-
REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
Ministre de lEnseignement Suprieur et de la Recherche
Scientifique
Universit Abderrahmane Mira de Bejaia
Facult de Technologie
Dpartement des Mines et gologie
Thme
Caractrisation et classification gomcaniquedu massif rocheux
dAokas Bejaia
Soutenu le 28 / 06 /2016 devant le jury compos de:
Prsident: Mr. Maza Mustapha Professeur U.A.M.BPromoteur: Mr.
Boukarm Riadh M.A.B U.A.M.BExaminateur: Mr. Fredj Mohamed M.A.A
U.A.M.B
Anne Universitaire: 2015-2016
En vue de lobtention du Diplme de Master en Mines
Option : Exploitation Minire
Prsent par :
Chekir Mohammed
Mani Nidal
-
Au terme de notre travail nous tenons exprimer toute notre
reconnaissance dieu
qui nous a donn la force, la volont et le courage pour accomplir
ce modeste travail.
On tient tout dabord exprimer toute notre gratitude et tout le
respect notre
promoteur Monsieur Boukarm Riadh pour sa bienveillance, son
soutien et ses
encouragements, sans lui, ce travail n'aurait pu tre accompli.
On remercie aussi
Madame Kicher pour son soutien et ses conseils durant notre
priode de stage.
On remercie aussi les membres de jury monsieur Maza Mustapha et
monsieur Fredj
Mohamed qui ont accept dvaluer notre travail.
Je remercie mes trs chers parents qui mont guid durant les
moments les plus
pnibles de ce long chemin, Ma mre qui m'a donn l'espoir
d'exceller dans mes
tudes, et mon pre qui a sacrifi toute sa vie afin de me voir
devenir ce que je suis, Je
remercie ma sur Meryem qui na cesser de mencourager durant toute
mes annes
dtudes, toute ma famille, mes surs et mes amis qui mont encourag
raliser ce
travail.
Mohammed
Je remercie toute ma famille en particulier ma trs chre mre et
mon cher pre et mes
chers surs qui mont encourag tout le long de mes annes dtudes,
ainsi qu tous
mes amis et mes proches.
Nidal
On remercie tout responsables de luniversit et les enseignants
du dpartement des
Mines et gologie.
-
On remercie Monsieur Bouabid Nacer chef de chantier lentreprise
CAN Algrie qui
nous a vraiment aids raliser ce travail ainsi que tous les
personnels de cette
entreprise.
On remercie en particulier Monsieur Hellal Nassim chercheur
lUSTHB qui nous a
beaucoup aids avec ces rapports sur le massif dAokas.
tous ceux qui ont contribu de prt ou de loin mener terme ce
travail.
-
Je ddie ce modeste travail :
A Ma chre mre Naima et mon cher pre Mustapha.
A Mes chres surs : Meryem, Zineb, Lisa et Anfel.
Aux Familles : Chekir, Slimoune.
A Mes chers(e) amis(e) en particulier : Yasser, Minou, Sofiane,
Nassim, Noro, Brahim,
Hamza, Bachir, ainsi qua tout mes amis de C112 Aamriw, mes
copains de R.U.17
octobre 1967 .
A Tous ceux qui de loin ou de prs nont cess de mapporter leur
soutien pendant mes
annes dtudes
A Tous les tudiants(e) en master 2 Mines et gologie.
Mohammed
Je ddie ce modeste travail :
A ma chre mre Karima et mon cher pre Essaid
A Mes chres surs : Ines, Ahlam et Chorouk.
A toute ma Famille.
A Mes chers(e) amis(e) en particulier :Nassim, Imad, Mohamed,
Salah, Lamin, Saci,
mounir, Massi, Koceila, Anis, Zino, Oussama, Chouib et tout mes
copains de
chambre I214.
A Tous ceux qui de loin ou de prs nont cess de mapporter leur
soutien pendant mes
annes dtudes.
Nidal
-
Sommaire
Liste dAbrviations
Liste de figures
Liste de tableaux
Introduction
gnrale..................................................................................................................
1
Chapitre I : Les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique.... 3
I.1- Introduction
...............................................................................................................................
3
I.2- Structure gomtrique des massifs rocheux
.................................................................
3
I.2.1- Aspect
gologique.....................................................................................................................
4
I.2.2- Paramtre gomtrique des discontinuits
........................................................................
7
I.2.3- Modle gomtrique des discontinuits
.............................................................................
8
I.3- La matrice
rocheuse.....................................................................................................
10
I.3.1- Classification gologique des roches
...........................................................................
10
I.3.2- Comportement mcanique des roches
.......................................................................
11
I.3.2.1- Rsistance en
compression........................................................................................
11
I.3.2.2- Rsistance la traction
.........................................................................................
12
I.3.2.3- Critre de rupture
.....................................................................................................
13
I.4- Les discontinuits
.........................................................................................................
13
I.4.1- Morphologie dune discontinuit
...............................................................................
14
I.4.2- Comportement mcanique dune discontinuit
........................................................ 15
I.4.2.1- Rsistance au cisaillement
........................................................................................
15
I.4.2.2- Critre de rupture dune discontinuit
..................................................................
16
I.5-
Conclusion......................................................................................................................
17
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs
rocheux........................... 18
II.1- Introduction
................................................................................................................
18
II.2- Les classifications
gomcaniques...........................................................................
18
-
II.2.1- Types et buts des systmes de classification
............................................................ 18
II.2.2- Rock Quality Designation (RQD)
..............................................................................
20
II.2.3- Rock Mass Rating (RMR)
..........................................................................................
22
II.2.4- Le Q Systme
............................................................................................................
24
II.2.5-Le Gological Strenght Index (GSI)
...........................................................................
27
II.3- Slope Mass Raiting (SMR)
............................................................................................
28
II.4- Commentaire sur les systmes de
classification...................................................
32
II.5- Conclusion
....................................................................................................................
32
Chapitre III : Les mouvements de terrain
...............................................................
34
III.1-Introduction
...............................................................................................................
34
III.2-Type de mouvement de terrain
...............................................................................
34
III.2.1-Les mouvements rapides et discontinus
...................................................................
34
III.2.1.1-Les croulements
.....................................................................................................
35
III.2.1.2- Les chute de blocs
..................................................................................................
35
III.2.1.3- Lboulement
..........................................................................................................
36
III.2.2- Les mouvements lents et
continus............................................................................
37
III.2.2.1- Les
glissements........................................................................................................
37
III.2.2.2- Laffaissement
........................................................................................................
39
III.2.2.3- Le Fluage
................................................................................................................
39
III.2.2.4- Le
tassement............................................................................................................
40
III.2.2.5- Solifluxion
...............................................................................................................
40
III.3-Conclusion
.....................................................................................................................
41
Chapitre IV : Prsentation du site dtude Cap Aokas
....................................... 42
IV.1-Introduction
................................................................................................................
42
IV.2-Situation Gographique
............................................................................................
42
IV.3-Cadre gologique rgional
.......................................................................................
43
-
IV.3.1-Un domaine septentrional ou Babors sensu stricto (s.s)
........................................ 43
IV.3.2-Un domaine mridional ou subbaborien
..................................................................
43
IV.4-Place du secteur dtude dans lunit du Barbacha
.......................................... 43
IV.5-Tectonique
....................................................................................................................
44
IV.6-Sismicit
........................................................................................................................
44
IV.7-Gomorphologie de la zone dtude
......................................................................
45
IV.8- Gologie
Locale...........................................................................................................
46
IV.8.1- Les calcaires dolomitiques du jurassique infrieur
................................................ 46
IV.8.2-Les calcaires brchiques intra-formationnels
......................................................... 47
IV.8.3-Les marno-calcaire plitiques dge crtac infrieur
............................................ 47
IV.8.4-Les colluvions grossires quaternaires
.....................................................................
47
IV.8.5-Les terrasses graveleuses marines
............................................................................
48
Chapitre V : Problmes engendrs par ce massif rocheux
............................... 49
V.1-Historiques des mouvements gravitaires falaise de Cap Aokas
....................... 49
V.1.1-Eboulement de Cap Aokas en 2005
............................................................................
49
V.1.2-Eboulement davril 2014
.............................................................................................
49
V.1.3-Eboulement de fvrier 2015
.......................................................................................
50
V.2-Causes possibles
...........................................................................................................
50
V.2.1-Analyse de la fracturation de la zone dtude
.......................................................... 50
V.2.2-Les joints de stratification
..........................................................................................
50
V.2.3-Les discontinuits lies la tectonique
......................................................................
51
V.2.4-Karstification
................................................................................................................
52
V.2.5-Hydro-climatologie et Hydrogologie
........................................................................
52
V.3-Conclusion
.....................................................................................................................
53
Chapitre VI : Etude de confortement contre les boulements de la
falaise
Cap Aokas
............................................................................................................................
55
VI.1-Introduction
.................................................................................................................
55
-
VI.2-Nature et position des ouvrages de protection
.................................................... 55
VI.3-Donnes topographiques
...........................................................................................
58
VI.4-Calculs de trajectographie
......................................................................................
59
VI.4.1-Hypothse de base
......................................................................................................
59
VI.4.2-Ala de propagation
..................................................................................................
60
VI.4.3-Nature des sols
...........................................................................................................
61
VI.4.4-Gomtrie du merlon
................................................................................................
62
VI.4.5-Points de dpart des trajectoires
..............................................................................
63
VI.4.6- Zones de mesures
......................................................................................................
