisation de ce matériau ne se limite cependant pas à ces monolithes ; il a également été employé pour de nombreux éléments d'architecture, de statuaire et de mobilier de culte.S'inscrivant dans une démarche pluridisciplinaire comprenant une approche égyptologique, géologique et technique, cet ouvrage propose une étude sur ces réalisations à travers le prisme du site de Karnak, suffisamment riche pour être, dans une certaine mesure, représentatif de l'utilisation générale du granite dans les temples de l'Égypte ancienne
From the beginning of their history, the Egyptians have acquired an expert knowledge of granite quarrying and cutting in Aswan region. This stone, whose hardness made it famous, has been particularly used during the New Kingdom, when it got an unprecedented importance. The Karnak temples, as major cult spots at that time, have been a privileged site for the erection of monuments made from granite, as reflected by the fifteen obelisks which stood in the Amon enclosure for centuries. Its usage has not been limited to these large monolith pieces ; it has also been shaped in a tremendous amount of architectural elements, statues and objects for worship.Following an interdisciplinary approach combining an egyptological, a geological and a technical study, this work presents an investigation of granite monuments through the prism of the Karnak temples, whose history spreads far enough to be representative, in some way, of the general use of granite in ancient Egypt temples

La présence de carrières souterraines abandonnées dans le nord de la France, à proximité de zones urbanisées, est à l’origine de problèmes importants touchant à la sécurité des personnes et des constructions, d’une part, et à l’élaboration de plans d’urbanisme d’autre part. Dans ce cadre, cette thèse présente une étude numérique de comportement mécanique et stabilité de carrières souterraines creusées il y a longtemps dans la craie du nord de la France. Elle a pour objectif de proposer une approche complémentaire aux observations et investigations naturalistes. Ces dernières confirment la présence de familles des joints stratifiées dans la craie du nord de la France et d’autres fractures qui se développent due à la dégradation. Ainsi, le premier objectif est de rendre compte du comportement anisotrope induit par la présence de ces joints. Un critère de rupture orienté est développé et différents mécanismes de plasticité sont considérés pour générer cet effet. Une modélisation numérique tridimensionnelle d’une excavation est mise en œuvre. Une procédure de réduction des paramètres de résistance au cisaillement est proposée pour les joints afin d’étudier leur influence sur les mécanismes de déformation et de rupture et sur la stabilité. Les effets du temps et les mécanismes de dégradation induits par différents facteurs aggravants ont aussi un rôle important. Une approche de dégradation dépendante du temps a été développée pour l’analyse des mécanismes de déformation et de rupture en fonction du temps et pour l’estimation de la stabilité à long terme. Enfin, pour l’estimation préliminaire de la stabilité des carrières, des formules empiriques et des abaques sont proposés
The presence of unexploited underground cavities in the region of North France regarding their close proximity to urbanized areas, poses serious problems in terms of security of both people and constructions on one hand, and induces a strong constraint against the planning and urban development on the other hand. In this framework, this thesis presents a numerical study of the mechanical behaviour and the long term stability of underground cavities excavated in the chalk substratum of North France. It aims to provide a complementary understanding to geological investigations and observations carried out. This latter shows that stratified joints are present in the chalk layers as well as fractures developing due to the degradation of chalk with time. Hence, the first target is to account for the anisotropic behaviour induced due to the presence of these joints. An oriented yield criterion is developed where several mechanisms of plasticity are considered to generate this effect. A three dimensional numerical model of the excavation is executed. An approach for reducing shear strength properties of the joints is proposed to study the joints influence on the strain and failure mechanisms and on the stability state of the cavity. Degradation mechanisms induced upon time in the presence of different aggravating factors create also a critical effect. A non-homogeneous time-dependent-degradation model is developed to analyse the time-dependent deformation and failure mechanisms and to assess the long term stability of these cavities. At the end, empirical formulae and abacuses are developed for a preliminary estimation of the stability of underground cavities of North France

