SOCIETE NATIONALE DES CHEMINS DE FER FRANÇAIS

REGION DE DIJON

23, Rue des Perrières 21000 DIJON - Tél. (80) 32.50.60

ETUDE DE LA COUPE GEOLOGIQUE DU TUNNEL

FERROVIAIRE DE BLAISY-BAS (21)

par

Ch. GLINTZBOECKEL

avec la collaboration de R. ROIGNOT

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BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45018 O R L É A N S CEDEX - Tél. (38) 66.06.60

Service géologique régional J U R A - A L P E S

B. P. 6083 . 60604 VILLEURBANNE / Crolx-Luizet - Tél. (78) 52.26.67

74 SGN O47 JAL Lyon, Février 1974

R E S U M E

L'étude de la coupe géologique du tunnel de Blaisy-Bas (21) a été

réalisée à la demande de la Direction Régionale de la S.N.C.F. à DIJON.

La restitution spatiale des résultats de forage a permis de situer

les couches les unes par rapport aux autres, (annexe N° ] au présent rapport).

L'étude géologique de surface, l'examen des carottes des sondages

réalisés en voûte, pied-droit et plate-forme ainsi que la visite du tunnel ont

permis d'établir :

- la coupe détaillée du tunnel (à l'échelle 1/1000 - 1/200)

- la carte structurale de la montagne de Blaisy dans laquelle le sou-

terrain avait été creusé (à l'échelle 1/5.000 - 1/1.000).

La montagne de Blaisy est constituée de calcaires bajociens (plateau)

surmontant le Lias marneux (pente) dans lequel le tunnel a été creusé. A 500 tn de

la sortie Sud du tunnel, la pente est constituée de Lias inférieur et de Trias.

L'ensemble est affecté par de petites failles à faible rejet (quel-

ques mètres) qui affaissent la série vers le Sud en délimitant des compartiments

abaissés. La discontinuité la plus importante (faille ou glissement) se situe dans

la zone triasique, vers la sortie sud du tunnel (à 3880 m de l'entrée nord) mais

elle n'affecte pas la bonne tenue des terrains.

Responsable de l'étude CF. Gavec la collaboration de R. ROIGNOT

Dessinateur • JF. RIEUX

Secrétaire F. RATZET

- 1 -

TABLE DES MATIERES

INTRODUCTION . 3

TRAVAUX ANTERIEURS 3

CADRE GEOLOGIQUE . . 4

METHODES DE TRAVAIL A

NOTE EXPLICATIVE SOMMAIRE DE LA COUPE FONDAMENTALE 5

- Formations supérieures au tunnel 7

- Formations traversées par le tunnel 7

DONNEES STRUCTURALES ' 8

DONNEES LITHOLOGIQUES 8

CONCLUSIONS 9

SUGGESTIONS 9

BIBLIOGRAPHIE 10

- 2 -

TABLE DES PLANCHES

PL 1 - Coupe géologique interprétée du tunnel de Rlaisy-Bas

PK 289,0 à PK 292,500 - Echelle 1/1000 - 1/200.

PL 2 - Coupe structurale de la montagne de Blaisy-Ras suivant

le tracé du tunnel ferroviaire - Echelle 1/5000 - Î/IOOO.

TABLE DES ANNEXES

I - Fiches résumées des renseignements lithologiques spatiaux recueillis par

carottage aux stations de foration, (hors texte)

(Vu son importance, l'annexe I a été remise au client et archivée pour consul-tation au S.G.R. Jura-Alpes à Lyon).

II - Quelques références pour constituer une collection type sommaire des carottes

représentatives des terrains traversés par le tunnel, (dans le texte).

(Document remis en un exemplaire au client, vu son importance il est consultableau S.G.R. Jura-Alpes à Lyon).

- 3 -

1 - INTRODUCTION

L'étude de la coupe du tunnel de Blaisy-Bas a été réalisée à la demande de

la Direction régionale de la S.N.C.F. à Dijon (lettre du 20/7/1973).

L'étude du site et l'examen des échantillons de sondages devaient permettre

d'établir, d'une part une coupe détaillée des formations traversées par le sou-

terrain et, d'autre part de dresser la coupe géologique de la montagne de Blaisy-

Bas dans laquelle le tunnel avait été creusé.

La présente note a pour but de commenter les principaux résultats obtenus et

d'apporter quelques précisions.

