ESSAI D'INTERPRETATION DU COMPORTEMENT DES ROCHES SOUMISES A DES CONTRAINTES PAR UNE METHODE D'EMISSION ACOUSTIQUE PDF Download
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LE BUT FONDAMENTAL DE CETTE RECHERCHE EST D'ETABLIR UNE ANALOGIE ENTRE LE COMPORTEMENT D'UNE EPROUVETTE EXTRAITE D'UNE COUCHE STRATIFIEE D'UNE CARRIERE QUE L'ON SOUMET A DES CONTRAINTES UNIAXIALES ET LE COMPORTEMENT DU MASSIF PROPREMENT DIT PAR DIVERS PROCEDES TECHNIQUES; MESURE DE LA DEFORMATION D'UNE ROCHE, VARIATION DE PROPAGATION D'UNE ONDE LONGITUDINALE. TECHNIQUE D'ENREGISTREMENT ACOUSTIQUE, METHODE DES REPLIQUES, POUR LES ESSAIS EN LABORATOIRE; SISMIQUE REFRACTION, ECOUTE DES REMANIEMENTS DE LA ROCHE APRES LE TIR, POUR LES ESSAIS SUR LE TERRAIN
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LE BUT FONDAMENTAL DE CETTE RECHERCHE EST D'ETABLIR UNE ANALOGIE ENTRE LE COMPORTEMENT D'UNE EPROUVETTE EXTRAITE D'UNE COUCHE STRATIFIEE D'UNE CARRIERE QUE L'ON SOUMET A DES CONTRAINTES UNIAXIALES ET LE COMPORTEMENT DU MASSIF PROPREMENT DIT PAR DIVERS PROCEDES TECHNIQUES; MESURE DE LA DEFORMATION D'UNE ROCHE, VARIATION DE PROPAGATION D'UNE ONDE LONGITUDINALE. TECHNIQUE D'ENREGISTREMENT ACOUSTIQUE, METHODE DES REPLIQUES, POUR LES ESSAIS EN LABORATOIRE; SISMIQUE REFRACTION, ECOUTE DES REMANIEMENTS DE LA ROCHE APRES LE TIR, POUR LES ESSAIS SUR LE TERRAIN
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La détermination de l'état des contraintes initiales dans un massif rocheux est l'un des problèmes importants et complexes de la géotechnique. La mesure des contraintes par surcarottage est une des méthodes les plus utilisées. Elle est bien adaptée aux roches réputées dures et saines. Mais appliquée à des roches ayant un comportement partiellement élastique, elle se heurte à de nombreuses difficultés parmi lesquelles on peut citer le comportement non élastique de la roche, la présence des fractures naturelles ou celles induites par l'opération de surcarottage. Ces particularités ne permettent pas d'obtenir des mesures de déformation correctes et interprétables en termes de contraintes. Pour y parvenir, on a développé une nouvelle méthode en exploitant les déformations enregistrées au début du surcarottage alors que la méthode classique permet de traiter uniquement la fin des enregistrements correspondant à la détente complète. Dans ce mémoire une synthèse à été faite sur les principales méthodes de détermination des contraintes, dont nous avons présenté les principes, les atouts et les limites. L’accent a été mis sur la méthode de surcarottage : nous avons décrit la méthode classique d'interprétation et tenté de clarifier les facteurs limitant son application. Pour contourner ces restrictions, nous avons proposé une nouvelle méthode d'interprétation, elle est basée sur l'exploitation des déformations transitoires. Cela nécessite la détermination des matrices des coefficients d'influence propre à chaque pas de surcarottage à l'aide de la simulation numérique tridimensionnelle. Avant la mise en œuvre de cette méthodologie, nous avons effectue une étude paramétrique par simulation numérique bidimensionnelle de l'essai afin d'évaluer l'influence des principaux paramètres intervenant dans l'essai sur les déformations transitoires. Pour la validation de cette méthodologie, nous avons effectué des vérifications sur les outils utilisés. Ensuite nous avons présenté les résultats de son application sur deux cas réels. Enfin, pour pouvoir utiliser cette nouvelle méthodologie de manière opérationnelle sans obligation de recourir aux calculs numériques très lourds, nous avons élaboré une base de données permettant une interprétation rapide des mesures effectuées in situ.
