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Massifs rocheux : homogénéisation et classification numériques

Résumé

Version remaniée d'une thèse sur l'application de la méthode d'homogénéisation numérique à l'étude de milieux fracturés, en particulier de massifs rocheux, sédimentaires à une ou deux familles de discontinuités. Propose une classification numérique de massifs et des masses rocheux fissurés, et présente un outil d'homogénéisation numérique.


  • Éditeur(s)
  • Date
    • impr. 2010
  • Notes
    • Bibliogr. p. 192-198
    • Bibliogr.
  • Langues
    • Français
  • Description matérielle
    • 1 vol. (231 p.) : ill. en noir et en coul., couv. ill. en coul. ; 24 cm
  • Collections
  • Sujet(s)
  • ISBN
    • 978-2-911256-26-4
  • Indice
    • 624.2 Géologie de l'ingénieur, mécanique des sols, mécanique des roches, fondations
  • Quatrième de couverture
    • Devant la modélisation et le dimensionnement des ouvrages réalisés dans les massifs rocheux, le concepteur s'affronte souvent à un ensemble de questions auxquelles il n'est pas toujours aisé de répondre. Cela est dû principalement à l'anisotropie et l'hétérogénéité de ces milieux fracturés et à l'imprécision portant sur la géométrie des fractures ainsi que sur leurs propriétés mécaniques.

      Comment estimer les propriétés élatoplasiques des discontinuités et de la matrice rocheuse à partir d'essais élémentaires ? Quels sont leurs modèles de comportement mécanique les plus adaptés ? Est-ce qu'il est possible de remplacer le milieu fracturé par un milieu homogène équivalent ? Quelle est la taille du volume élémentaire représentatif mécanique ? Quel est le type de chargement le plus adapté à des essais numériques à grande échelle ? Comment calculer les propriétés élastoplastiques homogénéisées par le biais de la méthode des éléments finis ?... C'est à ce paquet de questions que cet ouvrage essaie de trouver des réponses.

      L'établissement d'une classification mécanique d'une variété de massifs rocheux représente l'apport fondamental de cet ouvrage. Disposant de quelques paramètres géométriques et mécaniques relatifs aux discontinuités à la matrice rocheuse, le concepteur pourra désormais se référer aux tableaux de classification pour en déduire les propriétés élastiques exactes de son massif.

      Par l'originalité de la matière bibliographique recueillie et les méthodes de modélisation numérique proposées, sans oublier la classification numérique établie, cet ouvrage est destiné aux étudiants, aux enseignants-chercheurs et aux professionnels s'intéressant au comportement des massifs rocheux et des ouvrages en maçonnerie.