64
VI.5-Rsultats
......................................................................................................................
65
VI.5.1-Ala de propagation avant travaux
..........................................................................
65
VI.5.2-Dtermination de lala de propagation rsiduel
................................................... 65
VI.5.3-Cas de blocs de 40
m..................................................................................................
68
VI.6-conclusion
....................................................................................................................
70
Chapitre VII : Caractrisation et classification du massif dAokas
............... 71
VII.1-Introduction
..............................................................................................................
71
VII.2-Etude des discontinuits
.........................................................................................
71
VII.2.1-Description des discontinuits et des affleurements
............................................. 71
VII.2.1.1- information en en-tte
..........................................................................................
72
VII.2.1.2- caractristiques rocheuse
....................................................................................
72
VII.2.2-Mesure de lorientation des discontinuits
............................................................ 74
VII.2.2.1-Mesure de lespacement
.......................................................................................
74
VII.2.2.2-Persistance
.............................................................................................................
75
VII.2.2.3-La forme
.................................................................................................................
75
VII.2.2.4-Rugosit
..................................................................................................................
75
VII.3-La prsentation des donnes et des mesures
..................................................... 76
VII.3.1-Le premier affleurement
.........................................................................................
76
-
VII.3.1.1-La projection strographique
.............................................................................
78
VII.3.2-Le deuxime affleurement
.......................................................................................
80
VII.3.2.1-La projection strographique
.............................................................................
83
VII.4-Caractrisation du massif
.......................................................................................
83
VII.4.1-Calcul du RQD
.........................................................................................................
83
VII.4.2-Calcul du RMR
........................................................................................................
85
VII.5-Calcul du SMR
.........................................................................................................
87
VII.6-Conclusion
.................................................................................................................
88
Conclusion
gnrale..........................................................................................................
89
Rfrences bibliographiques
.........................................................................................
90
Annexes
-
Liste dAbrviations
UCS : La rsistance en compression uniaxiale.
E : Le module de Young.
: Le coefficient de Poisson.
t: rsistance la traction.
P: charge la rupture.
D: diamtre de l'prouvette.
L: longueur de l'prouvette.
: contrainte de cisaillement
c: cohsion
: contrainte normale
: angle de frottement interne
p : la rsistance au pic.
c: la cohsion sur la discontinuit.
n : la contrainte normale.
p : langle de friction de la discontinuit.
r: la rsistance rsiduelle.
: la contrainte normale.
r : langle de friction rsiduel
: la rsistance au cisaillement.
: la contrainte normale.
r: langle de friction rsiduel de la discontinuit.
-
JRC (Joint Roughness Coefficient): le coefficient de rugosit,
qui peut tre estim partir des
profils de joints.
JCS (Joint Compressive Strength): le coefficient qui reprsente
la rsistance la compression
du joint.
RQD: Rock Quality Designation.
RMR: Rock Mass Rating.
A1 : Rsistance en compression uniaxiale de la roche intacte;
A2: Rock Quality Index (RQD);
A3 : Espacement des diaclases;
A4 : Condition des joints;
A5 : Ltat dinfiltration deau souterraine; et
A6 : Orientation des discontinuits.
Q Systme: Mass Quality ou Tunnelling Quality Index
JN: Nombre de familles de joints.
JR: Indice de rugosit des joints.
JA: Indice de laltration des joints.
JW: Facteur de rduction pour la prsence deau.
SRF: Facteur de rduction pour les contraintes in situ.
SMR: Slope Mass Raiting
F1, F2, F3: Sont des facteurs d'ajustement lis joint orientation
par rapport l'orientation des
pentes.
F4 : facteur de correction.
A : dsigne l'angle entre les frappes de la face de la pente (p)
et celle des articulations (Aj),
soit (comme j).
-
j : angle dinclinaison de discontinuit.
KJ : kilos jouls
-
Liste de figures
Chapitre I:
Fig I.1: Structure gomtrique du massif rocheux de calcaire la
falaise dAokas (Bejaia) .. 4
Fig I.2 : Diffrentes structures gomtriques des massifs rocheux
fracturs ............................. 5
Fig I.3: Types de structures des massifs rocheux avec les
reprsentations statistiques
correspondantes
...................................................................................................................................
6
Fig I.4 : Mesures de lorientation du plan de discontinuit,
diffrents types de reprage ....... 7
Fig I.5: Modles gomtriques des discontinuits
.........................................................................
9
Fig I.6: Schma de principe dun essai de compression uniaxiale
............................................ 11
Fig I.7: Schma de principe dun essai de compression triaxiale
.............................................. 12
Fig 1.8: Dispositif pour un essai brsilien
....................................................................................
13
Fig 1.9 : Caractristiques des discontinuits dans un massif
rocheux ...................................... 15
Fig I.10: Schma de principe dun essai de cisaillement
............................................................ 16
Fig I.11: Rsistance de cisaillement dun joint
............................................................................
17
Chapitre II:
Fig II.1: Illustration graphique des paramtres de caractrisation
du RMR ........................... 22
Fig II.2 : orientation dune pente de type plane
...........................................................................
29
Chapitre III :
Fig III.1 : Chute de bloc au Cap Aokas en fvrier 2015
............................................................ 36
Fig III.2 : Eboulement rocheux
......................................................................................................
36
Fig III.3: Schma des deux types de glissement
.........................................................................
38
Fig III.4 : Affaissement sur la route nationale N24, reliant
Bejaia Tizi-Ouzou par Azzefoun
..............................................................................................................................................................
39
Fig III.5 : Exemple dun fluage
.....................................................................................................
39
Fig III.6 : Le tassement
...................................................................................................................
40
Fig III.7: Schma du mcanisme de solifluxion
..........................................................................
41
Chapitre IV :
Fig IV.1 : extrait de la carte topographique de Bejaia
..................................................................
42
Fig IV.2 : La carte gologique du massif Aokas
.........................................................................
46
Chapitre V :
Fig V.1 : Ecroulement de la falaise rocheuse en 2005
................................................................
49
-
Fig V.2 : Dgts causs par lboulement de fvrier 2015
......................................................... 50
Fig V.3 : Plan de stratification lancienne route RN9
..............................................................
51
Fig V.4 : Karstification prs de la route RN9 (Partie Est du
massif) ........................................ 52
Chapitre VI :
Fig VI.1 : positionnement des ouvrages de protection
................................................................
56
Fig VI.2 : Localisation des crans EC1 EC4 et du merlon
...................................................... 56
Fig VI.3 : cran EC2 et EC3 respectivement
...............................................................................
57
Fig VI.4 : positionnement des crans EC1 EC2 EC3
..................................................................
57
Fig VI.5: positionnement de lcran EC4
.....................................................................................
58
Fig VI.6 : (a) courbe de niveau tous les 0.5m (b) modlisation de
la falaise (MNT) (c) Leica
Scan station P20 scanner laser Ultra-rapide
..................................................................................
59
Fig VI.7 : Nature des sols
...............................................................................................................
62
Fig VI.8 : Gomtrie du merlon cot Aokas
................................................................................
63
Fig VI.9 : Gomtrie du merlon cot Bejaia
................................................................................
63
Fig VI.10 : Les zones de dpart de trajectoire
.............................................................................
64
Fig VI.11 : Les zones de mesures
..................................................................................................
65
Fig VI.12 : Reprsentation d'une slection de 1000 trajectoires
avec le dispositif d'crans en
place et le merlon
..............................................................................................................................
66
Fig VI.13 : Les points darrt des trajectoires pour 100 000
trajectoires modlises ............. 67
Fig VI.14 : un cas de franchissement du merlon
.........................................................................
67
Fig VI.15 : Rpartition cumule des nergies maximums observes lors
de la chute de
100000 blocs sur une vue en plan. La ligne reprsentant la
position du parement amont du
merlon n'est pas sollicite au del de 25 000 Kj
...........................................................................
69
Chapitre VII :
Fig VII.1: conseil pour lorientation des ensembles de
discontinuits ..................................... 74
Fig VII.2 : plan dun affleurement avec deux ensembles de
discontinuits ............................ 75
Fig VII.3: profils de rfrence et chiffres-cls pour la
dtermination du coefficient de rugosit
du joint (JRC)
....................................................................................................................................
76
Fig VII.4 : des photos du premier affleurement
...........................................................................
78
Fig VII.5: Projection strographique des discontinuits du premier
affleurement ............... 80
Fig VII.6: laffleurement du deuxime site
..................................................................................
82
Fig VII.7 : projection strographique des discontinuits du
deuxime affleurement ........... 83
Fig VII.8 : des photos de fentres ralises pour estimer le nombre
de joints par m ............ 84
-
Liste de tableaux
Chapitre II :
Tableau II.1: Systmes de classification du massif rocheux
..................................................... 19
Tableau II.2 : corrlation entre lindice RQD et la qualit du
massif rocheux....................... 21
Tableau II.3 : Classification du massif rocheux selon le RMR;
traduit de Bieniawski ......... 24
Tableau II.4: Paramtres de la classification du systme Q
...................................................... 25
Tableau II.5 : valuation de la cote Q et de la qualit du massif
............................................. 27
Tableau II.6 : le Tableau de classification de Romana (Annexe 1)
[26] .................................. 30
Tableau II.7 : Les diffrentes classes de stabilit par la valeur
du SMR ................................. 31
Tableau II.8: les suggestions de soutnement selon la classe du
SMR ................................... 31
Chapitre VI :
Tableau VI.1 : les alas de propagation par trajectographie
..................................................... 61
Tableau VI.2 : Les rsultats obtenus par comptage
....................................................................
