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Comptes rendus

P.G. FOOKES, E.M. LEE et G. MILLIGAN (EDS), Geomorphology for Engineers

Whittles Publishing, CRC Press (Scotland, U.K.), 2005, 851 p.
Monique Fort

Texte intégral

1Les anglophones sont bien lotis. Ils sont, dans le domaine de l’édition, les grands gagnants de la mondialisation, pouvant se permettre à la fois des mises à jour régulières de leurs manuels « classiques » et la parution de nouveaux livres appelés à connaître rapidement le succès. L’ouvrage Geomorphology for Engineers fait partie de ces derniers. Mis en page à Chennai (anciennement Madras) en Inde, imprimé en Pologne et publié en Ecosse avec le soutien de la compagnie British Petroleum, ce nouveau manuel destiné aux ingénieurs a été coordonné par P.G. Fookes, E.M. Lee et G. Milligan, qui ont su faire appel à plus d’une vingtaine d’auteurs qui sont des références dans leurs domaines. Très substantiel, clairement structuré et très bien illustré, ce nouveau manuel devrait attirer de nombreux lecteurs. Le contenu de l’ouvrage est organisé en trois parties, consacrées à ce que les éditeurs considèrent comme les apports essentiels de notre discipline aux sciences de l’ingénieur : les variables ou « contrôles » (partie 1), les « processus » (partie 2), et les « paysages et environnements » (partie 3). Au total, ce sont 27 chapitres complétés par 6 annexes et un index.

2Le premier chapitre, rédigé par les trois éditeurs, montre l’intérêt de l’approche géomorphologique dans la pratique des ingénieurs, en particulier par rapport à la géologie. À travers un rapide historique, les auteurs montrent comment les ingénieurs ont progressivement pris conscience de la nécessité de traiter des problèmes géotechniques dans leur cadre géomorphologique ; ils  rappellent à ce propos les contributions essentielles d’auteurs comme K. Terzaghi, ou A.J. Cooke et J. Doornkamp, auxquelles il faudrait ajouter celles de H. Verstappen et J. Tricart. Les éditeurs s’inscrivent dans une approche résolument systémique, mettent en avant le rôle des héritages et discutent de la nature des « événements » géomorphologiques en montrant qu’il s’agit avant tout de phénomènes au comportement complexe, dont l’étude requiert des techniques et méthodes spécifiques (cartographie, mesures de terrain, analyses d’archives, utilisation de traceurs, etc.).

3La première partie est consacrée aux « Contrôles », c’est-à-dire aux différents facteurs qui conditionnent la géomorphologie d’un site donné. Le climat et ses effets sur l’altération constitue la matière du chapitre 2, rédigé par M. Lee et P. Fookes sous forme très synthétique et abondamment illustrée, avec en particulier la reprise du schéma de R.C. Ward (1978) sur les inondations. Le chapitre 3 intitulé « Sédimentologie » traite en réalité d’aspects assez divers relevant davantage de ce que l’on pourrait appeler le « cycle sédimentaire », allant de la fourniture des débris au transport et au dépôt sur les versants et/ou dans les chenaux fluviatiles, jusqu’à la formation des roches sédimentaires par lithification. La « Tectonique » est abordée dans le chapitre 4 : l’auteur T. Waltham traite de toutes les échelles mais il a du mal à faire le tri entre la formation des chaînes de montagne et les formes structurales, d’une part, la fracturation des roches, la tectonique active, voire la lithologie des terrains et leur rôle en géomorphologie appliquée, d’autre part. On peut d’ailleurs s’interroger sur l’utilité de ce chapitre, dont bon nombre d’illustrations portent sur des régions peu ou pas habitées. Le chapitre 5 « Stratigraphie » (C.J.R. Braithwaite) comporte un peu les mêmes défauts : intéressant mais peu adapté à l’objet de l’ouvrage, essentiellement à cause des échelles temporelles et spatiales retenues, trop petites pour être directement utiles aux ingénieurs. Le « Quaternaire » fait l’objet d’un (trop) court chapitre, rédigé par A. Goudie. Avec le chapitre 7 « Comportement géotechnique des sols et des roches », les trois éditeurs s’attachent à faire la synthèse de cette première partie, dans un texte qui recense les différentes propriétés des « sols ». Après avoir rappelé les différents paramètres (texture, cohésion, contraintes de cisaillement, tests de compression, etc.) qui influencent la stabilité des pentes, ils insistent à juste titre sur les problèmes géotechniques associés à la présence de différents types de formations superficielles (« soil types »), en particulier en liaison avec la quantité d’eau présente dans le système.