2 - TRAVAUX_ANTERIEy|S

Lors de la construction du tunnel (1847-1850) et du creusement des 20 puits

ouverts depuis la surface, une coupe géologique a été établie à Dijon par les ingé-

nieurs des Ponts et Chaussées et du Chemin de Fer de Paris à Lyon (très bon travail

des anciens ! ) .

Depuis cette étude géologique de nombreux travaux ont été réalisés en particu-

lier dans la zone sud où des désordres (affaissements) avaient été observés dès

1847. Les observations géologiques faites depuis restent trop imprécises pour

apporter des éléments complémentaires notables.

A partir de 1971, l'environnement du tunnel (voûte, plate-forme, pied droit),

a fait l'objet d'une reconnaissance importante par sondages; ceux-ci généralement

très courts (2 à 4 m, exceptionnellement 7 m) avaient comme objet de déterminer

le degré d'altération de la maçonnerie de la roche et surtout d'estimer l'impor-

tance de la zone des désordres (PK 291.779 - 292.150).

L'interprétation de ces résultats a permis d'établir une coupe détaillée pré-

cise du tunnel.

• • • / • • •

- 4 -

3 - ÇADRE^GEOLOGIQUE

Le tunnel, long de 4,100 km, (ligne Paris-Marseille) traverse, à partir de

l'entrée nord, la montagne de Blaisy, dont le point culminant s'élève à environ

200 m au dessus de l'ouvrage.

La carte géologique de Dijon à 1/80.000 (N° 126), situe l'ouvrage dans son

contexte géologique.

Le secteur de Blaisy-Bas se trouve dans la partie occidentale du Jura et fait

partie d'un ensemble monoclinal pris entre deux failles de direction sensiblement.

NE-SW. La première rejoint, au NE de Blaisy (dans le Bois de Fontenis), la faille

de Malain de direction N-S, ces failles délimitent un compartiment effondré et

mettent en contact, au Nord le Bajocien inférieur avec le Bathonien et au Sud le

Sinémurien avec le Trias et le socle de Malain.

Le tunnel traverse donc ce compartiment effondré qui constitue un monoclinal

à pendage faible de l'ordre de 5° Nord.

Le plateau de la montagne de Blaisy forme un édifice rigide de calcaires à

entroques du Bajocien inférieur - Aalenien et les pentes sont constituées par du

Lias principalement marneux; la série subtabulaire se complète, régulièrement vers

le Sud où le tunnel traverse le Trias qui repose en discordance sur le socle hercy-

nien à Malain; les formations gypseuses du Trias ont fait l'objet d'exploitation

souterraines intérieures à proximité du tunnel ferroviaire.

Aucune faille importante n'affecte d'après la carte géologique le site monta-

gneux du tunnel. Les affleurements sont sporadiques et surtout observables dans les

échancrures des vallons; la morphologie permet par contre de bien préciser la suc-

cession des terrains en surface.

METHODE DE TRAVAIL

L'étude de la coupe géologique s'est effectuée en plusieurs phases

- exploitation de la documentation

- reconnaissance des terrains de surface

I / • • •- 5 -

- étude des carottes SPIE (87 stations de foration soit environ 150 pointscarottés - soit environ 500 m de carottes)

- visite du tunnel.

- interprétation des résultats et établissement des coupes.

Exploitation des résultats

La reconnaissance du tunnel par sondage nfa fourni que des informations

très ponctuelles et dispersées dans des directions très variables.

Nous n'avons tenu compte sur les fiches d'exploitation que les rensei-

gnements lithologique, laissant volontairement en blanc (à l'échelle de

1/100) l'espace réel compris entre le terrain en place et l'ouvrage.

Le pendage et l'orientation favorable des couches permet de reconstituer

la coupe et de faire la synthèse des résultats en procédant par plusieurs

étapes.

Les sondages ont été effectués à partir des (stations de forage et

réalisés selon des angles différents (voûte, plateforme, pied-droit). Les

sondages les plus avantageux en renseignements sont les sondages verticaux

(voûtes ou plateformes) tandis que les carottages obliques en piedsdroits,

n'ont reconnu qu'une faible fraction de terrain, restant parfois dans la

même couche.

Pour chaque station de foration, nous avons établi une fiche (1) sur

laquelle les coucV100 carottées ont été replacées dans l'espace les unes par

rapport aux autres(2), La superposition des différentes données lithologi-

ques permet de reconstituer la série en la visualisant sur un profil du tun-

nel (échelle : longueur 1/1000 - hauteur 1/200)(P.L 1); la coupe a enfin

été dressée en établissant les corrélations entre les différents niveaux

(P.L 2).