68
Chapitre III :
Tableau III.1 : Principales classes et types de dstabilisation
sur les versants en fonction des
terrains concerns (daprs Campy M, Macaire J.J. 2003)
.......................................................... 37
Chapitre VII :
Tableau VII.1: Critre destimation de la rsistance de la roche
............................................. 72
Tableau VII.2 : degrs daltration de la roche
..........................................................................
73
Tableau VII.3 : Rsultats des essais gomcaniques au laboratoire,
moyennes rgionales . 85
Tableau VII.4 : les valeurs du RMR et ces paramtres dans des
diffrentes valeurs ............ 85
Tableau VII.5 : les valeurs du SMR
.............................................................................................
87
-
Introduction gnrale
1
Introduction gnrale :
Un massif rocheux sur lequel ou dans lequel on va faire une
caractrisation est, a priori, un
objet parfaitement dfini. Ses caractristiques lithologiques,
structurales, gomcaniques sont
des donnes dont les variations dans le temps et lespace obissent
des lois objectives
accessibles lobservation et la mesure. Toutefois, en pratique,
cette connaissance est
toujours trs imparfaite. Elle rsulte de linterprtation et de la
synthse dun ensemble de
donnes rsultant :
De la connaissance de lhistoire gologique du site,
De lexamen des affleurements,
Des reconnaissances par mthodes gophysiques,
Des donnes de sondages,
Des rsultats dessais de laboratoire et dessais in situ.
Les roches et les massifs rocheux sont la fois complexes et
opaques. Mme les plus simples
en apparence peuvent rserver des surprises. Pour connaitre leurs
composants, leurs
structures, et ce qui sy passe, lingnieur dispose de mthode de
reconnaissance et
dauscultation, depuis les mthodes de la gologie > avec le
marteau et la
boussole, jusqu des technologies et mtrologies de pointe, en
passant par des techniques
classiques (forage, prlvement dchantillons, essais de
laboratoire et in situ, mthodes
gophysiques, etc.), toutes mthodes qui font des progrs plus ou
moins rapides. On
sattachera surtout ici aux aspects qui concernent le
comportement mcaniques [7].
Les trois premiers chapitres tant caractre bibliographique.
Nous prsenterons, dans le chapitre 1, une tude bibliographique
concernant la structure
gomtrique des discontinuits et leur comportement mcanique, ainsi
que celui de la matrice
rocheuse.
Le chapitre 2 est en rapport avec les mthodes de classification
des massifs rocheux.
Nous exposerons, en premier lieu, les classifications
gomcaniques les plus utilises
(RQD, RMR, Q-system, GSI et SMR). Puis, nous prsenterons leurs
avantages, les
diffrentes corrlations existant entre leurs indices et les
paramtres mcaniques des
massifs rocheux.
Le chapitre 3 on parlera des mouvements de terrain qui ont des
caractristiques tre
difficilement prvisible et constituent un danger pour la vie
humaine, en raison de son
intensit, de la soudainet et du caractre dynamique de son
dclenchement. Qui a un
rapport avec les la structure du massif rocheux.
-
Introduction gnrale
2
Les chapitres 4 et 5, on fera une prsentation du site dtude Cap
Aokas sa situation
gographique ainsi que son cadre gologique et bien sur la gologie
locale et les
problmes engendrs par ce massif, lhistorique des accidents
survenus les dgts et
les causes possibles de ces accidents qui sont en relation avec
le comportement
mcanique de ce massif
Le chapitre 6 on prsentera ltude de confortement ralise par
IMSRN (Algrie)
(Ingnierie des mouvements des sols et des risques naturels) et
les diffrents ouvrages
de protection et leur positionnement ainsi que ltude
trajectographique des chutes des
blocs.
Le chapitre 7 on applique les calculs mesurs sur site pour
calculer le RMR afin de
dfinir la qualit de la roche du massif pour le classifier, et
lutiliser pour calculer le
SMR ce dernier nous qualifie la nature de la pente de la falaise
et nous permet davoir
des recommandations de stabilisation et soutnement.
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
3
Chapitre I : Les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
I.1- Introduction :
Dans ce chapitre nous prsentons une tude bibliographique sur les
constituants dun massif
rocheux. Elle concerne la structure gomtrique des discontinuits,
leur comportement
mcanique ainsi que celui de la matrice rocheuse. Ce chapitre
prsente une matire
bibliographique bien utile pour la dfinition :
Des familles de fractures pour lesquelles lapplication de la
mthode de classification
est pertinente.
Des proprits lastoplastiques dfinissant les lois de comportement
dune matrice
rocheuse ainsi que de leur ordre de grandeur pour diffrents
types de roche.
Des caractristiques gomtriques des fractures ainsi que de leur
plage de variation.
Des paramtres caractrisant le comportement lastoplastique des
discontinuits ainsi
que de leur ordre de grandeur.
Une analyse des diffrents sujets cits ci-dessus est tablie. Nous
nous servons de cette
analyse pour appuyer le choix des divers paramtres gomtriques et
mcaniques de la roche
et des discontinuits que nous ferons au un autre chapitre pour
tablir la base de donnes de
notre classification numrique.
I.2- Structure gomtrique des massifs rocheux :
Les massifs rocheux, structures trs complexes, sont forms dune
juxtaposition de matriaux
htrognes. Ils sont assimils un assemblage de blocs appels
matrice rocheuse qui sont
dlimits par des discontinuits constitues de fissures, de
fractures ou de failles ou encore de
limites stratigraphiques (Fig I.1).
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
4
Fig I.1: Structure gomtrique du massif rocheux de calcaire la
falaise dAokas (Bejaia).
Le comportement mcanique des massifs rocheux est un facteur
essentiel dans le
dimensionnement des ouvrages qui y sont excuts. Afin de
comprendre, expliquer et
modliser ce comportement, il est ncessaire de connatre la
structure gomtrique ou plus
prcisment le modle de distribution gomtrique des fractures,
ainsi que les proprits
mcaniques de chacune des composantes que sont la matrice
rocheuse et les discontinuits.
I.2.1- Aspect gologique :
Pour tudier le comportement mcanique ou hydraulique dun massif
rocheux, il est essentiel
de connatre son degr de fracturation ainsi que la rpartition des
discontinuits dans lespace.
Des mesures in-situ permettent de dfinir les diverses familles
de discontinuits et leurs
paramtres de faon statistique.
Lensemble des discontinuits dans un massif rocheux est le
rsultat de la superposition de
diffrentes familles. Chaque famille peut avoir des lois de
distribution et des caractres
statistiques diffrents. Donc, pour ajuster les lois de
distribution dune famille, il faut
distinguer cette famille dans lensemble des discontinuits. La
mthode classique de
classification est celle de la projection strographique.
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
5
Lobjectif principal dune tude gomtrique des discontinuits est de
dterminer :
Si elles sont classables en familles (orientations voisines)
Si elles structurent le massif rocheux en blocs (continuit et
connectivit importantes).
Le premier classement des discontinuits observes sur le terrain
consiste les grouper en
populations homognes du point de vue structural ; il faut donc
prciser la nature gologique
et tectonique de tous les lments structuraux relevs.
Divers auteurs ont essay de regrouper les structures gomtriques
des massifs rocheux dans
des catgories bien dfinies. La figure 1.2 illustre une srie de
massifs rocheux cite par
Palmstrm [1995]. Nous distinguons les massifs blocs polydriques,
equidimensionnels,
prismatiques ou en colonnes, les massifs bancs minces dont
lpaisseur est moins paisse
que leur longueur et les massifs comprenant plusieurs familles
de fractures.
Fig I.2 : Diffrentes structures gomtriques des massifs rocheux
fracturs. [1]
Le Manuel de Mcanique de Roche (CFMR-MMR [2000]) vient appuyer
dans ce sens la
dfinition des divers types dj cits ci-dessous. Parmi plusieurs
variantes plus complexes
mais moins significatives, trois modles gomtriques principaux
sont illustrs dans (Fig I.3)
Forms de blocs paralllpipdiques (Fig I.3-a), beaucoup de
granites et de calcaires
massifs montrent trois familles de fractures trirectangulaires.
Tous les joints sont
continus. Afin de calculer les proprits mcaniques dun tel
massif, des solutions
analytiques sont possibles. Toutefois il faut noter que cette
forme gomtrique parat
trs idalise.
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
6
Le schma de la figure (I.3-b) reprsente un massif caractre
sdimentaire dont lune
des directions prend davantage dimportance et les diaclases
perpendiculaires sont
moins continues. Cette dfinition peut correspondre des calcaires
bancs minces,
des alternances de marnes et de calcaires, de grs et de marnes
des formations
appeles flyschs ou des roches schisteuses. Les observations
montrent que
lespacement entre les bandes est souvent quivalent la taille des
diaclases ou sa
moiti. Ces types de massifs sont trs courants mais non
accessibles des traitements
analytiques simples; le recours des mthodes dhomognisation
numriques nous
semble trs pertinent. Du point de vue gomtrique, la structure de
ces massifs est
dfinie par un nombre limit de paramtres que nous prciserons dans
le paragraphe
suivant.
