Recherche Avancée

Thèse soutenue

Modélisation du comportement à court et à long terme des roches de la formation ferrifère lorraine

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Auteur / Autrice : Dragan Grgic
Direction : Françoise Homand
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie civil, hydrosystèmes, géotechnique
Date : Soutenance en 2001
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Résumé

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Des effondrements d'anciennes mines de fer, formées de chambres et pilliers, se produisent en Lorraine dans des zones habitées. Les stots de protection, censés les protéger, sont abandonnés depuis près de 100 ans pour certains. L'inondation des galeries, provoquée par l'arrêt des pompages d'exhaure, a pu être invoquée pour expliquer des effondrements localisés. L'objet de ce travail de thèse est d'apporter des éléments de solution susceptibles d'expliquer ces effondrements. Les roches étudiées sont le minérai de fer de la couche grise et les intercalaires marneux formant le toit des galeries. L'étude des caractéristiques physiques des roches a été réalisée. Le vieillissement minéralogique du minerai de fer formant les piliers et exposé à l'atmosphère minière oxydante a été démontré, Il se traduit macroscopiquement par une réduction des propriétés mécaniques de la roche, notamment la cohésion. Les roches ont été caractérisées mécaniquement à partir d'essais hydromécaniques et une loi de comportement élasto-plastique, permettant de reproduire leur comportement dans les phases pré- et post-pic, est proposée. L'étude du comportement différé du minerai de fer a nécessité la réalisation d'essais de fluage monoaxiaux, conduits par paliers successifs de contrainte. Une loi de fluage, basée sur une généralisation du modèle de Lemaitre, a été proposée. Cette loi de fluage a été couplée à la loi élasto-plastique afin de prendre en compte leur influence mutuelle. La bonne corrélation entre les résultats expérimentaux et les simulations a montré la capacité du modèle couplé de prédire le comportement à court et à long terme des roches étudiées. Ces lois ont été implantées dans un code de calcul numérique. Dans un cadre continu et en considérant une géométrie bidimensionnelle, les simulations ont montré que l'augmentation du taux de défruitement, le vieillissement, et le fluage sont les paramètres qui conditionnent la stabilité mécanique d'un modèle pilier-chambre.