La structure des peuplements caracterisant les zones profondes les zones littorales avec et sans vegetation aquatique, est analysee pour chaque ballastiere au moyen des modeles de distribution d'abondance de preston et motomira. Les bassins en cours d'exploitation montre des communautes fortement hierachisees. Les conclusions pratiques degagees soulagent l'interet d'adopter un schema d'exploitation et de gestion integrant a la fois la qualite des eaux et la duree de vie des milieux en fonction de l'objectif d'amenagement retenu

Les moulins avec leurs meules en pierre ont été utilisés depuis les débuts de l'agriculture pour moudre de céréales. Au fil du temps, ils ont évolué passant des moulins va-et-vient, aux moulins rotatifs manuels, puis à des moulins à mécanismes complexes entrainés par l'homme, l'animal, l'eau ou le vent. Notre étude porte sur la question de la production de ces meules dans le sud de l'Espagne depuis le troisième millénaire av. J.-C. jusqu'au XXe siècle. Seuls quelques sites étaient signalés au début de notre recherche. Maintenant, plus de 130 meulières sont connues suite à des travaux de terrain, l'étude des textes anciens, des recherches sur l'internet et des études museographiques. Les sources conventionnelles pour identifier les sites sont des archives et des textes historiques, ainsi que des dictionnaires géographiques, notamment du XIXe siècle. La plupart des sites identifiés par ces sources datent de périodes récentes. Des sites plus anciens, datés de l'époque romaine et du moyen âge, ont été identifiés par des études des meules dans les dépôts des musées (ébauches en particulier) combinées avec des recherches sur le terrain. L'internet peut être aussi une source intéressante. De nombreux sites sont signalés le long des sentiers de randonnée ou dans des pages historiques locales. Une partie de ce travail a été consacré à établir une première classification des différents types de meules. En raison de l'absence de corpus publiés, ce travail n'est pas équivalent pour toutes les périodes, en particulier pour le Moyen Age. Toutes les roches n'étaient pas aptes à la fabrication des meules et certaines étaient plus recherchées que d'autres. Ainsi à l'âge du fer c'était le calcaire tuffeau. Alors qu'à l'époque romaine c'était le biocalcarenite de la bordure de la Baie de Cadix, et les roches volcaniques qui ont été importées, parfois sur de longues distances depuis les deux districts volcaniques (Calatrava et Province volcanique du SE). Dans les périodes plus récentes c'est le calcaires blanc qui a été favorisés, peut-être parce qu'il permettait d'obtenir une farine plus blanche. Après avoir décrit des techniques de fabrication, une classification des meulières (MQ) est proposée selon s'il s'agissait d'exploitation de blocs de surface (MQ-1) ou du substrat rocheux (MQ-2). Les meules va-et-vient étaient surtout produites à partir de blocs de surface (MQ-1a), tandis que des modèles de l'âge du fer et romains provenaient de carrières de blocs (MQ- 2b). L'extraction directe (MQ-2a) où des cylindres ont été tirés de la roche laissant des fronts alvéolaires datent d'époque romaine. Des gros blocs de surface (calcaires karstiques, rochers de granit) ont servi également comme meulières (MQ-1b). Les carrières sont décrites sur la base de leur morphologie : en pallier, en poche, en fosse, de bordure, en tranchée, extensive contigües, extensives dispersées et souterraines. Des thèmes liés à l'infrastructure des meulières sont traités, tels que la maintenance des outils, la gestion des déchets, et le transport des meules (courte et à longue distance). Les meuliers sont également étudiés du point de vue de leur degré de spécialité, leur organisation en équipes, leurs gains et leurs risques professionnels (silicose). Quant à la question de la propriété et de leur contrôle, il est démontré que ces sites au moins depuis le Moyen Age étaient sous l'autorité de la classe dirigeante. A l'origine, la production était surtout locale et régionale. Les meules ont commencé à être diffusées à de longues distances à l'époque romaine. Au Moyen Age, avec l'abandon de roches volcaniques, il y a eu un retour aux roches locales et régionales. L'introduction des pierres silicieuse françaises au XIXe siècle fut le début de la fin des meulières en Espagne. Le coup de grâce, cependant, est arrivé avec l'introduction du rouleau en acier industriel, qui non seulement a engendré la fin des meulières, mais aussi de la longue tradition de mouture à la pierre.

