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COURS GEOTECHNIQUE MINIERE 2018-2019 20 heures Introduction à la géotechnique 

COURS GEOTECHNIQUE MINIERE 2018-2019 20 heures Introduction à la géotechnique  Technoscience consacrée { l’étude pratique de la subsurface terrestre sur laquelle notre action directe est possible pour son aménagement et/ou son exploitation. Géotechnique civil: route, bâtiment, pont, barrage etc… Géotechnique des mines ou des carrières: fosse, galerie, halde etc... Elle s’intéresse plus au sous-sol. Objectifs: Sécurité (des travailleurs, des occupants, des équipements ) Economie (exploitation optimale, moindre coût, équipements adaptés) Demarches géotechniques 1. Investigation: échantillonnage (forage, puits, géophysique, tranchées etc…) 2. Description des échantillons 3. Tests: élasticité, perméabilité, dureté, résistance, etc… 4. Classification du massif 5. Analyses: stabilité, facteur de sécurité etc…. 6. Suivis: QA/QC, suivi d’implantation, respect des design etc… 7. Corrections: modification des paramètres 8. Optimisation 9. Surveillance: radar, des prismes, des piézomètres etc. 10. Le soutènement ou autres moyens de suppression des risques Géotechnique minière: conséquences liées aux risques géotechniques Perte en vue humaine Un travailleur écrasé lors d’un effondrement Sécurité des équipements Camion renversé lors de la déposition sur une halde Perte d’une partie ou fermeture totale de l’ouvrage Effondrement d’une partie entière de la fosse Perte ou fermeture d’une infrastructure Route bloquée par des chutes de blocs Massif rocheux: • constitué de roche intacte et de discontinuités. • Les propriétés du massif sont tributaires des paramètres des discontinuités et de la matrice rocheuse, ainsi que des conditions aux limites. I. Géomécanique et modèle géotechnique Moyen le plus utilisé pour acquérir des informations sur le massif en profondeur car fournit des échantillons plus ou moins intacts. Peut aller à 400- 500 m de profondeur Les échantillons (carottes) peuvent être de différents diamètres (PQ, HQ, NQ etc..) Permet d’avoir des informations sur la position et l’orientation de l’échantillon, les déviations. Il fournit des informations sur : la géologie, l’altération, la structurale, failles, joints, hydrogéologie etc. I.1 Sondage DD I. Géomécanique et modèle géotechnique Les échantillons (carottes) sont récupérés, orientés et entreposés dans des caisses. Description des carottes Pour avoir les informations sur le massif, les carottes doivent être décrites (logging). 1.Description de base Donne une idée sur le degré de fracturation du massif et la résistance des roches Taux de récupération (TR) Rapport de la longueur de carottes obtenue sur la longueur forée. Exemple: le TR de la partie jaune (intervalle B) est d’environ 2.4m soit 2.4/3=80% de récupération. I. Géomécanique et modèle géotechnique Rock Quality Designation (RQD) I. Géomécanique et modèle géotechnique Intact Rock Strenght (IRS) : méthode rapide pour avoir la résistance de la roche . I. Géomécanique et modèle géotechnique Lithologie • Il s’agit de décrire le type de roche, le profil d’altération (saprolite, transition, roche) • Préciser leur profondeur La fréquence des fractures (FF) Donne le nombre de fractures par mètre de carotte. (FF#m) I. Géomécanique et modèle géotechnique Description détaillée • Il s’agit d’une description des discontinuités (failles, joints, contacts etc) • Très important en mécanique des roches • La rhéologie d’une roche dépend en partie de son état de fracturation dont le comportement va dépendre de son état ( rugosité, altération, remplissage, ouverture etc…) • Une faille dont les épontes sont parfaitement lisses sera plus dangereuse du point de vue de la stabilité qu’une diaclase calciﬁée et recimentée. • La connaissance de l’état des discontinuités est très important I. Géomécanique et modèle géotechnique Identification des des discontinuités X IDEAL forage Manipulation Naturel Foliation I. Géomécanique et modèle géotechnique Rugosité Rugueux (2) Très rugueux (1) Légèrement rugueux (3) Lisse(4) Slickensided Smooth Slightly Rough Rough Very Rough Slickensided Smooth Slightly Rough Rough Very Rough 5 Slicken 4 Smooth 3 Slt Rough 2 Rough 1 V. Rough ROUGHNESS 5 Slicken 4 Smooth 3 Slt Rough 2 Rough 1 V. Rough ROUGHNESS Côtes attribuées selon le degré de la rugosité I. Géomécanique et modèle géotechnique Altération 2 3 5 Weathering None 1 Slight 2 Mod 3 High 4 Decomp 5 Côtes attribuées selon le degré de l’altération I. Géomécanique et modèle géotechnique Ouverture : 3 3 4 3 Aperture None 1 Stained 2 1 mm 3 1 – 5 mm 4 >5 mm 5 Côtes attribuées selon l’ouverture I. Géomécanique et modèle géotechnique Remplissage : dans l’ouverture, c’est le matériau comblant le vide. Il peut être solide et résistant (ﬁlon de quartz) ou bien être un vrai lubriﬁant (argile humide). 