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La mécanique des roches est une discipline relativement jeune qui relève à la fois des Sciences de la terre et de la Mécanique des milieux continus ou discontinus. Elle vise à décrire le comportement des roches en fonction des sollicitations extérieures ou, dans le cas de l’application aux structures du génie civil, du type d’ouvrage qui sera construit. La majorité des géotechniciens qui travaillent dans le domaine du génie civil sont des mécaniciens des sols. Or, une roche n’est pas un sol ; les outils sont donc spécifiques et souvent mal connus. L’objectif de ce livre est de détailler les principes permettant de décrire le plus correctement possible les massifs rocheux, afin de proposer des solutions de dimensionnement des ouvrages scientifiquement fiables.
Author: Hao Le Phuoc Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 239
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UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE PRESENTE DES ASPECTS GENERAUX DU COMPORTEMENT DES ROCHES. EN PARTICULIER, CETTE ETUDE NOUS MONTRE QUE L'ETAT DE CONTRAINTE AUTOUR D'UN FORAGE EST EN COMPRESSION-EXTENSION. CECI NOUS A CONDUIT A CONCEVOIR UNE METHODE D'ESSAI ADAPTEE, TRES DIFFERENTE DE L'ESSAI TRIAXIAL CONVENTIONNEL. LE DOMAINE DE COMPRESSION-EXTENSION ENVISAGE EST COMPRIS ENTRE LA COMPRESSION TRIAXIAL CLASSIQUE ET L'EXTENSION, EN PASSANT PAR TROIS CHEMINS INTERMEDIAIRES. L'ETUDE EXPERIMENTALE DU COMPORTEMENT MECANIQUE EN COMPRESSION-EXTENSION A ETE REALISEE SUR DEUX CALCAIRES POREUX (ANSTRUDE ET SAINT MAXIMIN). LE CALCAIRE D'ANSTRUDE PRESENTE UN COMPORTEMENT ELASTIQUE NON LINEAIRE: SES CARACTERISTIQUES ELASTIQUES DEPENDENT FORTEMENT DE LA PRESSION DE CONFINEMENT. LE CALCAIRE DE ST MAXIMIN PRESENTE UN COMPORTEMENT ELASTO-PLASTIQUE BILINEAIRE AVEC DEUX MODULES, ELASTIQUE ET D'ECROUISSAGE, CONSTANTS MAIS DIFFERENTS. L'ETUDE EFFECTUEE PERMET D'ETABLIR DES RELATIONS APPROCHEES RELIANT DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES (MODULE DE YOUNG, COEFFICIENT DE POISSON), TRANSITION FRAGILE-DUCTILE), AINSI QUE LES CRITERES DE RUPTURE A LA PRESSION DE CONFINEMENT INITIALE ET AU CHEMIN DE CHARGEMENT. LES DONNEES EXPERIMENTALES ONT PERMIS DE DETERMINER LA DISTRIBUTION DES CONTRAINTES AUTOUR D'UN FORAGE. CONTRAIREMENT AU MODELE ELASTIQUE LINEAIRE, LE MODELE NON LINEAIRE DONNE DES RESULTATS CONFORMES AUX OBSERVATIONS IN-SITU
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L'étude du comportement des roches nécessite de comprendre leur réponse sous diverses sollicitations. L'étude énergétique de l'endommagement des roches est indispensable pour prédire les phénomènes dynamiques. Ces phénomènes sont dus au développement de fissures dans les roches soumises à des fortes contraintes initiales et induites. La fissuration est une forme de dissipation d'énergie qui permet de rétablir l'équilibre du milieu. L'objectif de la thèse est de modéliser la fissuration dans les milieux rocheux dans la perspective d'étudier le comportement des ouvrages souterrains à grande profondeur. Le développement des modèles capables de représenter la fissuration, la coalescence des fissures et leur interaction avec des