4La deuxième partie, composée de cinq chapitres, est consacrée aux processus géomorphologiques. Les « Glissements de terrain » (s.l.) sont traités dans le chapitre 8 par J.S. Griffiths. L’auteur a essayé de dire le maximum dans un nombre de pages limité, évoquant tour à tour les types de mouvements de masse, les critères de reconnaissance, les aléas et les risques induits, leur inventaire et leur stabilisation. Mais cette abondance de faits, appuyés par de nombreux tableaux et illustrations d’ailleurs pas tous utiles, ne rend pas la lecture aisée et le fil conducteur du propos est parfois difficile à suivre. Il n’en est pas de même pour le chapitre 9, qui s’intéresse aux « Contextes de tectonique active et aux aléas sismiques » (J.V. Hengesh et W.R. Lettis), thème jusque là peu évoqué dans les ouvrages d’ingénieurs. Inspiré par des événements récents comme les séismes d’Izmit (Turquie, 1999) ou de Chi Chi (Taïwan, 1999), le texte appuie les nécessaires rappels théoriques par des exemples de ruptures de surface, de même qu’il pose bien les problèmes de localisation, de magnitude et d’intensité, et de période de retour. Le comportement du sol et les phénomènes de liquéfaction en particulier sont analysés en termes de gestion du risque.

5Les deux chapitres suivants sont de facture très classique. Dans le chapitre 10, M. Lee traite des « Rivières » : l’approche générale hydro-morphologique (tracés et métamorphoses ; géométrie du chenal en liaison avec les débits liquides et solides) est utilement complétée par les modalités de l’instabilité des berges et leur conséquences d’une part, et de la sédimentation dans les plaines d’inondation d’autre part. Le chapitre 11 est consacré à « L’érosion des sols ». Les auteurs M. Lee et J. Charman en rappellent les principaux types, des griffures aux badlands en passant par la suffosion, ainsi que les notions d’érosivité et d’érodabilité. Les conditions de transport des particules, par l’eau mais également par le vent, débouchent sur une évaluation des risques d’érosion, venant à l’appui de l’inévitable équation universelle de pertes de sols de Wischmeier. Le chapitre s’achève sur quelques pages consacrées aux méthodes de contrôle de l’érosion des sols.

6Le dernier chapitre (12) est sans doute le plus réussi de cette deuxième partie. T. Waltham y traite des phénomènes de « Subsidence », en commençant par les terrains argileux, problématiques surtout lorsqu’ils sous-tendent de grandes agglomérations comme Venise, Bangkok, Mexico, que l’auteur connaît bien. Les tourbes, fréquentes dans les moyennes et hautes latitudes, posent des problèmes comparables aux argiles mais bien plus accentués, car les actions de drainage qui, dans un premier temps, améliorent la stabilité du sol renforcent, par rétroaction positive, les phénomènes de subsidence. Le cas des terrains thixotropiques, des pergélisols, des zones karstiques sur calcaires, gypses ou sel, et des zones volcaniques, sont évoqués ensuite avec, pour l’ensemble de ces cavités naturelles, un résumé des contraintes qu’elles imposent à l’ingénieur. Les subsidences causées par les exploitations minières, traitées à part, sont bien synthétisées.

7La troisième partie de l’ouvrage, la plus longue, est consacrée aux environnements et aux paysages géomorphologiques, présentés en 15 chapitres. Les « Environnements glaciaires » sont abordés par E. Derbyshire et L. Owen dans le chapitre 13. L’accent est mis sur les propriétés géo-mécaniques des dépôts associés au système glaciaire et à ses marges, et sur les modèles d’environnements morpho-sédimentaires actuels (glaciers de vallée, environnements glacio-marins, glacio-fluviaux, glacio-lacustres, glacio-éoliens), qui aident à comprendre la complexité des héritages du passé. Ces héritages sont pour les ingénieurs parfois un avantage (matériaux sources de granulats), mais le plus souvent un inconvénient, surtout s’il s’agit de gérer des ressources en eau et leur qualité, de construire sur matériau morainique, de contrôler d’éventuels mouvements de masse, voire des crues glaciaires, menaçant les zones habitées proches. « Les formes et processus périglaciaires » font l’objet du chapitre 14, que l’on doit à H. J. Walker. Partant des régions à pergélisol actuel, l’auteur insiste sur les processus rencontrés, qu’ils soient « typiquement » périglaciaires (action du gel, solifluxion, cryoclastie) ou ubiquistes (actions éoliennes, ruissellement de surface, débâcles fluviales…), avant d’évoquer les traits du pergélisol s.s. et d’en décrire les formes superficielles associées telles que polygones, pingos, sols, etc… La grande variété des formes et textures de sols rencontrées, héritées ou actuelles, s’ajoute à tous les autres problèmes posés par le gel aux ingénieurs chargés de construire bâtiments ou infrastructures dans ces régions.  