Souvent situes dans des zones tectonises, les roches crases
comme les schistes et
les brches de faille prsentent une direction danisotropie
largement disperse. Dans
un tel type de massif (Fig I.3-c), la prcision dun nombre bien
dfini de familles de
fractures nest pas vidente. Toutefois, des mthodes empiriques
approximatives
permettent le calcul de leurs proprits mcaniques. [2]
a- Roche massive trois familles grossirement quivalentes
b- Massif rocheux stratifi ou schisteux une famille
prpondrante
c- Roche crase ou schiste froiss o la famille prpondrante est
largement disperse
Fig I.3: Types de structures des massifs rocheux avec les
reprsentations statistiques
correspondantes. [3]
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
7
I.2.2- Paramtre gomtrique des discontinuits :
La modlisation de la distribution spatiale et de lemplacement
des familles de fractures dans
un massif rocheux fractur est fonde principalement sur la
connaissance des paramtres
gomtriques des discontinuits. Chacun de ces derniers est associ
une variable alatoire
dont les lois de distribution sont dduites des donnes acquises
sur le terrain. Dans ce qui suit
nous dfinissons sommairement chacun de ces paramtres. Cette
dfinition est un pralable
ncessaire ltablissement de notre classification numrique.
A- Orientation :
Les orientations des discontinuits dterminent la forme de blocs
individuels existant dans un
massif rocheux et par suite elles sont responsables de leur
anisotropie qui gouverne leur
comportement hydraulique et mcanique.
Une premire hypothse simplificatrice sur la gomtrie des
discontinuits consiste
supposer que ces surfaces sont des plans. La reprsentation dun
plan dans lespace peut se
faire de diverses manires partir du vecteur pendage ou de la
normale oriente.
Le pendage est langle que fait la ligne de plus grande pente
avec lhorizontale. La direction,
ou azimut, est langle que fait lhorizontale du plan de la
discontinuit avec le Nord
magntique.
La distribution de lorientation et du pendage est souvent
reprsente par une loi
hmisphrique, normale ou log-normale. [2]
Fig I.4 : Mesures de lorientation du plan de discontinuit,
diffrents types de reprage [38]
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
8
B- Extension :
La taille des fractures conditionne, avec leur orientation et
leur espacement, leur probabilit
dintersection. Par consquent, elle joue un rle essentiel dans la
connectivit des blocs. Une
fracture est souvent assimile une forme gomtrique simple dont
une dimension
particulire dfinit son extension (exemple : diamtre dun disque
dans lespace, longueur
dun segment dans un plan). Cette dimension nest pas accessible
directement ; il faut la
dduire de la continuit des traces observes sur laffleurement.
Les diamtres peuvent suivre
une loi exponentielle dcroissante ou log-normale. [2]
C- Espacement :
Cest la distance moyenne qui spare deux intersections
successives d'une ligne droite,
appele galement ligne dchantillonnage, avec les traces de
fractures dun affleurement.
Cette grandeur dpend de la ligne de lev et de lextension des
discontinuits. En effet, pour
un nombre constant de traces sur une surface, les traces longues
ont plus de chances dtre
intersectes par la ligne de lev et paraissent plus rapproches.
[2]
D- Densit :
Cette grandeur est en relation directe avec lespacement. Les
modles gomtriques des
discontinuits dcrivent leur position dans lespace en prcisant la
localisation dun point
reprsentatif, par exemple, le centre dun disque ou dun segment
qui est souvent ajust par
une loi uniforme. Le nombre de centres considrs dans un volume
ou sur une surface dfinit,
respectivement, la densit volumique et la densit surfacique des
fractures. Quant la densit
linique, elle est dfinie comme tant linverse de lespacement ou
le nombre dintersections
entre les discontinuits et la ligne dchantillonnage. [2]
E- Ouverture :
Ce paramtre affecte largement la permabilit des discontinuits et
par suite leur
comportement hydraulique. Il est dfini comme tant la distance
entre les deux pontes dune
discontinuit mesure perpendiculairement son plan moyen et il
suit gnralement une loi
exponentielle dcroissante ou log-normale. La dtermination de
louverture est limite
souvent aux relevs examins directement sur un affleurement ou
sur des carottes de
sondages. [2]
I.2.3- Modle gomtrique des discontinuits :
Les lois caractrisant le processus de rpartition des fractures
dans lespace et les paramtres
gomtriques des fractures sont estimes partir du traitement
statistique ou gostatistique
des discontinuits. Ces lois sont introduites dans des modles
gomtriques de simulation qui
gnrent les fractures dans un espace tridimensionnel.
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
9
Plusieurs modles gomtriques existent dans la littrature. A
savoir, les plans poissonniers de
Dershowitz [1984] (Fig I.5-a) et les disques de Baecher et al.
[1977] (Fig I.5-b) qui sont les
plus utiliss grce leur traitement mathmatique simple. Ce modle
prsente un intrt qui
rside dans la possibilit destimer la loi de distribution des
diamtres des disques partir de
la longueur des traces.
Le processus de gnration des familles seffectue suivant des
mthodes diverses. Nous
distinguons, parmi les plus employs, le processus de Poisson
densit constante v dans
lequel les centres de disques sont gnrs dans un volume V en
tirant au hasard leur nombre N
suivant une loi de Poisson de densit vV. Ensuite les coordonns
des centres sont rpartis
suivant une loi uniforme. Cette phase est suivie par une
gnration de lorientation, du
diamtre et de louverture de chaque discontinuit dune manire
indpendante par tirage au
hasard dans la distribution correspondante.
Le modle des salves est plus complexe que celui de Poisson
densit uniforme. Il a t
utilis par plusieurs auteurs pour simuler des rseaux de
fractures (Massoud [1987] et Billaux
[1990]). Dans ce modle, la densit des fractures nest pas
constante et les fractures sont
rgionalises dans lespace (Fig I.5-c).
(a) modle de disque. [4] (b) modle polygonal. [5]
(c) modle de salves. [6]
Fig I.5: Modles gomtriques des discontinuits.
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
10
Afin de gnrer les familles de fractures de notre classification
numrique, le modle des
disques a t utilis. Les centres de ces derniers ont t distribus
dans lespace suivant un
processus de Poisson densit uniforme.
I.3- La matrice rocheuse :
I.3.1- Classification gologique des roches :
Le Comit Franais de Mcanique des Roches (CFMR-MMR [2000]) dfinit
la roche comme
tant un assemblage de minraux qui ont acquis des liaisons plus
ou moins fortes au cours
de leur histoire gologique . [2]
Trois catgories principales sont lorigine de la classification
des roches :
a- les roches magmatiques : Les roches magmatiques sont issues
de la solidification de
magmas siliceux, liquides aux hautes tempratures et pressions
qui rgnent au contact du
manteau et de la lithosphre ; les magmas trs siliceux ( 75 % ),
trs visqueux, de type
granitique se solidifient lentement en profondeur pour produire
les roches plutoniques ; les
magmas moins siliceux ( 50%), assez fluides, de type basaltique,
se solidifient rapidement
en surface pour produire les roches volcaniques. Entre ces deux
ples, on pourrait en fait
caractriser une varit continue de magmas, diversifis selon leur
teneur relative en silice et
silicates ferro-magnsiens, et donc de roches magmatiques.
b- Les roches sdimentaires : elles rsultent de la dcomposition
des roches dorigine
magmatiques ou mtamorphiques et couvrent plus de trois quarts de
la surface des continents
et presque la totalit des fonds des ocans. Elles sont
caractrises par leur paisseur limite
(calcaires, grs, roches argileuses).
c- Les roches mtamorphiques : les roches mtamorphiques sont
issues de roches
magmatiques et /ou sdimentaires retournes en profondeur par
leffet de la tectonique de
plaques, recristallises sans fusion selon la temprature et /ou
la pression atteintes et revenues
la surface par rosion. Leur minraux principaux sont les mme que
ceux des roches
magmatiques, mais le plus souvent ce ne sont plus ceux des
roches transformes. Il en va de
mme pour leurs structures et leurs textures ; la plupart ont une
structure schisteuse et une
texture folies en raison de lorientation commune des minraux qui
les composent et de leur
rpartition en lits. [7]
I.3.2- Comportement mcanique des roches :
Le comportement d'un massif rocheux est complexe, car il dpend
des proprits mcaniques
des roches et des discontinuits ainsi que de leurs interactions.
Le roc intact est dfini en
termes dingnierie comme tant de la roche ne contenant aucune
cassure significative. En
mcanique des roches, le comportement des roches est caractris
par les essais suivants :
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
11
Lessai de la rsistance en compression uniaxiale (NF P
94-420);
Lessai de la rsistance en compression triaxiale (NF P
94-423);
Lessai de la rsistance en tension;
Lessai du double poinonnement.
I.3.2.1- Rsistance en compression :
La rsistance en compression est la rsistance quoppose une roche
la rupture lorsquelle est
soumise une sollicitation de compression. Elle est dfinie par la
rsistance en compression
qui correspond la contrainte normale maximale supporte par la
roche, le module de Young
ou module dlasticit qui correspond la rigidit de la roche et le
coefficient de Poisson qui
reflte llasticit de la roche. Ces paramtres sont obtenus grce
lessai de compression
uniaxiale dcrit ci-dessous.
a- Essai de compression uniaxiale (NF P 94-420):
Le principe du test consiste appliquer d'une manire croissante
une force de compression sur
une carotte de roc intact selon son axe longitudinal (Fig
I.6).
Fig I.6: Schma de principe dun essai de compression uniaxiale.