fractures préexistantes est indispensable. De la littérature, il ressort deux principales approches théoriques et numériques de modélisation de la fissuration : continue et discrète. Une synthèse critique de ces approches nous a conduit à retenir l'approche discrète et plus particulièrement le code Yade dans le cadre de cette thèse. Ce code permet de simuler explicitement la fissuration avec ou sans fractures pré-existantes. Des développements ont été effectués afin de tenir compte des différentes formes d'énergie intervenant dans le comportement des roches soumises à des sollicitations. En particulier une corrélation entre l'énergie de fissuration numérique et l'activité microsismique observée sur des échantillons en laboratoire en compression. Les différentes composantes énergétiques explicitées puis implémentées dans Yade sont : le travail externe, l'énergie potentielle, l'énergie élastique, l'énergie de frottement, l'énergie de fissuration, l'énergie cinétique et l'énergie dissipée en amortissement. La validation de l'approche énergétique a été réalisée grâce à la simulation des essais de laboratoire. L'évolution des différentes composantes énergétiques a permis de vérifier que le bilan des énergies est correctement évalué. Le bilan énergétique a également été vérifié à échelle de structures en simulant l'excavation souterraine d'un Mine-by Experiment (URL Manitoba). L'extension de la zone endommagée induite par l'excavation prédite numériquement a été comparée à celle observée in-situ autour du Mine-by Experiment. Il a été constaté que l'endommagement prédit est similaire à celui observé dans les directions des contraintes initiales mineure et majeure. Par ailleurs la formulation énergétique permet d'étudier numériquement les processus de fissuration des roches. Wassermann (2006) a réalisé des essais de compression uniaxiale et triaxiale sur des échantillons de minerai de fer lorrain. Nous avons modélisé ces essais. La comparaison qualitative des événements acoustiques et des énergies de fissuration issues respectivement des essais et des simulations numériques a montré des tendances similaires. Par contre, la comparaison d'un point de vue quantitatif a montré que le nombre des événements acoustiques numériques est plus important que celui déterminé expérimentalement. L'énergie dissipée par fissuration numérique est également plus importante que celle obtenue sur les essais. Cette différence est expliquée par le fait que les capteurs du dispositif expérimental ne détectent pas tous les événements acoustiques. Les résultats obtenus pourront permettre de mieux comprendre les cinétiques des phénomènes dynamiques dans les ouvrages souterrains profonds. Une autre application a consisté à modéliser un pilier de mine de fer de Joeuf (Lorraine). Le modèle numérique montre deux modes de fissuration dans le pilier : (a) écaillage en peau de pilier, (b) deux bandes de rupture s'initiant du mur et toit du pilier pour se propager vers le cœur du pilier. Ce travail offre de bonnes perspectives pour mieux comprendre la propagation de la fissuration à plus grande échelle mais aussi de progresser dans la recherche de corrélation entre la géomécanique et la géophysique.