8Avec les « Environnements tempérés », qui correspondent aux zones parmi les plus peuplées du globe, K.J. Gregory s’interroge, dans le chapitre 15, sur leur originalité. Il rappelle qu’ils doivent leur façonnement à une succession complexe d’environnements climatiques ayant laissé en héritage des séquences de formes et une mosaïque de formations superficielles imbriquées et variées, susceptibles d’être altérées ou remaniées et d’engendrer sur les pentes beaucoup d’instabilité. Autre trait caractéristique des régions tempérées, la permanence de leurs écoulements qui, au fil du temps, ont nécessité des aménagements, lesquels en retour ont modifié les dynamiques fluviales, ce qui incite maintenant les ingénieurs à concevoir des modes d’intervention plus intégrée qu’autrefois.

9Les régions chaudes font l’objet de trois chapitres dans lesquels, après un rappel de généralités concernant les traits caractéristiques de chaque environnement, l’accent est mis sur leurs problèmes spécifiques. Dans le chapitre 16 consacré aux « Déserts chauds », M. Lee et P. Fookes évoquent les problèmes rencontrés dans ces régions peu peuplées, et notamment la fragilité et le comportement des sols, surtout en présence de sel et ou d’argile, ainsi que les crues éphémères, les actions éoliennes, la désertification et la salinisation. Les environnements de « Savane » sont traités par M. F. Thomas dans le chapitre 17. Dans ces régions, les sols durcis en surface imposent aux ingénieurs  des interventions parfois lourdes, tandis qu’en subsurface, les épais horizons latéritiques sont sensibles aux mouvements de masse et surtout aux ravinements de type lavaka. I. Douglas s’intéresse dans le chapitre 18 aux « Milieux  humides chauds », précisant d’emblée que l’extrême variété rencontrée exclut l’application de toute solution universelle même si, à l’instar des milieux de savane mais avec des intensités plus élevées encore, se développent très souvent mouvements de terrain et ravinements. Le chapitre se termine par des développements sur les terrains karstiques et volcaniques, bien représentés dans ces milieux. Dans le chapitre 19, J. Charman et M. Lee abordent les « Environnements montagnards », en insistant sur les difficultés d’accès tant spatiales que temporelles qui y rendent difficiles les travaux d’ingéniérie. L’essentiel du contenu porte sur les aléas rencontrés, des mouvements de masse de grande envergure aux coulées de débris, avalanches et crues de rupture de lacs glaciaires, et propose quelques solutions techniques possibles, comme celles adoptées en Colombie Britannique.

10Les trois chapitres suivants traitent d’environnements côtiers et marins. Les « Estuaires et deltas » sont d’abord présentés par W.E. Grabau, H.J. Walker et M. Lee dans le chapitre 20. Les auteurs reconnaissent que la morphologie, la dynamique et la sédimentation des estuaires sont d’une complexité telle qu’ils posent parfois des problèmes insolubles pour leur aménagement. Quant aux deltas, ils font l’objet d’une présentation concise et classique. Dans le chapitre 21, J. Oxford apporte, à travers les « Environnements côtiers », une vision intégrée et systémique du trait de côte, tout en insufflant une réflexion d’ordre épistémologique sur les interventions des ingénieurs sur les littoraux : doivent-ils protéger les riverains ou laisser agir les forces naturelles ? À quelle échelle doit-on travailler ? Comment prendre en compte l’élévation du niveau marin ? Le chapitre est construit autour de la notion de cellule hydrodynamique et sédimentaire et s’appuie sur des exemples précis à partir desquels les généralisations deviennent aisées. Le chapitre 22 sur les « Plateformes continentales », par C. Jago, vient en complément du précédent, du moins la seconde partie, qui traite des propriétés des sédiments de plateforme, de leur relation avec les dynamiques côtières, et du rôle important joué par les formes et accumulations sous-marines héritées des périodes quaternaires et holocènes.