[8]
= / (I.1)
P : La pression
F : La force
S : La surface
Les paramtres dterminer au cours de cet essai sont :
La rsistance en compression uniaxiale (UCS) de la roche qui
correspond la
contrainte normale au moment de la rupture de la roche;
Le module de Young (E) qui correspond la pente de la zone
lastique de la courbe
contrainte dformation axiale de lchantillon;
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
12
Le coefficient de Poisson () qui correspond la pente de la
courbe dformation
latrale - dformation axiale de lchantillon.
b- Essai de compression triaxiale (NF P 94-423):
L'essai de compression triaxiale est destin mesurer la rsistance
d'chantillons cylindriques
de roche soumis un tat de compression triaxiale (Fig I.7). Il
permet d'obtenir les valeurs
ncessaires la dtermination de l'enveloppe de rupture ainsi que
les valeurs d'angle de
frottement interne et de cohsion apparente.
Fig I.7: Schma de principe dun essai de compression triaxiale
[8].
I.3.2.2- Rsistance la traction (NF P 94-422) :
La rsistance la traction est la rsistance quoppose une roche la
rupture lorsquelle est
soumise une sollicitation de tension. L'essai brsilien permet de
mesurer de faon indirecte
la rsistance la traction de la roche. Son principe est de mettre
sous contrainte de tension une
carotte de roche par application d'une force de compression
suivant son diamtre. La figure
1.7 prsente un dispositif pour un essai brsilien.
La rsistance la traction de la roche teste se calcule comme suit
[9]:
t = (2P) / (DL) (I.2)
t: rsistance la traction; P: charge la rupture; D: diamtre de
l'prouvette; L: longueur de
l'prouvette.
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
13
Fig 1.8: Dispositif pour un essai brsilien [9]
I.3.2.3- Critre de rupture :
Un critre de rupture est une relation thorique ou empirique qui
caractrise la rupture dune
roche. Il permet de dfinir par une courbe, les zones de stabilit
et dinstabilit de la roche
soumise des sollicitations (compression avec ou sans
confinement, traction). Les principaux
critres de rupture du roc intact sont le critre de Mohr-Coulomb
et le critre de Hoek-Brown.
Ce dernier sera dvelopp la section 2.4. Le critre de
Mohr-Coulomb sexprime sous la
forme :
= c + tg (I.3)
: contrainte de cisaillement
c: cohsion
: contrainte normale
: angle de frottement interne
I.4- Les discontinuits :
Une discontinuit est dfinie comme tant toute cassure mcanique ou
fracture ayant une
rsistance en tension ngligeable dans une roche (Priest, 1993).
Il est important de distinguer
entre les discontinuits naturelles, qui ont une origine
gologique et les discontinuits
artificielles qui sont cres par des activits humaines comme
lexcavation dun massif
rocheux. Bien que les discontinuits aient souvent une gomtrie
irrgulire ou ondule, il y a
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
14
gnralement une chelle laquelle la surface totale ou une partie
de cette surface est
suffisamment plane pour quelle soit reprsente par une seule
valeur dorientation [10].
I.4.1- Morphologie dune discontinuit :
Plusieurs paramtres caractrisent la morphologie dune
discontinuit. Nous prsentons leur
dfinition de la faon suivante [11] :
Type de roche : Le type de roche est dfini par son origine qui
peut tre sdimentaire,
igne ou mtamorphique.
Type de discontinuit : Les types de discontinuit stendent des
joints de tension de
longueur limite des failles pouvant atteindre plusieurs
kilomtres.
Persistance : Cest la mesure de la longueur continue ou de la
surface dune
discontinuit. La longueur des traces des discontinuits est la
seule quantification
possible de la dimension des discontinuits sur le terrain.
Rugosit : La rugosit d'une surface de discontinuit est souvent
un lment important
en matire de rsistance au cisaillement, en particulier l o la
discontinuit est sans
dplacement et imbrique. La rugosit devient moins importante
lorsque la
discontinuit est remplie.
Rsistance des pontes : La rsistance de la roche formant les
parois des discontinuits
influence la rsistance au cisaillement des surfaces rugueuses.
Lorsque des contraintes
leves, par rapport la rsistance des pontes, sont gnres des
points de contact
locaux durant le cisaillement, les asprits seront broyes ou
cisailles et conduiront
une rduction de la composante relative la rugosit de l'angle de
frottement.
Dsagrgation : La dsagrgation contribue la rduction de la
rsistance de
cisaillement des discontinuits et du massif rocheux.
Ouverture : Cest la distance perpendiculaire sparant deux pontes
adjacentes dune
discontinuit ouverte.
Type de remplissage : Cest le matriau sparant les pontes
adjacentes dune
discontinuit.
coulement : L'emplacement de l'infiltration de discontinuits
fournit des informations
sur l'ouverture parce que le dbit des eaux souterraines se
concentre
presquentirement dans les discontinuits (permabilit
secondaire).
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
15
Fig 1.9 : Caractristiques des discontinuits dans un massif
rocheux [11].
I.4.2- Comportement mcanique dune discontinuit :
En vue de dterminer les paramtres affectant leurs proprits
mcaniques et sous lhypothse
dune rsistance ngligeable la traction, il est ncessaire de
soumettre une discontinuit un
essai de cisaillement et un essai de compression, ces essais
permettent de mesurer certains
paramtres utiles pour la caractrisation du comportement mcanique
des discontinuits in-
situ.
I.4.2.1- Rsistance au cisaillement (XP P 94-424) :
La rsistance au cisaillement dune discontinuit est la contrainte
tangentielle maximale
atteinte lors dun dplacement tangentiel relatif des pontes dune
discontinuit. La rsistance
au pic et la rsistance rsiduelle sont dtermines au moyen dun
essai de cisaillement tel que
dcrit ci-dessous.
Lessai de cisaillement consiste induire un dplacement relatif
des deux pontes dune
discontinuit en maintenant la vitesse constante (Fig I.10). Une
contrainte normale est
applique et maintenue constante pendant toute la dure de lessai.
Au cours de cet essai, la
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
16
contrainte tangentielle sur le joint augmente progressivement
avec le dplacement tangentiel
jusqu atteindre un maximum qui correspond la rsistance au pic de
la discontinuit. Au-
del de cette rsistance, la contrainte tangentielle dcroit plus
ou moins fortement pour
atteindre un palier caractrisant la rsistance rsiduelle.
Fig I.10: Schma de principe dun essai de cisaillement; [11]
Un aspect important du comportement mcanique des discontinuits
est leur dformabilit.
Cette dernire peut tre mieux explique par les courbes
contrainte-dplacement. Sur ces
courbes, la raideur normale de discontinuit est dcrite comme le
taux de variation de la
contrainte normale par rapport aux dplacements normaux. La
raideur tangentielle est dfinie
par le taux de variation de la contrainte tangentielle par
rapport aux dplacements tangentiels
[9].
I.4.2.2- Critre de rupture dune discontinuit :
Un critre de rupture dune discontinuit est une relation thorique
ou empirique qui
caractrise la rupture dune discontinuit soumise une
sollicitation de cisaillement. Il permet
de dfinir par une courbe, les zones de stabilit et dinstabilit
de la discontinuit soumise
des sollicitations de cisaillement. La rsistance au cisaillement
dune discontinuit est
gnralement dcrite par le critre de rupture de Mohr-Coulomb dfini
par une cohsion et un
angle de frottement. La figure I.11 illustre la dfinition de la
rsistance rsiduelle et au pic
dune discontinuit. Cet essai seffectue en laboratoire sur des
petits chantillons rendant ainsi
difficile lextrapolation des rsultats lchelle du massif rocheux.
En effet, au fur et mesure
que le volume du massif rocheux pris en compte augmente, le
nombre de fractures devient
important et leffet dchelle et lanisotropie du massif rocheux
doivent tre considrs.
-
Chapitre I : les massifs rocheux : structure et comportement
mcanique
17
Fig I.11: Rsistance de cisaillement dun joint; [11].
La rsistance au pic en cisaillement dune discontinuit sexprime
par :
p = c + n tan p (I.4)
p : la rsistance au pic; c : la cohsion sur la discontinuit; n :
la contrainte normale; p :
langle de friction de la discontinuit.
La rsistance rsiduelle en cisaillement dune discontinuit
sexprime par :
r = tan r (I.5)
r: la rsistance rsiduelle; : la contrainte normale; r : langle
de friction rsiduel
Barton a propos un critre de rupture de nature semi-empirique
dans lequel la rsistance au
cisaillement dpend de la rugosit des pontes. Ce critre sexprime
par la relation suivante
[12]:
= tan [r+JRC log (JCS /)] (I.6)
O apparat : la rsistance au cisaillement; : la contrainte
normale; r : langle de friction
rsiduel de la discontinuit; JRC (Joint Roughness Coefficient) :
le coefficient de rugosit, qui
peut tre estim partir des profils de joints; JCS (Joint
Compressive Strength) : le coefficient
qui reprsente la rsistance la compression du joint.
I.5- Conclusion
Nous avons prsent dans ce chapitre le comportement mcanique et
une description de la
structure gomtrique des massifs rocheux caractrise par la
prsence des discontinuits.
Nous avons montr la varit et la diversit des cas qui se
prsentent pour un massif rocheux.
Parmi les types de massifs prciss par le CFMR-MMR [2000],
certains peuvent se prter
des calculs analytiques. Dautres, prsentant des proprits varies
et extrmement
complexes, excluent la possibilit dtre facilement homognisable
et imposent le recours
des mthodes empiriques approches. Ces mthodes, ainsi que les
mthodes analytiques,
feront lobjet du chapitre suivant.