5 Soft >5 mm 4 Soft <5 mm 3 Hard >5 mm 2 Hard <5 mm 1 None Fill Strength 5 Soft >5 mm 4 Soft <5 mm 3 Hard >5 mm 2 Hard <5 mm 1 None Fill Strength 1 4 5 Côtes attribuées selon l’épaisseur du remplissage I. Géomécanique et modèle géotechnique Alpha et Bêta des discontinuités Les différentes discontinuités doivent être mesurées (angles Alpha et Bêta) La mesure de ces angles va permettre d’avoir une orientation des discontinuités Un rapporteur spécial est utilisé pour la mesure de Alpha et un plastique gradué pour la mesure de Bêta. I. Géomécanique et modèle géotechnique I.2 Propriétés physico-mécanique des roches Les propriétés physico-mécaniques des roches ont une grande influence sur la stabilité des terrains. Propriétés physiques Porosité Roches de faible porosité : 0 < p < 5 % Roches de porosité moyenne : 5 < p < 10 % Roches de porosité élevée : 10 < p < 20 % Roches de grande porosité : p > 20 % Masse volumique : unité de volume de la roche (g/cm 3 ) avec : MS la masse du matériau sec ; g Vs le volume des grains après broyage ; cm3 Vt le volume de l’échantillon ; cm3 Mh la masse naturelle ; g MSat la masse de l’échantillon saturée ; g. Teneur en eau: rapport de la masse d’eau M w , { la masse du solide sec. Degré de saturation: rapport du volume de l’eau contenue dans l’échantillon au volume des vides. V w : volume de l’eau dans l’échantillon, cm3 V v : volume des vides, cm3 Résistance à la compression Notée σc ou (Rc) ,c’est la contrainte maximale supportée par l’échantillon avant la rupture lors d’un essai de compression. F : effort (charge) maximale atteinte (juste avant la rupture) S : section ou surface sur laquelle on applique l’effort F Essai de compression Classification des roches en fonction de la résistance à la compression Résistance à la traction Traction simple : Pmax = valeur finale atteinte par l’effort appliqué. A0 = surface transversale C’est la contrainte limite de traction qui produit la décohésion des échantillons des roches massives . Traction simple Essai brésilien : • C’est l’essai de traction le plus commun pour les roches (essai { la traction indirecte). • Pour réaliser cet essai, on utilise une éprouvette de longueur à peu près égale au diamètre. • L’éprouvette est placée entre les plateaux de la presse puis elle est chargée. La contrainte de traction est donnée par la relation suivante F max la charge maximale appliquée D et L : dimensions de l’éprouvette cylindrique. Traction indirecte (Essai brésilien) La contrainte de traction est fonction de la contrainte de compression : σc = k. σt Avec 3 < k < 10 (dans la pratique, on prend k = 10). Classification des roches en fonction de la résistance à la traction Résistance au cisaillement Elle représente la contrainte tangentielle limite avant la rupture dans un essai de cisaillement. Cisaillement simple : La résistance au cisaillement est définie par la relation suivante Pmax : effort tangentielle entraînant la rupture S : Surface sur laquelle on applique l’effort P. • Dans le cas d’un cisaillement simple avec une seule surface : S = h.L • Dans le cas d’un cisaillement simple avec une deux surfaces : S = 2.h.L • Dans le cas d’un cisaillement simple avec une seule cylindrique : S = d.L h : largeur de l’échantillon ; L : longueur de l’échantillon ; d : diamètre du cylindre . Cisaillement par torsion : Dans ce cas, l’échantillon de forme cylindrique est soumis { un couple de torsion. Ce dernier va engendrer des contraintes de cisaillement sur chaque section transversale. Quand ces contraintes atteignent une valeur critique, elle nous donne la résistance de cisaillement par torsion définie par la formule suivante : Mt : couple de torsion W : moment résistant, avec d : diamètre de l’échantillon. Cisaillement par compression : • On applique un effort de compression F incliné avec un angle α par rapport à la surface de cisaillement. • La contrainte transmise par l’échantillon se décompose en une composante normale (σn ) et une composante tangentielle (τ) ; quand cette dernière atteint une certaine valeur, l’échantillon se rompt. • Cette valeur critique est la résistance au cisaillement par compression de la roche. Les deux contraintes sont définies par les formules suivantes : Les échantillons utilisés ont une forme cubique ou cylindrique dont le diamètre est égal { la longueur. L’angle α varie de 30 ° à 60 ° . La courbe représentative de (τ) en fonction de (σn ) est donnée sur la figure. A partir de cette courbe on peut déterminer graphiquement la cohésion et l’angle de frottement uploads/Geographie/ cours-geotechnique-miniere.pdf