11Quatre chapitres s’attachent ensuite à des milieux marqués par leur lithologie. « Les paysages volcaniques » font l’objet d’un chapitre substantiel (23), traité de façon classique  par T. Waltham : répartition spatiale des volcans, types d’éruption et formes et dépôts volcaniques associés, contraintes imposées aux aménageurs. Le même auteur aborde dans la même optique les « Terrains karstiques » (chapitre 24), évoquant formes de surface et souterraines avec, dans les deux cas, les problèmes de subsidence propres au karst que T. Waltham avait volontairement peu détaillés dans le chapitre 12. Ce chapitre se termine avec les écoulements souterrains et les différents types climatiques de karst. Le chapitre suivant, consacré aux « Loess » (chapitre 25), est particulièrement bienvenu : trop rarement évoqué dans les manuels ordinaires, le matériau loessique mérite pourtant que l’on s’y arrête puisque, grâce à ses propriétés agronomiques, il a donné lieu à de fortes concentrations de population, en Chine notamment. Les auteurs E. Derbyshire et X. Meng connaissent bien leur sujet. Après avoir rappelé l’origine éolienne de ce dépôt, ils en décrivent de façon exhaustive les propriétés géomécaniques, avant d’illustrer les problèmes spécifiques que ces formations posent aux ingénieurs : cheminements hydrologiques et pseudo-karst complexes, mouvements de masse de nature variable selon l’état et l’épaisseur du loess d’une part, de sa surface de contact avec le substrat d’autre part. La section lithologique de l’ouvrage se clôt par le chapitre 26 consacré aux « Paysages de la craie », par F. Bell et M. Culshaw.  Aux morphologies caractéristiques (vallées sèches et valleuses, dolines et karst souterrain) succèdent les aléas les plus communs : subsidences d’origine naturelle ou anthropique (bétoires et marnières), mouvements de masse, en liaison avec la circulation d’eau souterraine et au caractère poreux et soluble du substrat, qui requièrent des solutions d’ingéniérie adaptées, notamment en cas de fondations ou de creusement de tunnel. Le dernier chapitre (27), que l’on doit à I. Douglas, traite de « Géomorphologie urbaine ». L’auteur aborde la question via l’angle des sites de villes et des matériaux qui leur servent de soubassement, en en montrant tous les dangers éventuels (mouvements de terrain, subsidences, dissolution…), justifiant ainsi les nombreux renvois aux chapitres précédents. L’auteur insiste sur l’intérêt et l’importance de la cartographie géomorphologique, revisitée avec les méthodes de traitement modernes qui permettent d’inclure dans un même SIG les données diachroniques et des mises à jour quasiment en temps réel (données satellitaires). Il termine son propos en évoquant l’impact des activités urbaines sur les processus géomorphologiques.

12Au total, ce volumineux traité résume, de façon synthétique, le corpus de la discipline géomorphologique telle qu’elle est enseignée dans les départements de géographie, en Grande-Bretagne notamment. L’approche y est très concrète, fondée sur des observations de terrain et/ou de laboratoire. Les réflexions épistémologiques, les modélisations de processus et les sites expérimentaux ne sont qu’exceptionnellement évoqués, mais là n’était pas l’objectif de l’ouvrage, destiné à donner une formation générale à des ingénieurs ou techniciens des sols et à leur faire comprendre la complexité des paramètres intervenant dans un site géomorphologique donné. On regrettera sans doute l’absence quasi systématique de références bibliographiques autres qu’en langue anglaise. De même, pourrait-on regretter l’absence d’un chapitre de conclusion qui, à l’instar du chapitre 7, replacerait la géomorphologie au cœur des sciences de l’ingénieur : c’est en fait dans l’avant-propos rédigé par D. Brunsden qu’il faut chercher cette mise en perspective, fort bienvenue au demeurant. Pour la richesse des illustrations, pour la clarté des textes rédigés par les meilleurs spécialistes, pour la vision « applicable » et pratique qu’il donne de notre discipline, je recommande vivement la lecture de ce manuel aux étudiants comme aux enseignants de géomorphologie soucieux de préparer les jeunes générations à des emplois aussi passionnants qu’utiles pour la société.

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Pour citer cet article

Référence électronique

Monique Fort, « P.G. FOOKES, E.M. LEE et G. MILLIGAN (EDS), Geomorphology for Engineers », Géomorphologie : relief, processus, environnement [En ligne], vol. 12 - n° 2 | 2006, mis en ligne le 01 juillet 2007, consulté le 20 août 2017. URL : http://geomorphologie.revues.org/577

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Auteur

Monique Fort

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