-
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux
18
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux
II.1- Introduction :
Dans ce chapitre, nous abordons le sujet des mthodes de
classification gomcaniques des
massifs rocheux.
En premier lieu, nous prsentons les types de classification
existante, puis nous exposons
quatre classifications gomcaniques largement utilises dans le
domaine de la Mcanique des
Roches (RQD, RMR, Qsystme, GSI) ainsi que les SMR qui dtermine
la stabilit des pentes
et suggre des soutnements selon leurs classes, Les avantages et
les limitations de chacune
de ces dernires sont ensuite dtaills.
Nous prsentons ce chapitre dans lobjectif de faire apparatre les
avantages que peuvent
apporter les mthodes dhomognisation numriques par rapport aux
mthodes
didentification des paramtres mcaniques que nous avons dj
mentionnes.
II.2- Les classifications gomcaniques :
II.2.1- Types et buts des systmes de classification :
Les classifications des massifs rocheux fracturs continuent
voluer depuis plus dun sicle.
Leur utilisation a un intrt considrable lors de ltude de
faisabilit et de dimensionnement
prliminaire dun projet, surtout quand les informations
mcaniques, hydrologiques et ltat
de contrainte in-situ du massif rocheux ne sont pas
disponibles.
Les systmes de classification prennent en considration plusieurs
facteurs affectant la
stabilit des massifs rocheux. Ces facteurs sont relis notamment
la rsistance de la matrice
rocheuse, la prsence de leau et la description des discontinuits
(nombre de familles,
espacement, rugosit, altration des pontes, matriau de
remplissage). Nous nous
intressons, dans ce qui suit, aux systmes de classifications
quantitatives, nomms galement
classifications gomcaniques.
Les buts principaux de ces classifications se rsument comme suit
:
Estimer indirectement les proprits mcaniques grande chelle dun
massif fractur,
en particulier son module de dformation, sa rsistance la
compression simple, sa
cohsion et son angle de frottement interne.
Estimer le temps durant lequel le massif rocheux peut tenir sans
soutnement (stand-
up time). Cest un indice trs essentiel dans la dtermination de
la porte dexcavation.
Donner des recommandations de soutnement des ouvrages.
Daprs Singh et Goel [1999], la popularit des classifications
quantitatives drivent de
plusieurs facteurs :
-
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux
19
Elles reprsentent un langage commun entre les gologues, les
ingnieurs, les
concepteurs et les entrepreneurs.
Moyennant ces classifications, lobservation, lexprience et le
jugement des
ingnieurs sont mieux corrls.
Les ingnieurs prfrent les nombres aux descriptions. [13]
Ces systmes de classification ont t dvelopps une poque o la
plupart des ouvrages
dexcavation sont raliss par technique dessai-erreur. De nos
jours, lutilit de ces systmes
nest plus recommande et des prcautions doivent tre appliques
lorsque ces documents
sont consults, car ces systmes sont dvelopps pour des conditions
dutilisation particulire
ou bien calibrs daprs un nombre trs limit dtudes de cas
documents. Actuellement, il
existe plusieurs systmes de classification modernes dans la
littrature. Le Tableau 1 numre
ceux-ci, ainsi que les systmes plus anciens.
Tableau II.1: Systmes de classification du massif rocheux [14] ;
[1].
Systme de
classification
Rfrence Pays
d'origine
Applications
Rock Loads Terzaghi, 1946 .-U.A Tunnels avec
support en acier
Stand-up time Lauffer, 1958 Autriche Tunnels
New Austrian
tunnelling method
(NATM)
Rabcewicz, 1964/1965, 1975 Autriche Tunnels
Rock Quality
Designation
Deere, 1968 .-U.A. Carottes de forage,
tunnels
Rock Strength
Rating (RSR)
Wickham et al. 1972 .-U.A. Tunnels
Rock Mass Rating
(RMR)
Bieniawski, 1973,1974,
1976,1979 Bieniawski, 1989
Afrique du
Sud
.-U.A.
Tunnels, mines,
SLOPES, fondations
-
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux
20
Extensions du
systme RMR
Laubscher 1977 ; 1984
Ghose and Raju, 1981
Kendorski et al. 1983
Serafim and Pereira, 1983
Gonzales de Vallejo, 1983
Unal, 1983
Romana, 1985
Newman et Bieniawski, 1985
Norvge Mines
Mines de charbon
Mines en roche dure
Fondations
Tunnels
Support du
toit/charbon
Stabilit des pentes
Mines de charbon
Rock Mass Quality Barton et al. 1974 Canada Tunnels,
chambres
Strength-Size Franklin, 1975 - Tunnels
Basic geotechnical
description
ISRM, 1981a Canada Communication
gnrale
Geological strength
index (GSI)
Hoek et al. 1995 Mines
Les systmes le plus utiliss sont sans doute le "Rock Quality
Designation" (RQD), "Rock
Mass Rating" (RMR) et "Rock Mass Quality" (systme Q), ainsi que
le GSI. Fonds sur des
philosophies diffrentes, ces systmes caractrisent la masse
rocheuse de manire distincte
lune de lautre. Essentiellement, ils caractrisent diffrents
paramtres relis au comportent
mcanique du massif rocheux. Avant lutilisation dun systme de
classification particulier, il
est primordial de bien saisir les subtilits que prsente chacun
afin dassurer la compatibilit
avec le massif rocheux tudi.
II.2.2- Rock Quality Designation (RQD):
Deere (1964) propose un paramtre valuant la qualit du roc de la
masse rocheuse selon un
index intitul RQD (Rock Quality Designation). Obtenu partir de
carotte de forage
gologique, cet indice reprsente lvaluation du pourcentage des
carottes rcupres sur une
longueur de course prcise. Base sur un procd qualitatif, seule
la somme des longueurs de
morceaux de plus de 10 Cm est conserve et cette somme est divise
par la longueur de
course de la carotte de forage. Ce paramtre est dfini comme suit
[15] :
RQD(%)=
100 (II.1)
-
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux
21
Deere et al. (1967) affirment que le RQD savre utile pour
dterminer le facteur de rduction
du module de dformation de la roche intacte la masse rocheuse.
[16]
La relation entre la valeur du RQD et la qualit du massif peut
tre tablie selon la proposition
de Deere (1968) et elle est prsente au Tableau II.2
ci-dessous.
Tableau II.2: Corrlation entre l'indice RQD et la qualit du
massif rocheux [17]
Il existe aussi des mthodes alternatives pour estimer lindice
RQD autre que par lutilisation
de carottes de forage gologique. Priest et Hudson (1976) ont
tabli une relation entre
lespacement des joints ([joints/mtre]) dtermin partir de mesure
de surface du massif
rocheux expos et de lindice RQD [18] :
RQD=100. (0.1 + 1) (II.2)
Lorsquaucun forage gologique nest disponible, cette corrlation
savre trs utile [19].
La mthode suivante est propose pour un massif rocheux sans
remplissage dargile. Propos
par Palmstrm (1982), lindice RQD peut tre indirectement dtermin
par le nombre de
joints/discontinuits par unit de volume pour dfinir la somme
volumtrique des joints (Jv)
caractrisant la surface du massif rocheux [20]:
RQD=115-3,3Jv (II.3)
Pour Jv < 4,5 le RQD = 100.
Le systme de classification RQD se base sur des forages
gologiques standard et sa plus
grande force retombe sur sa simplicit, la vitesse dacquisition
et aussi quil est peu coteux.
Le RQD doit tre interprt comme un indice de qualit du massif
lorsque la roche prsente
des caractristiques problmatiques comme un haut degr de
dtrioration et se prsente par
un comportement ductile, une zone de cisaillement ou un massif
fractur (Deere et Deere,
RQD (%) Qualit du massif rocheux
-
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux
22
1988). Ceci signifie que lindice RQD est seulement capable
dvaluer la partie intacte du
massif rocheux.
II.2.3- Rock Mass Rating (RMR):
Cette classification a t dveloppe par Bieniawski [1973] au South
African Council of
Scientific and Industrial Reasearch (SACSIR). Elle est base sur
ltude de quelques centaines
de tunnels creuss principalement dans des roches sdimentaires
profondeur modre [21].
Lutilisation de cette classification ncessite de diviser au
pralable le site en rgions
homognes dun point de vue de structures gologiques. Chaque rgion
est classifie
sparment. Le RMR rsulte de la somme de cinq notes de
caractrisation (de A1 A5) et
dune note dajustement. Ces paramtres sont illustrs sur la figure
2.1.
Fig II.1: Illustration graphique des paramtres de caractrisation
du RMR [21].
La somme de ces notes attribue une valeur comprise entre 0 et
100 au massif. Cette valeur
utilise plus de 70% la fracturation et elle accorde 15%
dinfluence aux proprits de la
matrice rocheuse et 15% la prsence deau [22].
La signification des indices du RMR sont dfinis comme suit :
A1 (Strength of intact rock material) : la rsistance la
compression simple de la
matrice rocheuse est obtenue, soit par procdure dcrasement dun
chantillon, soit
par procdure de chargement ponctuel (note : de 0 15).
-
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux
23
A2 (Rock Quality Designation RQD, Deer [1964]): il caractrise la
qualit des carottes
de sondage en calculant le rapport entre la longueur cumule des
carottes suprieures
dix centimtres et la longueur totale considre (note : de 3
20).