L'examen des échantillons a permis de bien connaitre les faciès des dif-

férents ensembles lithologiques et l'interprétation des résultats de bien

définir la géométrie du site.

NOTE EXPLICATIVE SOMMAIRE DE LA COUPE FONDAMENTALE

(l)Fiches résumées les renseignements lithologiques spatiaux recueillis par

carottage aux stations de foration. (annexe N° 1).

(2) Voir figure 1. .../...

- 6 -

- 7 -

Formation supérieure au tunnel

Le plateau de Blaisy est constitué par un calcaire clair à entro-

ques et polypiers qui forme une corniche au dessus des pentes marneuses

du Lias; au dessus du tunnel son épaisseur maximum est environ de 50 m.

Le pendage est régulier mais la série est affectée de petites

failles ou décrochements de faibles importance (2 - 5 m de rejet) mais qui

ne permettent pas d'assurer dans le détail, la stricte continuité des bancs

constituant la masse calcaire. La carte géologique à 1/80.000 de Dijon ne

traduit pas ces petits accidents reconnus lors du creusement des puits

d'aération. La série calcaire du Bajocien inférieur-Aalénien repose jusqu'au

banc de calcaire à gryphées du Sinémurien, sur un ensemble essentiellement

marneux d'environ 150 m d'épaisseur.

Dans le détail l'on trouve suscessivement sous le calcaire à

entroques :

- des marnes sableuses psammitiques (5m)

- des marnes finement sableuses (5m)

- des marnes noires (30m)

- des calcaires argileux rubannés ou noduleux et ferrugineux, schistes bitu-mineux (30m)

- des schistes cartons (5m)

- un banc calcaire à grandes gryphées, à surface perforée et ferruginisée(10 cm)

- marnes grises compactes et micacées (50 m ) .

Les formations traversées par le tunnel

La description (détaillée) s'effectue à partir de l'entrée nord

du tunnel (Blaisy-Bas) et concernera donc des terrains de plus en plus

anciens :

.-. point 0 à 1000 m : marne grise compacte et micacée; joints m/m ferrugineux

- point 1000 à 2150 : marne grise, peu ou pas micacée; compacte ou molle,quelques intercalations centimètriques de marne grise tendre; joints deplus en plus souvent altérés.

- point 2150 à 2550 : calcaire gris compact à inclusions d'argiles noires( calcaire à gryphées) au sommet d'un niveau minéralisé (pyrite) ainsiqu'un niveau glauconieux

• • • / • • •

- 8 -

- Point 2550 à 3300 : grès, marnes noires, dolomies

- point 3300 - 3880 : gypse

- à 3880 : faille

- point 3880 à 4100 : compartiment comprenant des dolomies et marno-dolomies

gris verdâtre, des marnes bariolées ou brunes, des marnes grises à blocs de

calcaires, des marnes à intercalations de grès fins,des marnes sableuses, du

gypse (disposition désordonnée des

DONNEES STRUCTURALES

La série monoclinale traversée par le tunnel de Blaisy est affectée

par quelques petites failles à faible rejet; la plus importante d'entre elles

se situe vers la sortie sud du tunnel (PK 292,280) et son rejet est de l'ordre

d'une vingtaine de mètres (contact anormal).

Les failles sont subverticales et décalent la série par gradins suc-

cessifs; ces affaissements s'effectuent vers le sud; la tectonique d'affais-

sement en gradins de la série est en relation avec les jeux du socle.

Le tunnel, dont la longueur est de 4,100 km, traverse au total 110 m

de série stratigraphique.

DONNEES LITHOLOGIQUES

D'une manière générale la série se dégrade progressivement du Nord

vers le Sud du tunnel. A l'entrée de Blaisy, les marnes micacées du Lias sont

compactes et peu altérées. A partir de 1 Km du point 0 des niveaux de marnes

tendres et friables s'intercalent dans la série qui, d'une part devient glo-

balement plus argileuse et d'autre part est affectée par une altération plus

avancée.

Le calcaire à gryphées est compact mais affecté d'une fissuration

subverticale (ou faille ?) qui a pu être observée dans le tunnel même (PK

290,730). Les fissures sont ouvertes sur 2 - 3 cm et ont une direction sen-

siblement parallèle au tunnel.