Le risque d’instabilités d’ouvrages souterrains (naturels ou anthropiques) concerne plus de 10 000 communes en France. Les accidents ayant pour cause l’effondrement soudain de carrières souterraines sont parmi les plus destructeurs, aussi bien humainement que matériellement. L’évolution des possibles instabilités, dès lors que les enjeux sont importants, implique d’enrichir les connaissances actuelles afin de prévoir leur ampleur et leur impact en surface. Des travaux précédents ont démontré l’importance du couplage hydro-mécanique dans le diagnostic de stabilité. La complexité du phénomène d’interaction eau-craie est due à de nombreux facteurs environnementaux et la sensibilité à chacun de ces facteurs dépend entièrement de la craie considérée. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier l’influence de l’eau et de l’interaction eau-roche sur le comportement mécanique de trois craies dans le cadre d’une approche multi-échelles et multi-physiques. L’étude des caractéristiques physiques et mécaniques de trois craies du Bassin Parisien, ainsi que leur rapport avec l’eau, a été réalisée. Les résultats obtenus à l’aide d’essais hydromécaniques à court terme restent cohérents avec la littérature. Le « vieillissement » de la craie dans le cadre des carrières souterraines soumises à des fluctuations du niveau de la nappe a été prouvé et caractérisé. Il se traduit selon la craie, soit par un changement de la forme et la taille des cristaux dans la microstructure impliquant une amélioration des propriétés mécaniques en bord de pilier au détriment du cœur, soit par la présence de traces de dissolution dont la fréquence augmente dès que l’on s’éloigne du cœur, soit par une augmentation du nombre de microfissures en cœur amenant une diminution de ses propriétés. L’étude du comportement différé de chaque craie a été faite à l’aide d’essais de fluage uniaxial à hygrométrie contrôlée avec ennoyage. Il a été établi entre autre que le fluage dépend de la minéralogie/microstructure et du couple déviateur-hygrométrie mais pas de l’histoire du chargement. Les mécanismes supposés être à l’origine des déformations différées sont d’ordre physico-mécanique et impliquent la rupture et le rétablissement de liaisons électro-statiques. L’interprétation de tous les essais réalisés a permis de quantifier l’importance des contributions relatives des différents paramètres sur le comportement différé. Le but à long terme reste d’alimenter à la fois l’expertise et les modèles de calculs de sorte à pouvoir prédire notamment l’impact d’une variation du niveau des nappes sur la stabilité à long terme des carrières de craie. Un modèle rhéologique a en ce sens été développé au sein de l’INERIS (Souley et al. 2016)
The risk of instability of underground structures (natural or anthropogenic) involves over 10 000 towns in France. The accidents due to the sudden collapse of underground quarries are among the most destructive, both humanly and materially. The evolution of possible instabilities, since the issues are significant, implies to enrich current knowledge to predict their extent and their impact on the surface. Previous work has demonstrated the importance of the hydro-mechanical coupling in the diagnosis of stability. The complexity of the chalk-water interaction phenomenon is due to many environmental factors and sensitivity to each factor depends entirely on the chalk considered. The main objective of this thesis is to study the influence of water and water-rock interaction on the mechanical behaviour of three chalks as part of a multi-scale and multi-physics approach. The study of physical and mechanical characteristics of chalks from three underground quarries situated in the Parisian Basin, and their interaction with water was carried out. The results obtained through short-term hydro-mechanical tests remain consistent with the literature. The "ageing" of chalk from the underground quarries subjected to fluctuations in the water table has been proven and characterized. It is expressed, based on the chalk considered, by a change in the shape and size of crystals in the microstructure involving improved mechanical properties at the edge of the pillar to the detriment of the heart, or by the presence of traces of dissolution whose frequency increases as one moves from the heart, or by increasing the number of microcracks in the heart causing a decrease in the properties of the chalk. The study of the long-term behaviour of each chalk was developed through uniaxial creep tests with controlled humidity and waterlogging. It was established among other things that creep depends on the mineralogy / microstructure and the deviatoric stress-humidity couple but not on the loading history. The mechanisms believed to be the origin of creep deformations are of a physico-mechanical nature and involve the breaking and the restoring of electrostatic bonds between grains. The interpretation of all the tests carried out allowed to quantify the importance of the relative contributions of various parameters on the long-term behaviour. The long-term goal remains to power both the expertise and the model calculations so that one can predict the impact of a particular variation of the groundwater level on the long-term stability of chalk underground quarries. A rheological model has been developed in this direction within the INERIS (Souley et al. 2016)