A3 (Spacing of discontinuities) : dans le cas de plusieurs
familles de fractures le
minimum des notes attribues lespacement des fractures est
considr (note : de 5
20).
A4 (Conditions of discontinuities) : cet indice caractrise
lextension, louverture, la
rugosit, le matriau de remplissage et laltration des pontes des
discontinuits (note
: de 0 30).
A5 (Groundwater conditions) : Il est en rapport avec les
conditions hydrogologiques
et consiste raliser des mesures de flux deau ou de pressions
interstitielles des joints
(note : de 0 15).
B (Adjustement for joint orientation) : cest un facteur
correctif qui est en rapport
avec leffet de lazimut et du pendage des familles de
discontinuits sur la stabilit de
louvrage (note : de 12 12 pour les tunnels, de 25 0 pour les
fondations et de 60
0 pour les talus).
Les sommes des cinq premiers indices caractrisent le RMR de
base. Quand aux travaux
souterrains, il faut ajouter leffet du facteur correctif [23].
Le scrit alors :
= 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + (II.4)
Cette classification ne prend pas en considration ltat de
contrainte in-situ ni la rugosit des
fractures et langle de frottement du matriau de remplissage ;
les roches gonflantes ny sont
pas non plus traites. Lapplication de cette classification est
limite aux cas de massifs dont
la matrice a une bonne rsistance et dont le comportement est rgi
par les discontinuits.
La version 1976 du systme de classification () lutilisation du
RMR se repose sur la
simplicit dterminer les diffrents paramtres suivants et leurs
pondrations.
A1 : Rsistance en compression uniaxiale de la roche intacte.
A2: Rock Quality Index (RQD).
A3 : Espacement des diaclases.
A4 : Condition des joints.
A5 : Ltat dinfiltration deau souterraine.
A6 : Orientation des discontinuits.
-
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux
24
= 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 (II.5)
Tableau II.3: Classification du massif rocheux selon le RMR;
traduit de Bieniawski [23]
Classe du massif RMR Qualification
I 81-100 Excellente
II 61-80 Bonne
III 41-60 Moyenne
IV 21- 40 Faible
V < 20 Trs faible
II.2.4- Le Q Systme :
Barton et al. (1974) ont introduit le systme Q, un indice
permettant de dcrire la qualit de la
masse rocheuse pour lexcavation de tunnels. Le systme de
classification se nomme Rock
Mass Quality ou Tunnelling Quality Index (systme Q) ou tout
simplement systme du NGI
en hommage de lInstitution Gotechnique Norvgienne [24].
Le systme Q juge important dvaluer, en tant que paramtres de
classification, six
caractristiques particulires du massif rocheux, soit:
Indice RQD (Deere, 1964);
Nombre de familles de joints (JN);
Indice de rugosit des joints (JR), celle du plus faible plan de
fissuration;
Indice de laltration des joints (JA), caractristiques de ce dont
les fissures sont
remplies;
Facteur de rduction pour la prsence deau (JW);
Facteur de rduction pour les contraintes in situ (SRF).
La valeur des diffrents paramtres de cette classification, ainsi
que des notes explicatives
supplmentaires permettant dvaluer ceux-ci plus adquatement, sont
donns au Tableau II.4.
-
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux
25
Tableau II.4: Paramtres de la classification du systme Q
[24].
Nombre de famille de diaclases Jn
Massif, peu ou pas de diaclases 0,5-1
Une famille de diaclases 2
Une famille et diaclases alatoires 3
Deux familles de diaclases 4
Deux familles et diaclases alatoires 6
Trois familles de diaclases 9 1. Pour une intersection,
utilisez 3 x Jn
Trois familles et diaclases alatoires 12
Quatre familles et plus, diaclases alatoires trs nombreuses 15
2. Pour un portail,
utilisez 2 x Jn
Roche concasse, semblable un sol 20
Rugosit des diaclases Jr
parois en contact
Diaclases discontinues 4
Rugueuses, irrgulires, ondules 3
Lisses, ondules 2
Trs lisses, ondules 1,5 1. Ajoutez 1,0 si
l'espacement moyen
de la famille
dominante > 3m
Rugueuses ou irrgulires, planaires 1,5
Lisses, planaires 1
Trs lisses, planaires 0,5
parois spares lorsque cisaill Jr
Zones avec remplissage de minraux
argileux assez pais pour empcher le 1
contact des parois
Zones sableuses, de gravier ou concasse
assez paisse pour empcher le contact 1
des parois
-
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux
26
Altration des diaclases Ja
parois en contact
Dure, lastique, remplissage impermable 0,75
Non altres, salissage de surface seulement 1
Lgrement altres, minraux non
dformables, particules sableuses etc. 2
Remplissage silteux, sableux, avec 3
une faible fraction d'argile
Matriaux dformables, i.e kaolinite, 4
mica etc. paisseur < 1-2 mm
Infiltration d'eau Jw Pression d'eau (kgf/cm2)
Sec ou infiltration mineure < 5 l/m 1 < 1,0
Infiltration moyenne, lessivage
Occasionnel 0,66 1,0-2,5
Infiltration importante, roc comptant
sans remplissage 0,5 2,5-10
Infiltration importante 0,33 2,5-10
Infiltration exceptionnellement
importante aprs sautage, rduction
dans le temps 0,2-0,1 > 10
Infiltration exceptionnellement
Importante 0,1-0,05 > 10
Le calcul de la cote Q se fait comme suit et varie sur une
chelle logarithmique de 0,001
1000 [24] :
Q=
(II.6)
Les trois quotients de la formule reprsentent des
caractristiques particulires du massif
rocheux, linterprtation est la suivante :
RQD/JN reprsente la structure globale du massif, ce qui
constitue une mesure
approximative de la taille des blocs rocheux (lments
dissemblables);
-
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux
27
JR/JA reprsente la rsistance au cisaillement des discontinuits
(les plus dfavorables
ou argileuses) sparant les blocs rocheux;
JW/SRF consiste le paramtre de rduction due la prsence deau JW
qui a un effet
nfaste sur la rsistance au cisaillement et indirectement quant
lvaluation de ltat
gnral des contraintesSRF.
La cote Q permet dvaluer qualitativement la masse rocheuse selon
neuf catgories de qualit
pour la construction de tunnels. Le Tableau II.5 prsente cette
qualification:
Tableau II.5: valuation de la cote Q et de la qualit du massif
[24]
Indice Q Qualit de la masse rocheuse
0,001 - 0,01 Exceptionnellement pauvre
0,01 - 0,1 Extrmement pauvre
0,1 1 Trs pauvre
1 4 Pauvre
4 10 Moyenne
10 40 Bonne
40 100 Trs bonne
100 400 Extrmement bonne
400 1 Exceptionnellement bonne
Bieniawski [1976] a t le premier proposer des corrlations
empiriques entre le RMR et le
Q-system.:
= 9 + 44 (II.7)
Le RMR et le Q-system ne prennent pas en considration les mmes
paramtres et donc, elles
ne sont pas quivalentes.
II.2.5-Le Gological Strenght Index (GSI) :
Introduit par Hoek et al. [1995] puis amlior par Hoek et Brown
[1997], le Geological
Strength Index ne prsente pas une classification gomcanique en
soi. Cependant, il
constitue un lien entre le RMR (Q-system) et la dtermination des
paramtres de
dformabilit et de rsistance des massifs rocheux.
-
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux
28
Afin destimer le GSI, il est ncessaire de calculer le RMR de
base et le Q qui sont des
valeurs modifies de RMR et de Q. Le RMR de base est calcul en
retenant une valeur 15
pour le coefficient relatif leau (A5) et une valeur nulle pour
le coefficient de correction
relatif lorientation des discontinuits (B).
= A1+A2+A3+A4+15 (II.8)
De mme, Q se calcule en ne tenant pas compte de ltat initial du
massif par rapport leau
et aux contraintes (Jw/SRF).
=
(II.9)
Ayant calcul RMR et Q le GSI se dtermine comme suit :
GSI= 5 Si > 23
GSI=9(log Q'+44) Si 23
Lestimation du GSI sappuie sur une observation directe de la
structure du massif rocheux
partir dun examen de la qualit de la masse rocheuse in situ. Cet
indice varie entre 5 et 85.
Par dfinition, les valeurs proches de 5 correspondent des
matriaux de trs mauvaise
qualit, tandis que les valeurs proches de 85 dcrivent des
matriaux dexcellente qualit. [25]
II.3- Slope Mass Raiting (SMR):
Pour valuer la stabilit des pentes rocheuses, Romana (1985) a
propos une classification
systme appele le systme Slope Mass Raiting (SMR). SMR est obtenu
partir de
Bieniawski (RMR) en soustrayant les facteurs d'ajustement de la
relation joint- pente et l'ajout
dun facteur selon la mthode dexcavation.
SMR= 1)+ 2 (3 + 4 (II.10)
O RMR de base est value selon Bieniawski (1979, 1989) en
ajoutant les valuations de
quatre paramtres. F1, F2, F3 sont des facteurs d'ajustement lis
lorientation des joints par
rapport l'orientation des pentes, et F4 est le facteur de
correction.
-
Chapitre II : Mthodes de classification des m
F1 dpend de paralllisme entre le
est de 0,15 lorsque l'angle entre le plan de joint critique et
la face de la pente
30, et la probabilit de dfaillance est trs faible ; il est de
1,0 lorsque l
proximit parallles.
