Réponse courte
Deux valeurs utilisées pour décrire une roche sont souvent confondues : la résistance à la compression uniaxiale (UCS, la résistance à la rupture) et l'abrasivité (le pouvoir d'usure). Ce sont deux propriétés indépendantes. Un grès tendre mais abrasif accélère la consommation d'outils tout en opposant peu de résistance à la frappe ; un calcaire dur mais peu abrasif exige une frappe puissante, sans pour autant user l'outil. Le choix de l'équipement se fait en regardant ces deux axes à la fois, et non un seul.
Deux propriétés différentes, deux conséquences différentes
La résistance à la compression indique dans quelle mesure la roche résiste à la rupture et détermine l'énergie de frappe nécessaire. Une roche à forte résistance exige un brise-roche à pression de service plus élevée ou une fraise à tambour plus puissante.
L'abrasivité, elle, indique dans quelle mesure les minéraux durs contenus dans la roche (notamment le quartz) usent les surfaces. Une abrasivité élevée raccourcit la durée de vie des outils, des burins ou des pics de coupe, indépendamment de la puissance de frappe de l'équipement.
Comme ces deux axes sont indépendants, on obtient quatre combinaisons : tendre et peu abrasive (la plupart des brise-roches s'en sortent facilement), tendre et très abrasive (certains grès, où le coût des consommables prend le dessus), dure et peu abrasive (certains calcaires, qui exigent de la puissance mais où les consommables restent bon marché), dure et très abrasive (granit riche en quartz, la combinaison la plus exigeante).
Comment se fait la classification ?
La résistance à la compression se mesure en laboratoire par un essai de compression uniaxiale sur échantillon, et des systèmes de classification reconnus au niveau international (par exemple ISRM) répartissent la roche en catégories allant de « très faible » à « extrêmement résistante ».
Pour l'abrasivité, on utilise des essais normalisés comme l'indice d'abrasivité Cerchar ; la teneur en quartz de la roche influe directement sur cette valeur.
Ces mesures nécessitent un laboratoire géotechnique et varient fortement selon le type de roche ; c'est pourquoi nous ne donnons pas ici de valeur seuil générale. Si votre projet dispose de ces données (rapport géotechnique, dossier d'autorisation de la carrière), le plus juste est d'évaluer le choix de l'équipement en s'appuyant sur elles.
Que faire en l'absence de données ?
Sur les sites sans essai de laboratoire, le comportement de la roche peut aussi se lire par l'observation : une surface de rupture rugueuse aux arêtes vives indique une résistance élevée ; des grains brillants d'aspect cristallin sur la cassure (en particulier des grains de quartz blanc-gris) peuvent indiquer une abrasivité élevée. Cette observation ne remplace pas une mesure précise, mais elle oriente une première décision.
Ce que cela change pour le choix de l'équipement
- Résistance élevée, abrasivité faible : un brise-roche puissant suffit, la consommation d'outils ne pose pas de problème. On peut conserver le type d'outil standard.
- Résistance faible, abrasivité élevée : la puissance du brise-roche n'est pas très sollicitée, mais l'outil s'use vite. Un outil à rainures d'évacuation des poussières et des contrôles fréquents de l'outil apportent ici une vraie valeur.
- Résistance élevée, abrasivité élevée : il faut à la fois un équipement puissant et des consommables résistants. C'est là que les outils pour roche dure s'amortissent le plus vite.
- Si l'on choisit une fraise à tambour, l'abrasivité détermine directement la durée de vie des pics de coupe ; en forte abrasivité, la consommation de pics peut représenter un poste de coût plus important que la consommation d'outils sur un brise-roche.
Une même carrière, des comportements différents
Même au sein d'une seule carrière, les propriétés de la roche peuvent changer d'une couche à l'autre. Une couche altérée proche de la surface peut présenter une faible résistance, tandis que la roche saine plus profonde présente une résistance plus élevée et une abrasivité différente.
C'est pourquoi le choix de l'équipement ne doit pas être fait une fois pour toutes pour l'ensemble de la carrière, mais revu à chaque changement de couche. Une hausse ou une baisse soudaine de la consommation d'outils est le premier signe d'un changement de couche.