Centrée sur l’étude des activités visant à produire du métal (extraction et traitement des minerais), cette thèse cherche à mieux caractériser l’évolution de la production de métal (cuivre, plomb, argent, fer) entre le IVème s. av. n. è. et le Vème s. de n. è. en Languedoc occidental (Aude, Hérault, Sud de l’Aveyron). Il s’agit en particulier de s’interroger sur la situation de l’économie minière au second âge du Fer et l’impact technique et socio-économique de la conquête romaine sur cette activité à partir de la fin du IIème s. av. n. è. Cette thèse comprend trois volets. Dans un premier temps, une lecture critique des données recueillies depuis les années 1960-1970 par l’archéologie du métal apporte un nouvel éclairage sur les nombreux décalages engendrés par une documentation de qualité inégale. Elle montre la nécessité d’une nouvelle étude archéologique englobant deux des principales régions minières du Languedoc occidental, le versant sud de la Montagne Noire et les Corbières (Aude). Présentée dans un second volet, cette étude combine une approche extensive, reposant sur un large travail prospectif, et une analyse détaillée de plusieurs sites de production, faisant appel à l’archéométrie. Elle précise la chronologie et l’organisation des activités minières et métallurgiques, les modalités techniques d’exploitation des gisements et la nature des métaux produits. Dans un troisième volet, la mise en perspective de l’ensemble des résultats obtenus avec l’évolution économique et socio-politique du Languedoc occidental entre le IVème s. av. n. è. et le Vème s. de n. è. permet de proposer un scénario global de l’histoire de l’économie minière dans l’espace considéré
This Ph-D thesis is focuses on the study of the production of metal (extraction and processing of ores). Its aim is to specify the evolution of the metal production (copper, lead, silver, iron) between the 4th century BC and the 5th century AC in Languedoc occidental (Aude, Hérault, south of Aveyron). We want to wonder more particularly on the situation of mining economy during the second Iron Age and the technical and economical impact of the Roman conquest on this activity from the end of the 2nd century BC. This thesis includes three parts. At first, an analysis of the bibliography (1960-2000) give a new perspective about the documentation and its problems. It shows the necessity to engage a new archaeological study in two of most importants mining region of Languedoc occidental : the south hillside of the Montagne Noire and the Corbières (Aude). Introduced in the second part of the Ph-D thesis, this study combine an extensive approach, based on a large scale survey, and an archaeological and archaeometrical analysis of some production sites. This study specify the chronology and the organisation of mining and metallurgical activities, the technical methods of miners and metallurgists and the metals produced. In a third part, the confrontation of the results with the economical and political evolution of the Languedoc occidental between the 4th century BC and 5th century AC allows to propose a global scenario of the history of the metal production in the considered area

Les sablières possèdent des spécificités qui méritent qu’on s’y intéresse. Activité d’extraction de matières premières non-renouvelables, base de notre système de construction et d’aménagement du territoire (chapitre 1), elles ont une empreinte territoriale. Celle-ci conduit à s’interroger sur la méthodologie à mettre en oeuvre pour étudier la durabilité d’une sablière (chapitre 2). Cependant, concernant un espace qui dépasse celui de la simple zone d’exploitation et de ses voies d’accès, nous pouvons faire l’hypothèse qu’il y a, autour de la sablière « sticto sensu », un certain nombre d’auréoles où son influence se fait sentir et qui constituent le système territorial de cette activité (chapitre 3). La durabilité des sablières ne peut dès lors s’appréhender qu’au travers de cette inscription territoriale. Nous avons alors considéré qu’une sablière c’est l’emboîtement de quatre échelles spatiales (grain, gisement, site et territoire). Le chapitre 4 étudie les sablières dans leurs auréoles environnementales. Leur durabilité passe par une reconversion paysagère et une évolution des usages des territoires. Les sablières sont également des entités économiques qui entrent dans le circuit économique de la construction et de l’aménagement. Dans cette perspective leur durabilité passe inexorablement par une acceptation sociale de la sablière dans son ensemble (chapitre 5). Un modèle d’évaluation (chapitre 6) de la durabilité des sablières, dans leur perspective territoriale, a ponctué ce doctorat
