Recherche Avancée

Thèse soutenue

Contribution à la caractérisation en laboratoire et à la modélisation constitutive du comportement mécanique des joints rocheux

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Auteur / Autrice : Gilles Armand
Direction : Marc Boulon
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Grenoble 1

Résumé

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Les grands travaux de genie civil dans les massifs rocheux fractures exigent des etudes de faisabilite precises. La presence de discontinuites conditionne de maniere significative le comportement global du massif, d'ou la necessite d'etude experimentale des proprietes mecaniques des joints rocheux. Un nouveau dispositif de cisaillement direct pour joints rocheux a ete developpe (bcr3d). Le principal atout de ce dispositif, outre son aspect tridimensionnel (sollicitation possible dans toutes les directions du plan de cisaillement), est la diminution considerable de la rotation des epontes, connue comme etant le principal defaut des appareillages classiques de cisaillement direct. Un rugosimetre laser embarque est associe a ce dispositif, et permet d'effectuer des mesures de morphologie a plusieurs stades d'un meme essai de cisaillement, pour en apprecier l'evolution. L'etude du comportement mecanique a ete realisee a l'echelle macroscopique a partir d'essais de cisaillement direct sur des joints naturels et des repliques en mortier, a l'echelle des asperites en etudiant l'evolution de la morphologie (caracterisee par analyses fractale, geostatistique et statistique), et a l'echelle microscopique a partir de lames minces. L'influence de l'epaisseur de remplissage de calcite dans les granodiorites est mise en evidence. Le cisaillement implique une usure et des ruptures d'asperites se traduisant par une diminution des parametres morphologiques caracterisant l'amplitude et l'angularite. La degradation des epontes inferieures et superieures est similaire, et isotrope. L'imbrication initiale est un facteur determinant gouvernant la degradation. L'apparition de materiau broye au cours du cisaillement modifie peu le comportement mecanique. La modelisation constitutive du comportement mecanique est aussi abordee, en modifiant le modele propose anterieurement afin de mieux apprehender les irreversibilites accompagnant les sollicitations cycliques.