  • Tables des matières
      • Massifs rocheux

      • Homogénéisation et classification numériques

      • Michel Chalhoub

      • Mines Paris

      • ParisTech

      • Les Presses

      • Préface11
      • Avant propos13
      • Chapitre 1
        Les massifs rocheux : structure et comportement mécanique
      • 1. Structure géométrique des massifs rocheux18
      • 1.1 Aspect géologique19
      • 1.2 Paramètres géométriques des discontinuités21
      • 1.3 Modèles géométriques des discontinuités23
      • 2. La matrice rocheuse24
      • 2.1 Classification géologique des roches24
      • 2.2 Comportement mécanique des roches24
      • 2.2.1 Elasticité des roches25
      • 2.2.2 Résistance des roches26
      • 2.2.3 Modèle élastoplastique parfait30
      • 3. Les discontinuités31
      • 3.1 Morphologie d'une discontinuité31
      • 3.2 Comportement mécanique d'une discontinuité35
      • 3.2.1 Discontinuité soumise à une contrainte normale35
      • 3.2.1.1 Essai empirique et observations35
      • 3.2.1.2 Modèles de déformation normale37
      • 3.2.2 Discontinuité soumise à une contrainte de cisaillement39
      • 3.2.2.1 Essai mécanique et critère de rupture39
      • 3.2.2.2 Matériau de remplissage49
      • 3.2.2.3 Modèles de déformation tangentielle52
      • 3.3 Détermination pratique des paramètres de déformabilité52
      • 4. Conclusion58
      • Chapitre 2
        Méthodes de classification des massifs rocheux
      • 1. Les classifications géomécaniques60
      • 1.1 Types et intérêts des systèmes de classifications60
      • 1.2 Le Rock Mass Rating (RMR63
      • 1.3 Le Q-system64
      • 1.4 Le Geological Strength Index (GSI66
      • 1.5 Commentaires sur les systèmes de classification67
      • 2. Identification des paramètres de déformabilité et de résistance des massifs rocheux69
      • 2.1 Approches empiriques69
      • 2.1.1 Paramètres mécaniques, RMR et Q-system69
      • 2.1.2 Paramètres mécaniques et GSI71
      • 2.2 Approches analytiques72
      • 3. Conclusion83
      • Chapitre 3
        Homogénéisation numérique des milieux fracturés en élastoplasticité
      • 1. La théorie d'homogénéisation et les milieux fracturés86
      • 2. Interprétation des résultats du calcul numérique d'homogénéisation en élasticité88
      • 2.1 Loi de Hooke88
      • 2.2 L'élasticité plane appliquée aux massifs fracturés91
      • 2.3 Homogénéisation en problèmes plans93
      • 2.4 Modélisation numérique96
      • 2.4.1 Forme discrétisée des contraintes et des déformations homogénéisées96
      • 2.4.2 Méthodes de chargement indépendant des coordonnées des noeuds98
      • 2.4.2.1 Différence entre méthodes de chargement98
      • 2.4.2.2 Calcul numérique du tenseur de souplesse100
      • 2.4.3 Méthode de chargement en fonction des coordonnés des noeuds102
      • 2.5 Ajustement ellipsoïdal106
      • 2.5.1 Principe de la théorie de l'élasticité ellipsoïdale106
      • 2.5.2 Ajustement ellipsoïdal des résultats numériques110
      • 3. Interprétation des résultats d'homogénéisation numérique en plasticité114
      • 3.1 Choix du mode de chargement114
      • 3.2 Calcul de la résistance homogénéisée115
      • 4. Conclusion117
      • Chapitre 4
        Méthode de modélisation Numérique
      • 1. Modélisation du comportement mécanique des massifs rocheux fracturés120
      • 1.1 Modèles de calcul de stabilité120
      • 1.2 Modèles de calcul en déformation121
      • 1.3 Modèle de comportement mécanique123
      • 1.3.1 Modèle de comportement mécanique de la roche123
      • 1.3.2 Modèle de comportement mécanique des discontinuités124
      • 1.4 Formulation mathématique de l'élément fini joint126
      • 2. Méthodologie de travail129
      • 2.1 Génération des familles de fractures130
      • 2.1.1 Génération des disques dans l'espace130
      • 2.1.2 Recherche des traces des fractures dans un plan131
      • 2.2 Calcul de la taille du VER132
      • 2.2.1 Critères de recherche du VER mécanique132
      • 2.2.2 VER géométrique : Calcul de l'espacement moyen133
      • 2.3 Application des filtres géométriques, maillage et création des éléments joints135
      • 2.4 Essais de chargements numériques et calcul du tenseur de souplesse136
      • 2.4.1 Choix du type de chargement136
      • 2.4.2 Calcul du tenseur de souplesse homogénéisé137
      • 3. Outil de calcul numérique HELEN138
      • 3.1 Modules de pré-traitement138
      • 3.1 Modules de post-traitement139
      • 4. Etude de cas d'un massif granitique140
      • 4.1 Massif de la Vienne140
      • 4.2 Méthode numérique et résultats obtenus141
      • 4.2.1 VER géométrique141
      • 4.2.2 VER mécanique et propriétés homogénéisées142
      • 4.2.3 Résistance du massif146
      • 5. Conclusion149
      • Chapitre 5
        Classification Numérique d'une variété de Massifs Rocheux
      • 1. Choix des massifs étudiés152
      • 2. Calcul et ajustement de la taille des VER156
      • 2.1 Génération des familles de fractures156
      • 2.2 Recherche de la taille des VER156
      • 2.3 Ajustement analytique de la taille des VER158
      • 3. Illustrations du maillage et des déformées159
      • 4. Résultats de classification numérique161
      • 4.1 Mode de présentation des résultats161
      • 4.2 Vérification des résultats163
      • 4.3 Discussions des résultats163
      • 4.3.1 Remarques générales163
      • 4.3.2 Résultat relatif à une famille de fractures164
      • 4.3.3 Résultat relatif à deux familles de fractures167
      • 5. Ajustement analytique des résultats numériques169
      • 5.1 Raisonnement d'ajustement169
      • 5.2 Résultats d'ajustement174
      • 5.2.1 Cas d'une famille de fractures (Ajustement du module de Young E2)174
      • 5.2.2 Cas d'une famille de fractures (Ajustement du module de cisaillement G12177
      • 5.2.3 Cas de deux familles de fractures (Ajustement du module de Young E2)179
      • 5.2.4 Cas de deux familles de fractures (Ajustement du module de cisaillement G12)181
      • 6. Exemple d'illustration d'un massif sédimentaire182
      • 6.1 Estimation des paramètres géométriques et mécaniques des constituants du massif étudié182
      • 6.2 Calcul des propriétés homogénéisées à partir des tableaux de classification numérique186
      • 7. Conclusion189
      • Références bibliographiques191
      • Annexes
      • Annexe 1 : Classifications géomécaniques199
      • Annexe 2 : Théorie d'homogénéisation en milieu fracturé204
      • Annexe 3 : Géométrique des familles de fractures étudiées210
      • Annexe 4 : Classification numérique212
      • Annexe 5 : Outil numérique Helen229

  • Origine de la notice:
    • FR-751131015
  • Disponible - 624.2 CHA

    Niveau 3 - Techniques