La valeur de F1 a d'abord t tablie empiriquement. Par la suite,
il a t constat
correspond approximativement l
O A dsigne l'angle entre les frappes de la face de la pente (p)
et celle des articulations
soit (comme j).
F2 se rfre angle d'inclinaison commune
valeurs varient galement de
critique est infrieur 20 degrs et 1,0 pour
Pour le mode renversement de dfaillance, F2 reste
Fig II.2 : orientation dune pente de type plan
F3 se rfre la relation entre la face de pente et trempettes
conjointes. En cas d
plane, F3 se rfre une probabi
appeles juste lorsque la face de pente et les joints sont p
10 degrs de plus que les articulations, la condition est appele
trs
thodes de classification des massifs rocheux
29
F1 dpend de paralllisme entre les articulations et la face de la
pente. Il va de
est de 0,15 lorsque l'angle entre le plan de joint critique et
la face de la pente
30, et la probabilit de dfaillance est trs faible ; il est de
1,0 lorsque l
La valeur de F1 a d'abord t tablie empiriquement. Par la suite,
il a t constat
approximativement la relation suivante :
F1=(1- (II.11)
O A dsigne l'angle entre les frappes de la face de la pente (p)
et celle des articulations
F2 se rfre angle d'inclinaison commune (j) dans le mode de
dfaillance
valeurs varient galement de 0, 15 1,0. Il est de 0,15 lorsque le
pendage de l'articulation
20 degrs et 1,0 pour des joints avec un creux suprieur 45
degrs.
Pour le mode renversement de dfaillance, F2 reste gal 1.
(II.12)
: orientation dune pente de type plane. [13]
F3 se rfre la relation entre la face de pente et trempettes
conjointes. En cas d
, F3 se rfre une probabilit de joints dans la face de pente.
Les
appeles juste lorsque la face de pente et les joints sont
parallles Si la pente
10 degrs de plus que les articulations, la condition est appele
trs
pente. Il va de 0,15 1,0. Il
est de 0,15 lorsque l'angle entre le plan de joint critique et
la face de la pente est suprieure
30, et la probabilit de dfaillance est trs faible ; il est de
1,0 lorsque les deux sont
La valeur de F1 a d'abord t tablie empiriquement. Par la suite,
il a t constat quil
O A dsigne l'angle entre les frappes de la face de la pente (p)
et celle des articulations (Aj),
dans le mode de dfaillance plane. Ses
Il est de 0,15 lorsque le pendage de l'articulation
creux suprieur 45 degrs.
F3 se rfre la relation entre la face de pente et trempettes
conjointes. En cas d'insuffisance
la face de pente. Les conditions sont
Si la pente de pendage est
10 degrs de plus que les articulations, la condition est appele
trs dfavorable.Pour
-
Chapitre II : Mthodes de classification des m
l'chec renversement, les conditions dfav
articulations et le j pente
diffrentes orientations communes sont
F4 se rapporte l'adaptation de la mthode de lexcavation.
la pente de coupe creuse par pr
dynamitage et d'excavation mcanique.
Les pentes naturelles sont plus stables, en raison de l'rosion
de longue date et une
protection intgre mcanismes (vgtation, crote dessiccation)
grenaillage normal appliqu aux mthodes
conditions : F4= 0
Dficient ou dommages la stabilit des
excavation mcanique des pentes,
fracture est souvent combin
est difficile terminer. La mthode ne augmente ni ne diminue la
pente
Tableau II.6:
Selon les valeurs SMR, Romana
dans le tableau II.7. Il a dduit du tableau que les pentes avec
une valeur infrie
peuvent chouer trs rapidement. Aucune
en dessous de 10, parce que cette pente
thodes de classification des massifs rocheux
30
l'chec renversement, les conditions dfavorables dpendent de la
somme d
j pente bs. Les valeurs des facteurs d'ajustement F1, F2 et F3
pour
ons communes sont donns dans la fig II.3.
F4 se rapporte l'adaptation de la mthode de lexcavation. Il
comprend la pente
pente de coupe creuse par pr-fendage, grenaillage lisse,
grenaillage normal, pauvre
on mcanique.
Les pentes naturelles sont plus stables, en raison de l'rosion
de longue date et une
on intgre mcanismes (vgtation, crote dessiccation) F4 =15
mal appliqu aux mthodes ne change pas la stabilit des pentes
dommages la stabilit des pentes, F4 = -8
excavation mcanique des pentes, gnralement en cas de
dchirure,
est souvent combine avec des explosifs prliminaires. Le plan
est difficile terminer. La mthode ne augmente ni ne diminue la
pente
Tableau II.6: le Tableau de classification de Romana (Annexe 1)
[26]
, Romana (1985) a dfini cinq classes de stabilit. Ceux
dduit du tableau que les pentes avec une valeur infrie
pidement. Aucune pente na t enregistre avec une valeur de
SMR
parce que cette pente ne pourrait exister physiquement [26].
pendent de la somme des creux des
Les valeurs des facteurs d'ajustement F1, F2 et F3 pour
Il comprend la pente naturelle, ou
, grenaillage lisse, grenaillage normal, pauvre
Les pentes naturelles sont plus stables, en raison de l'rosion
de longue date et une
F4 =15
ne change pas la stabilit des pentes
gnralement en cas de dchirure, la roche trs
iminaires. Le plan de la pente
est difficile terminer. La mthode ne augmente ni ne diminue la
pente de F4 = 0
classification de Romana (Annexe 1) [26]
ses de stabilit. Ceux-ci sont dcrits
dduit du tableau que les pentes avec une valeur infrieure 20
SMR
avec une valeur de SMR
[26].
-
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux
31
Tableau II.7 : Les diffrentes classes de stabilit par la valeur
du SMR
Classe V IV III II I
SMR 0-20 21-40 41-60 61-80 81-100
Description Trs mauvaise Mauvaise Normal Bonne Trs bonne
Stabilit Compltement
instable
Instable Partiellement
stable
Stable Compltement
stable
Chute Grand plan,
sol ou
circulaire
Plane Grand plan Chute de
blocs
Pas de chute
Probabilit
de chute
0.9 0.6 0.4 0.2 0
De nombreuses mesures correctives peuvent tre prises pour
soutenir une pente. Ltude
dtaille de l'ingnierie est ncessaire pour stabiliser une pente.
Les systmes de classification
peuvent nous donner les techniques habituelles pour chaque
classe diffrente des supports
comme indiqu dans le Tableau suivant :
Tableau II.8: les suggestions de soutnement selon la classe du
SMR
Classe de SMR Valeur de SMR Suggestion de soutnement
Ia 91-100 Aucun
Ib 81-90 Scaling
IIa 71-80 Boulonnage
IIb 61-70 Systme de boulonnage
IIIa 51-60 Boulonnage systmatique et bton projet
IIIb 41-50 Boulonnage systmatique, ancrage, bton projet et
mur de soutnement
IVa 31-40 Bton projet renforc, mur de soutnement ou
excavation et drainage
IVb 21-30 Bton projet renforc, mur de soutnement ou
excavation et drainage profond
V 11-20 Mur ancr, excavation
-
Chapitre II : Mthodes de classification des massifs rocheux
32
II.4- Commentaire sur les systmes de classification :
Les classifications quantitatives des massifs rocheux fracturs
sont utilises depuis plusieurs
dizaines dannes pour la conception et la construction des
ouvrages raliss dans les massifs
rocheux. Elles sont bases sur la connaissance des paramtres
dcrivant la qualit du massif
rocheux et font la combinaison des diffrents paramtres mesurs
sur le site pour arriver
mettre une note concernant la qualit du massif rocheux.
Ces mthodes sont facilement utilises au stade de lavant-projet.
Cependant elles prsentent
certaines limites que nous rsumons ci-dessous :
Les paramtres de classification sont utiliss universellement sur
tous les types de
massifs rocheux, sans tenir compte de leurs caractristiques
spcifiques et du projet
considr.
Les proprits complexes du massif rocheux, en particulier son
anisotropie et son
comportement diffr (dpendant du temps) ne sont pas pris en
compte. Les
paramtres de dformabilit et de rsistance qui en rsultent sont
relatifs un milieu
isotrope.
La notion du Volume Elmentaire Reprsentatif (VER) ne figure pas
dans ces
classifications.
En gnral, ces mthodes empiriques simplifies ne prennent pas en
compte le
mcanisme de rupture, de dformation et de linteraction du support
avec la roche.
Le RMR et le Q-system ne sont pas adapts au cas de roches
tendres.
II.5- Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons prsent plusieurs mthodes de
classification semi-empiriques
des massifs rocheux. Nous retenons quelques remarques
essentielles : Vu leur simplicit, les
systmes de classification empiriques (RQD, RMR, Qsysteme, GSI)
sont frquemment
utiliss dans le calcul des ouvrages souterrains. Toutefois, leur
emploi nest pas suffisant pour
la dtermination ou le dimensionnement des soutnements et
lvaluation de la dformabilit
et la stabilit des ouvrages. Le recours ce type de
classification doit tre limit la phase
prliminaire de lavant-projet (conception, tude de
faisabilit).
Lorsquune ou deux directions prfrentielles de la fracturation
sont considres et le massif
prsente une structure quasi priodique, certaines proprits
mcaniques peuvent tre
calcules rigoureusement par des voies analytiques. Si la
structure gomtrique des fractures
est complexe (plusieurs familles, extension finie, orientation
quelconque), alors ces
mthodes trouvent