Sandpits possess specific features that deserve study. As an activity extracting non-renewable raw materials forming the basis of our construction and land-development system (chapter 1), they have a territorial footprint. That footprint raises the question of what methodology to adopt for studying the sustainability of a sandpit (chapter 2). However, since we are dealing with a space transcending merely the extraction zone and its access routes, we can assume that, around the sandpit proper, there are a number of neighbouring areas of influence on which it has an impact and which constitute the territorial system of this activity (chapter 3). This being the case, the sustainability of sandpits can be gauged only within their territorial setting. We therefore viewed a sandpit as the interlocking of four spatial scales (grain, deposit, site and territory). Chapter 4 examines sandpits in the environments they influence. Prerequisites to their sustainability are a new approach to landscaping and a rethinking of land-use patterns. Sandpits are also economic entities that are part and parcel of the economic cycle of construction and land development. From this perspective, their sustainability is ineluctably bound up with societal acceptance of the sandpit with all its implications (chapter 5). This doctorate features a model (chapter 6) evaluating the sustainability of sandpits viewed in their territorial perspective

Ce travail aborde les dynamiques géomorphologiques des bas-plateaux calcaires du Bassin parisien. Ces dynamiques géomorphologiques sont généralement étudiées à partir d'observations de surface avec l'étude des formes et des formations et la cartographie géomorphologique. Cependant, avec la disparition des sites d'extractions et des carrières, les affleurements se font rares, ce qui ne facilite pas l'interprétation des morphologies et des processus associés. Les chercheurs sont alors obligés de recourir à des procédés de reconnaissances lourds et coûteux comme l'instrumentation de géophysiques ou de profiter des sondages archéologiques. L'intérêt de cette contribution est de montrer l'apport de l'étude des carrières souterraines dans la compréhension des dynamiques géomorphologiques, hydrogéologiques et hydrologiques des bas plateaux tertiaires du Bassin parisien. La bibliographie fait souvent référence à des processus occultes, sous couverture, comme la crypto-corrosion, le soutirage ou l'hydrocompaction, difficilement observables en surface qui laissent souvent trop de place à l'interprétation. Le secteur de Reims, Laon, Soissons et Villers-Cotterêts est particulièrement intéressant car il regroupe plus de 400 carrières souterraines dans les calcaires lutétiens. Les héritages historiques y sont importants avec un patrimoine monumental très dense construit grâce aux géomatériaux calcaires locaux fournis par les carrières souterraines
This work tackles the geomorphological dynamics of calcareous low-plateaus, in the Paris basin. These dynamics are usually studied from observations of surface, the study of shapes and superficial formations and geomorphological mapping. However, with the disappearance of sites and quarries, outcrops are scarce, which does not facilitate the interpretation of morphologies and associated processes. Researchers are forced to resort to methods of reconnaissance heavy and expensive, as instrumental geophysical or benefit of archaeological surveys. The value of this work is to show the contribution of the study of underground quarries in the understanding of geomorphological, hydrogeological and hydrological tertiary lowlands of the basin of Paris. The literature often refers to the process of hidden under cover as the crypto-corrosion, racking or hydrocompaction, easily observable on the surface or often leaving too much room for interpretation of fault outcrops. The area of Reims, Laon, Soissons and Villers-Cotterets is particularly interesting because it includes more than 400 underground quarries in the lutetian limestone. Historical legacies are important monuments with very dense built through geomaterials local limestone quarries provided by underground quarries