Author: Patrick Baud Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 207
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LE BUT DE CE TRAVAIL EST L'ETUDE DE LA FISSURATION DES ROCHES SOUMISES A DES CONTRAINTES D'ORIGINE MECANIQUE OU THERMIQUE. LA CROISSANCE DES FISSURES DANS UN ECHANTILLON DE ROCHE SOUS CHARGEMENT COMPRESSIF EST ETUDIEE THEORIQUEMENT ET EXPERIMENTALEMENT. DU POINT DE VUE THEORIQUE, UNE APPROCHE MICROMECANIQUE ET STATISTIQUE PERMET D'APPLIQUER LES CALCULS CONCERNANT LA TRAJECTOIRE D'UNE FISSURE UNIQUE SOUS COMPRESSION BIAXIALE A LA DEFORMATION MACROSCOPIQUE ET A LA RUPTURE D'UN ECHANTILLON. LES RESULTATS METTENT EN AVANT LE ROLE CRUCIAL JOUE PAR LES INTERACTIONS ENTRE LES FISSURES. CES INTERACTIONS SONT SIMULEES A L'AIDE D'UNE PROCEDURE ITERATIVE TANT POUR DES FISSURES RECTILIGNES QUE POUR DES FISSURES BRANCHEES. EXPERIMENTALEMENT, LA FISSURATION EST ETUDIEE EN MESURANT LES VITESSES V#P ET V#S LORS D'ESSAIS TRIAXIAUX (COMPRESSION HYDROSTATIQUE ET COMPRESSION AXIALE JUSQU'A LA RUPTURE) SUR DES ROCHES CRISTALLINES. LES VARIATIONS DES PARAMETRES ELASTIQUES DEDUITES DES VITESSES DONNENT UNE IMAGE DU DEVELOPPEMENT DES FISSURES CONFORME A LA THEORIE. LA PROPAGATION QUASI-STATIQUE DES FISSURES EST QUANT A ELLE ABORDEE GRACE A L'ESSAI DCB A CHARGE CONSTANTE SUR DES ECHANTILLONS DE VERRE. EN CE QUI CONCERNE LA FISSURATION THERMIQUE, DES ENREGISTREMENTS D'EMISSIONS ACOUSTIQUES SUR DES ROCHES CRISTALLINES PERMETTENT DE DECOMPOSER LES PHASES PRINCIPALES DU DEVELOPPEMENT DES FISSURES POUR DES TEMPERATURES ALLANT JUSQU'A 900C
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Afin de mieux comprendre les processus d’endommagement des roches sollicitées mécaniquement, nous avons mené une étude « micro-macro » de l’endommagement au sens où nous avons réalisé des mesures microscopiques et macroscopiques de son évolution durant un essai mécanique. Cette étude a ainsi comporté : - des mesures de modules élastiques avant la rupture macroscopique ; - des mesures de vitesses de propagation des ondes élastiques et d’atténuation ; - des mesures d’activité acoustique (événements d’EA). De cette étude expérimentale, se dégagent les résultats suivants : - Il existe une remarquable cohérence entre les trois types de mesures effectuées. - L’endommagement de roches aux comportements macroscopiques différents découle de micromécanismes eux aussi différents. Pour des roches dilatantes, on observe des micromécanismes en extension (Mode I). L’endommagement de roches non-dilatantes résulte de micromécanismes en cisaillement. - Une corrélation entre le contenu fréquentiel des événements d’EA et le type de micromécanismes est observée. Les micromécanismes en extension (Mode I) ont le contenu fréquentiel le plus élevé. Les micromécanismes en compression (fermeture de microfissures, de vides inter-granulaires) ont un contenu fréquentiel basse fréquence. Les micromécanismes de cisaillement ont un contenu fréquentiel intermédiaire aux deux précédents.
Author: Richard Giot Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 225
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Une nouvelle méthode d'interprétation des essais in situ, appliquant la théorie des problèmes inverses à l'identification des contraintes initiales pour toute loi de comportement du massif rocheux, a été développée, sur la base de l'essai de surcarottage. Elle utilise les méthodes probabilistes pour minimiser une fonctionnelle quantifiant l'écart entre des grandeurs mesurées et calculées par un code de calcul aux éléments finis. Dans le cas du surcarottage, cette stratégie d'inversion a été appliquée avec succès à des essais réalisés dans les argiles à Opalinus du Mont Terri, considérant un comportement élastique anisotrope. La méthode pourra pour la suite être appliquée en considérant une loi de comportement élasto-plastique anisotrope développée dans cette étude pour les argiles à Opalinus. La méthode d'identification des contraintes initiales développée a également été utilisée pour l'interprétation des essais dilatométriques avec une loi de comportement élasto- plastique.
Author: M.-C.. REYMOND
Author: M.-C.. REYMOND
Author: Marie-Christine Reymond
Author: Karim Fouial
Author: Muriel Gasc-Barbier
Author: Hao Le Phuoc
Author: Jabrane Khalil Hamdi
Author: Patrick Baud
Author: Jérôme Wassermann
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Author: Richard Giot