Géomécanique des instabilités rocheuses (traité MIM)

Stéphane Lambert, François Nicot

Description

Ce traité propose une synthèse sur le thème des Instabilités rocheuses sous un angle d’approche géomécanique, en rassemblant quelques contributions récentes, reconnues au plan international.
Il aborde de manière approfondie les trois phases du phénomène (déclenchement, propagation, interaction avec ouvrages), et met en avant les avancées scientifiques dans ce domaine, tout en démontrant comment celles-ci trouvent une application dans le domaine de l'ingénierie et l'expertise.
La gestion des instabilités rocheuses, à l’échelle d’un site, nécessite à la fois une identification la plus fine possible de l’aléa, actuel et à venir, sous l’emprise des phénomènes climatiques, mais aussi une maîtrise du dimensionnement des techniques de protection qui peuvent être réalisées.
La volonté de l'ouvrage Géomécanique des instabilités rocheuses est donc d’esquisser une synthèse des connaissances et outils actuels, construite dans un souci permanent de pédagogie et d’information à vocation opérationnelle, sans nuire à la rigueur scientifique attachée aux fondements des outils et méthodes développées.
Préface. Introduction. Chapitre 1. Fracturation et fragmentation des massifs rocheux. Chapitre 2. Les méthodes d’imagerie géophysique appliquées aux instabilités affectant les falaises rocheuses. Chapitre 3. Comportement mécanique des joints rocheux. Chapitre 4. Stabilité d’un bloc isolé et d’un assemblage de blocs. Chapitre 5. Prédire les chutes de blocs, une approche numérique. Chapitre 6. Évaluation de l’aléa de déclenchement des chutes de blocs. Chapitre 7. Analyse trajectographique des chutes de blocs : des méthodologies actuelles à la modélisation stochastique. Chapitre 8. Modélisation des filets pare-pierres, une approche discrète. Chapitre 9. Les filets pare-pierres, approche expérimentale et numérique par la MEF. Chapitre 10. Une méthode de dimensionnement des galeries pare-pierres. Chapitre 11. Les merlons à technologie cellulaire. Chapitre 12. Ouvrage de protection multicouche avec parement rigide. Index.

Sujets

• Sciences de la Terre
• Mécanique des sols
• Géotechnique

Informations

• Publié par: Hermès - Editions Lavoisier
• Date de parution: 05 novembre 2010
• Nombre de lectures: 34
• EAN13: 9782746241220
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 26 Mo

Extrait

Géomécanique des instabilités rocheuses




































© LAVOISIER, 2010
LAVOISIER
11, rue Lavoisier
75008 Paris

www.hermes-science.com
www.lavoisier.fr

ISBN 978-2-7462-2990-7


Le Code de la propriété intellectuelle n'autorisant, aux termes de l'article L. 122-5, d'une part,
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d’identification et sont des marques de leurs détenteurs respectifs.


Printed and bound in England by Antony Rowe Ltd, Chippenham, October 2010.





Géomécanique


des instabilités rocheuses


du déclenchement à l’ouvrage












sous la direction de

Stéphane Lambert

François Nicot

















Il a été tiré de cet ouvrage
35 exemplaires hors commerce réservés
aux membres du comité scientifique,
aux auteurs et à l’éditeur
numérotés de 1 à 35
Géomécanique des instabilités rocheuses
sous la direction de Stéphane Lambert et François Nicot
fait partie de la série RISQUES NATURELS
série dirigée par François Nicot





Le traité Mécanique et Ingénierie des Matériaux répond au besoin de
disposer d’un ensemble complet de connaissances et méthodes nécessaires à
la maîtrise de ce domaine.

Conçu volontairement dans un esprit d’échange disciplinaire, le traité MIM
est l’état de l’art dans les domaines suivants retenus par le comité scientifique :


Géomécanique
Matériaux
Environnement et risques


Chaque ouvrage présente aussi bien les aspects fondamentaux
qu’expérimentaux. Une classification des différents articles contenus dans
chacun, une bibliographie et un index détaillé orientent le lecteur vers ses
points d’intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi d’un guide pour ses
réflexions ou pour ses choix.

Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été
choisis pour leur pertinence dans l’avancée des connaissances ou pour la
qualité des résultats obtenus.















Liste des auteurs

Frédéric BERGER Jerôme DURIEZ
Cemagref L3SR
Grenoble Université Joseph Fourier
Grenoble
David BERTRAND
LGCIE Stéphane GARAMBOIS
INSA LGIT
Lyon Université Joseph Fourier
Grenoble
Franck BOURRIER
Cemagref Muriel GASC-BARDIER
Grenoble LRPC Sud ouest
Toulouse
Francesco CALVETTI
Politecnico di Milano Philippe GOTTELAND
Milan L3SR
Italie Université Joseph Fourier
Grenoble
Bernard CAMBOU
INRETS Didier HANTZ
LTDS LGIT
Ecole centrale de Lyon Université Joseph Fourier
Grenoble
Félix DARVE
L3SR Denis JONGMANS
Grenoble INP LGIT
Université Joseph Fourier
Jacques DEPARIS Grenoble
LGIT
Université Joseph Fourier Stéphane LAMBERT
Grenoble Cemagref
Grenoble
Claudio DI PRISCO
Politecnico di Milano Ali LIMAM
Milan LGCIE
Italie INSA
Lyon
Frédéric-Victor DONZÉ
L3SR Julien LORENTZ
Université Joseph Fourier IMS-RN
Grenoble Montbonnot
Antoine MARACHE Pascal PERROTIN
LRPC Sud ouest LOCIE
Toulouse Université de Savoie
Chambéry
Véronique MERRIEN-SOUKATCHOFF
LAEGO Thierry VILLEMIN
Ecole des Mines de Nancy EDYTEM
Université de Savoie
François NICOT Chambéry
Cemagref
Grenoble

Table des matières
Préface ............................................. 17
Félix DARVE
Introduction .......................................... 19
Chapitre 1. Fracturation et fragmentation des massifs rocheux .......... 29
Thierry VILLEMIN
1.1. Discontinuités dans les milieux rocheux ..................... 29
1.1.1. Hétérogénéité, désordre et discontinuité .................. 29
1.1.2. Discontinuités primaires ou originelles................... 33
1.1.3. Dans les roches sédimentaires ........................ 33
1.1.4. Dans les roches magmatiques34
1.1.5. Discontinuités secondaires.......................... 34
1.2. Caractérisation de la fragmentation36
1.2.1. Planéité des discontinuités36
1.2.2. Identification des orientations principales ................. 38
1.2.3. Longueur, rejet ................................ 41
1.2.4. Densité et espacement de discontinuités .................. 44
1.2.5. Distribution d’un paramètre scalaire (longueur, espacement, rejet…) ... 46
1.2.6. Construction d’un modèle de massif rocheux avec ses discontinuités ... 51
1.3. Compatibilités et incompatibilités cinématiques51
1.3.1. Problématique ................................. 51
1.3.2. Typologie des blocs et stabilité ....................... 53
1.3.3. Demi-espaces et pyramides ......................... 54
1.3.4. Finitude des pyramides de blocs et de joints et propriété des blocs... 56
1.3.5. Recherche des blocs-clés et des blocs-clés potentiels
parmi les blocs libres ................................... 58
1.4. Bibliographie..................................... 59
Chapitre 2. Les méthodes d’imagerie géophysique appliquées
aux instabilités affectant les falaises rocheuses ..................... 61
Denis JONGMANS, Jacques DEPARIS et Stéphane GARAMBOIS
2.1. Introduction...................................... 61
2.2. Paramètres géophysiques .............................. 63


