Au cours du temps, les cavités souterraines sont soumises à un vieillissement et plusieurs types de dégradation peuvent apparaitre. Les anciennes exploitations souterraines, parfois constituées d’un ou plusieurs niveaux, n’ont, sans doute, pas été conçues pour être stables à long terme. Elles ont été réalisées à une époque où n'existaient pas d'enjeux en surface, de zones de travaux, ce qui permettait d’éviter de se préoccuper des mouvements de sol induits. Elles ont pu quelquefois être totalement ou partiellement remblayées, mais pas de manière systématique. L’effondrement d'une cavité souterraine engendre la déconsolidation des niveaux supérieurs des terrains de recouvrement. Ces mécanismes peuvent provoquer en surface deux types de désordres : un affaissement ou un fontis. L'affaissement et le fontis peuvent provoquer des graves dommages aux structures et aux infrastructures en surface mais aussi mettre en péril la sécurité des populations. Les travaux de cette thèse s’articulent autour de l’étude du foisonnement, du fontis et de sa propagation dans les terrains de recouvrement.Les objectifs de cette thèse sont doubles : tout d’abord il s’agit d’étudier le foisonnement de la roche lors d’un effondrement de toit de carrières souterraines ; ensuite il s’agit de modéliser la propagation du fontis dans les terrains de recouvrement et ainsi hiérarchiser les paramètres associés à ce phénomène.La première partie de cette thèse repose sur une étude bibliographique qui récapitule les méthodes d’exploitation, méthodes d’analyse de stabilité de carrières souterraines, méthodes de prévision de la hauteur d’effondrement et estimation de foisonnement. A l’issue de cette synthèse bibliographique l’étude s’est focalisée sur les carrières souterraines à faible profondeur exploitées par chambres et piliers. Ainsi, la modélisation numérique par la méthode des éléments discrets (MED) a été choisie pour analyser l’instabilité des toits de carrières souterraines.La seconde partie s’intéresse au développement d’un modèle numérique qui a pour objectifs : d’une part, le développement d’un Programme de Discrétisation des Massifs Rocheux (PDMR) qui constitue le préprocesseur du logiciel STTAR3D et le développement d’un code permettant le calcul du coefficient de foisonnement des débris de l’effondrement. D’autre part, l’implémentation des lois de comportement sur STTAR3D.La troisième partie consiste à déterminer, d’une part les caractéristiques physico-mécaniques d’échantillons prélevés dans la carrière de la Brasserie (Paris-France), qui a été choisie pour une tester le modèle développé et d’autre part, les deux paramètres de la loi de comportement utilisée pour modéliser les contacts à savoir  et µ.Enfin, la dernière partie de ce travail est constituée des simulations numériques pour lesquelles les paramètres de la loi de comportement mesuré expérimentalement ont été introduits dans STTAR3D. Dans la première étude numérique menée, on s’intéresse à l’effet de la hauteur de chute, du rayon de l’ouverture initiale du fontis et du degré de fracturation sur le foisonnement des décombres, ainsi qu’à l’effet de la variation du foisonnement sur la hauteur de l’effondrement et sur l’affaissement. Dans un second temps, on réalise un modèle de la carrière de la Brasserie dont on calcule le comportement par simulation numérique afin d’obtenir l’affaissement en surface et la hauteur de l’effondrement qui sont comparés aux observations in-situ
Over time, the underground cavities are subjected to aging and several types of degradation can occur. The old underground cavities have probably not been designed to be stable over the long term. They have sometimes been totally or partially backfilled, but not in a systematic way. The collapse of a mine causes deconsolidation of the upper levels of the overburden. These mechanisms can cause two types of disorders on the surface: subsidence or sinkhole. Subsidence and sinkhole can cause severe damage to structures and infrastructures in surface, but also jeopardize the safety of the population.The work of this thesis revolves around the study of rock's bulking, sinkhole and its spread in the overburden. The aims of this thesis are twofold: firstly, to study the bulking of rock during the roofs mine collapse; Secondly, modeling the spread of the sinkhole in the overburden and thus to prioritize the parameters associated with this phenomenon.The first part of this thesis is a bibliographical study which summarizes the methods of exploitation, methods of analysis of stability of underground quarries, methods of prediction of the height of collapse and estimation of the bulking factor. At the end of this bibliographic synthesis, the study focused on shallow underground quarries operated by rooms and pillars. Thus, numerical modeling using the discrete element method (MED) was chosen to analyze the instability of roofs of underground quarries.The second part focuses on the development of a numerical model with the following objectives: on the one hand, the development of a Rock Mass Discretization Program (RMDP) which constitutes the preprocessor of the STTAR3D software and the development of a Code allowing calculation of the bulking factor of the rubble of collapse. On the other hand, implementation of the behavior laws on STTAR3D.The third part consists of determining, on the one hand, the physicals and mechanicals characteristics of samples taken from the quarry of the Brasserie (Paris-France), which was chosen to test the model developed. On the other hand, determining of parameters of the behavior law used for modeling the contacts, namely “” and “μ”.Finally, the last part of this work is made of numerical simulations for which the parameters of the behavior law measured experimentally have been introduced in STTAR3D. In the first numerical study, we investigate the effect of fall height, the radius of the initial opening of the sinkhole and the fracturing degree on the bulking of the rubble, as well as the effect of variation of the bulking on the collapse height and on the subsidence. In a second step, a model of the Brasserie’s mine is realized, the behavior of which is studied by numerical simulation in order to obtain the subsidence on the surface and the collapse height, which are compared with the in-situ observations