- 9 -

Nous avons également noté les schistes très feuilletées et à végé-

taux, à 3143 m de l'entrée nord dont la tenue n'est certainement pas très bonn<

C O N C L U S I O N S

L'étude géologique de surface ainsi que l'étude des carottes

prélevées par les sondages dans le tunnel a permis d'établir la coupe détail

du tunnel et de son environnement.

L'épaisseur de la série stratographique traversées par le tunnel

est de 110 m pour une longueur de l'ouvrage de 4100 m.

Le Lias marneux, le "banc à gryphées" puis le Trias sont affectée

d'un système de failles à faible rejet qui affaissent successivement la série

vers le Sud en délimitant des petits compartiments abaissés.

La faille la plus importante se localise dans la partie sud du

tunnel (3880 m de l'entrée nord)qui est tectoniquement très perturbée jusqu'à

sa sortie. Dans l'étude du drainage du massif il conviendra de tenir grand cas

de cette techtonique.

S U G G E S T I O N S

L'abondance des renseignements acquit à ce jour pourrait être

valorisés" par la réalisation d'une maquette de l'ouvrage (ensemble de pla-

quettes plastiques transparentes avec report des données lithologiques; l'as-

semblage permettrait de visualiser dans l'espace les terrains traversés par

le tunnel.

Une collection type des principaux faciès rencontrés pourrait être

constituée afin de savoir le matériel de référence, facilement consultable

(la liste est donnée en annexe).

-10 -

B I B L I O G R A P H I E

- Etude préliminaire de la stabilité des voies ferrées dans le tronçon sud dusouterrain de Blaisy-Bas (21) - Rapport 71.SGN.299.JAL

- Souterrain SNCF de Blaisy-Bas (21) - Avant projet de stabilisation des terrainssous les voies - Rapport 72.SGN.193.JAL

- Souterrain SNCF de Blaisy-Bas - Etude de coupes de terrains faites dans les puitsouverts en niches entre le PK 291,770 et le PK 292,148 - Rapport 72.SGN.344.JAL

- Souterrain SNCF de Blaisy-Bas - Observations sur les plots d'essais expérimentaux

du traitement des terrains instables - rapport 72.SGN.400.JAL

- SNCF - Tunnel de Blaisy-Bas - Carnet de sondage N° 1 (47 à 1750 m) - SPIE 1973

- SNCF - Tunnel de Blaisy-Bas - Carnet de sondage N° 2 (1800 à 4027 m) - SPIE 1973

- Carnet de sondage SPIE - 3421 - 3496 m

- Carnet de sondage - Zones d'essais - Décembre 1972 - SPIE

- Souterrain de Blaisy-Bas - Carnet de sondage - Plateforme N° 1 (126,5 à 492 mde sortie Sud) et N° 2 (521 à 898 m de sortie Sud) Avril - Mai 1971

- J. RICOUR - Contribution à une prévision du Trias français - Thèse 1962

A N N E X E N° 2

QUELQUES REFERENCES POUR CONSTITUER

UNE COLLECTION TYPE SOMMAIRE

DES CAROTTES REPRESENTATIVES

DES TERRAINS TRAVERSES PAR LE TUNNEL

DISTANCE EN METRES DE L'ENTREE NORD ET NUMERO DU FORAGE :

47 - Marne grise micacée, compacte, joints ferrugineux

375 - id.

1100 - marne tendre grise

2150 - calcaire à gryphées-bioturbé

2500 - carotte très représentative du sommet du banc à gryphées; à conserver enentier (pyrite, niveau glauconieux)

2550 - calcaire à gryphées

2750 - grès grossier

2780 - grès fin à interlits de marne noire

2850 - grès fin à joints de marne noire, grés blond

3015 - grès blond, marne noire tendre effritée, altération avancée

3124 - dolomie gris verdâtre et cargneule

3143 - marne mille feuilles à végétaux

3143 - marne noire tendre

3160 - grès fin à passées de marnes noires

3190 - id imprégnations ferrugineuses

3190 - marne grise à altération avancée

3267 - grès très grossier

3610 - gypse

3864 - gypse

3864 - gypse injecté dans marne grise ou noire; sédiment hétérogène

3864 - gypse injecté dans marne et gypse massif

3918 - - Cargneule

3918 - cargneule

4027 - marne verte et sableuse

4038 - cargneule - calcaire dolomitique

4038 - marne à cailloutis

NB : Les échantillons devront être choisis avec soins afin qu'il soient

très représentatifs.

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