ii Géomécanique des instabilités rocheuses
2.2.1. Les vitesses sismiques ............................ 64
2.2.2. La conductivité (ou résistivité) électrique ................. 65
2.2.3. La permittivité diélectrique ......................... 65
2.3. Principe et mise en œuvre des principales méthodes géophysiques
utilisées pour la caractérisation des zones potentiellement instables ........ 66
2.3.1. Radar géologique ............................... 67
2.3.2. Tomographique électrique .......................... 69
2.3.3. Tomographie sismique70
2.4. Etude sismique de l’anisotropie71
2.5. Applications ..................................... 72
2.5.1. Site 1 : les Gorges de la Bourne ....................... 73
2.5.2. Site 2 : Rocher du Midi............................ 80
2.5.3. Site 3 : Ravin de l’Aiguille87
2.6. Conclusion ...................................... 91
2.7. Bibliographie94
Chapitre 3. Comportement mécanique des joints rocheux.............. 97
Muriel GASC-BARBIER et Antoine MARACHE
3.1. Introduction...................................... 97
3.2. Morphologie du joint rocheux ........................... 97
3.2.1. Définitions ................................... 97
3.2.2. Méthodes descriptives de la rugosité .................... 99
3.3. Etude expérimentale du comportement des joints rocheux ........... 102
3.3.1. Comportement au chargement vertical (compression simple)...... 102
3.3.2. Principe de l’essai de cisaillement direct.................. 104
3.3.3. Autres chemins de chargement ....................... 109
3.3.4. Remarques pour une bonne utilisation des essais de cisaillement .... 112
3.4. Comportement des discontinuités et critères de rupture ............ 114
3.4.1. Comparaison du comportement du joint rocheux à celui
de la roche intacte..................................... 115
3.4.2. La loi de Mohr-Coulomb........................... 115
3.4.3. Le critère bilinéaire .............................. 117
3.4.4. Le critère de Barton117
3.4.5. Modèles prenant en compte la dégradation des joints .......... 119
3.5. Conclusion ...................................... 121
3.5.1. Présence de matériaux de remplissage ................... 121
3.5.2. Présence d’eau................................. 122
3.6. Bibliographie123
Chapitre 4. Stabilité d’un bloc isolé et d’un assemblage de blocs .......... 127
Véronique MERRIEN-SOUKATCHOFF
4.1. Introduction127
4.2. Les mouvements élémentaires ........................... 128
4.2.1. Analyse cinématique : notion de déplaçabilité géométrique....... 129
4.2.2. Les translations ................................ 130
4.2.3. Basculement .................................. 134
4.3. Modélisation mécanique .............................. 139
4.3.1. Calculs à la rupture140































Table des matières iii
4.3.2. Modélisation en contrainte-déformation d’un assemblage de blocs . . 151
4.3.3. Modélisation analogiques .......................... 158
4.4. Prise en compte des incertitudes160
4.5. Mise en œuvre des différentes méthodes ..................... 161
4.6. Bibliographie..................................... 161
Chapitre 5. Prédire les chutes de blocs, une approche numérique ......... 167
Jérôme DURIEZ, Félix DARVE, Frédéric-Victor DONZÉ et Muriel GASC-BARDIER
5.1. Introduction...................................... 167
5.2. Cadre de l’étude ................................... 169
5.2.1. La description du comportement des joints rocheux ........... 170
5.2.2. La description de la rupture des géomatériaux .............. 171
5.2.3. Etude expérimentale du comportement des joints rocheux ....... 174
5.2.4. Modélisations existantes des joints rocheux, et leurs limites ...... 178
5.2.5. La méthode aux éléments discrets ..................... 179
5.3. Une nouvelle loi de comportement de joint rocheux : la loi INL2 ....... 181
5.3.1. Définition générale de lois de joint rocheux INL ............. 181
5.3.2. Le modèle numérique de joint rocheux................... 183
5.3.3. Essais expérimentaux............................. 188
5.3.4.