Les fines de lavage de carrières sont à l’heure actuelle peu valorisées. Pourtant, leurs caractéristiques physiques font de ces fines une matière première intéressante pour le domaine de la construction. L’objectif de cette thèse est de développer la formulation de produits préfabriqués non porteurs à base de fines de lavage, en considérant ces fines comme de la terre crue. Deux catégories de produits préfabriqués sont visées : un produit dit « lourd » (brique de terre comprimée) et un produit « léger » (carreau). Pour la valorisation en BTC, une étude de compacité par essai Proctor a permis de cibler la teneur en eau de fabrication et la masse volumique sèche à obtenir. Les performances mécaniques des briques ont été améliorées par surcompactage, renforcement granulaire et traitement au liant hydraulique. L’étude de formulation du carreau a associé les fines de lavage et la chènevotte. La consistance des mélanges à l’état frais a été étudiée avec le consistomètre VEBE. Les performances mécaniques en flexion et en compression des mélanges fibrés ont été mesurées. De la chaux et un superplastifiant ont été ajoutés dans la formulation pour satisfaire aux conditions de tenue mécanique. Les deux voies de valorisation ont été validées par mesures des performances physico-mécaniques sur produits fabriqués à l’échelle industrielle. La formulation optimale de BTC valorise près de 80% de fines de lavage et se classe dans la catégorie BTC 40 de la norme expérimentale XP13-901 (brique faiblement capillaire et résistante à la projection en eau). La formulation optimale de carreau se compose de 60% de fines de lavage, et répond aux exigences mécaniques des carreaux de plâtre
Currently, few re-use ways are developed with clay fines from washing units in quarries. However, these clayey fines represent interesting materials for construction domain. This research work aims to develop non-load bearing precast products and to re-use these fines without thermal treatment as for unfired clay products. Two types of precast products are wished: a “heavy” product (compressed earth brick) and a “light” product (tile hemp-clay).For the CEB re-use way, the level of compaction has to be high. Proctor tests have been done to define the moisture content and dry density to obtain. Mechanical performances of bricks have been increased by overcompaction, granular reinforcement and lime treatment.For the tile re-use way, mixes with quarry fines and hemp have been studied. The behaviour of fresh material has been studied with VEBE consistometer. Flexural and compression strengths have been measured on hardened mixes. Lime and water-reducing agent have been necessary for a good mechanical behaviour.The two re-use ways have been validated by measuring mechanical and physical performances of products manufactured at industrial scale. The optimal mix for CEB includes almost 80% of quarry fines. The CEB is classed in BTC40 category according to experimental standard XP13-901 (brick with a low water absorption level and resistant to water spray). The optimal mix for tile includes 60% of quarry fines and satisfies mechanical requirements for gypsum blocks

Basé sur une recherche menée dans le secteur minier brésilien, ce texte défend la nécessité d'une meilleure intégration des propositions faites dans les systèmes de travail afin de contribuer à la prévention de la santé, de la sécurité et du bien-être des employés.Pour faire face à des effets désastreux sur la santé dans de nombreuses situations, un moyen d'action est de réduire ces effets par des prescriptions normatives. Cependant, une telle approche s’avère inefficace en raison de ses difficultés à prendre en compte les activités du travail et les problèmes de production. La prévention peut alors échouer, en raison de son désaccord avec les stratégies industrielles.La recherche examine la mise en oeuvre d’une norme, puis de solutions techniques autour du principe d’humidification, dont le but a été d'empêcher l'émergence et la multiplication des pneumoconioses dans le secteur de l'exploitation minière au Brésil. La plupart des entreprises ont abandonné l’humidification. Cependant, la recherche a montré que certaines entreprises adoptent avec succès les techniques d'humidification.Dans ces entreprises, un processus d’« appropriation systémique » apparaît comme étant au coeur de la réussite. L'idée centrale est que l'introduction d'une nouveauté génère un processus au cours duquel un individu produit des ressources pour l'effectuation de sa propre activité (« appropriation individuelle »), mais il peut y avoir également un processus de propagation au sein d'un réseau d'acteurs interdépendants : les autres acteurs du réseau doivent prendre en compte ce changement au niveau de leurs propres activités. Sur base de cette analyse, le texte fera des propositions pour accompagner et soutenir un tel processus de propagation dans les milieux de travail. Car ce dernier est efficient pour tenir ensemble objectifs de santé, de sécurité, et logiques industrielles
Based on a research carried out in the Brazilian mining sector, the text argues for the necessity of a better integration in work systems of the proposals made in order to contribute to prevent health, safety and welfare for employees.Facing with deleterious effects on health in numerous situations, one tempting way of action is to reduce these effects through normative prescriptions. However, such an approach can be ineffective due to its difficulties to take into account the work activities and the issues of production. Prevention then can fail, due to its disconnection with the industrial strategies.The article examines the introduction of a technical solution ("humidification"), whose the purpose was to prevent the emergence and multiplication of pneumoconioses in the mining sector in Brazil. Most of the companies in the field gave up on humidification. However, the research showed that certain companies adopt successfully the humidification techniques.In these companies, a process named “systemic appropriation” appears as being at the core of the success. The central idea is that the introduction of a novelty generates a process during which an individual produces the resources for the effectuation of its own activity (“individual appropriation”), but there is the need of a propagation process within a network of interdependent actors: the other actors of the network must take this change into account at the level of their own activities. Based on this analysis, the text will make proposals to accompany and support such an efficient propagation process within work settings
Baseado numa pesquisa feita no setor de mineração brasileiro, o texto argumenta sobre a necessidade de uma melhor integração no sistema de trabalho cuja proposta visa contribuir com a prevenção de saúde, segurança e bem-estar para os empregados.Em face de inúmeras situações com efeitos deletérios à saúde, um caminhos de ação tentador é reduzir esses efeitos através de prescrições normativas. Entretanto, tal abordagem pode ser ineficiente devido às dificuldades de se considerar as atividades de trabalho e as questões de produção. A prevenção pode, então, falhar, devido à sua desconexão com a estratégia industrial.O artigo avalia a introdução de uma solução técnica (umidificação), cuja proposta era prevenir a emergência e multiplicação de pneumoconioses no setor de mineração no Brasil. A maioria das empresas neste campo, desistiram da umidificação. No entanto, a pesquisa mostrou que algumas empresas adotaram com sucesso as técnicas de umidificação.Nestas empresas, o processo chamado de apropriação sistêmica apareceu como sendo o núcleo do sucesso. A ideia central é que a introdução de uma novidade gera um processo durante o qual um indivíduo produz recursos para a efetuação de sua própria atividade (apropriação individual), mas existe a necessidade de um processo de propagação dentro de uma rede de atores interdependentes: outros atores da rede de trabalho devem considerar essas modificações no nível de suas próprias atividades. Baseado nessas análises, o texto fará propostas para acompanhar e dar suporte a tais processos de propagação dentro da configuração de trabalho

Pour dépasser les limites inhérentes à la déconnexion des disciplines ou celles imposées par les sources, les périodes ou les sites, cette thèse propose une approche pluridisciplinaire et diachronique de la question de l'approvisionnement en pierre des chantiers médiévaux et modernes. Grâce à la confrontation de bâtiments d'origines et de fonctions différentes, ce travail cherche à décortiquer les processus de choix et réseaux d'approvisionnement en pierre, pour envisager le rapport des hommes à une ressource naturelle
In order to go further limits inherent to subject disjunction, or those imposed by sources, periods or sites, this thesis emphasises a multidisciplinary and diachronic approach of stone supply on medieval and modern building sites. Thanks to the confrontation of buildings with different origins and functions, this work tries to dissect process of choices and stone supply network. It finally considers connection between people and a natural ressource