Soutenance mémoire
Il existe différents moyens mécaniques permettant de fragmenter la roche, mais du point de vue économique et de faisabilité technique, le tir des mines est préférable aux autres méthodes d’abattage. Il s’applique pour les carrières de roches massives, dans les exploitations minières, et dans les travaux publics. La caractérisation du massif rocheux est indispensable pour la conception et la réalisation d’un tir bien maîtrisé. Elle conduit l’ingénieur à définir les caractéristiques techniques du minage.
Définition – Nuance entre roche et massif rocheux
Par définition, une roche est une association naturelle de minéraux possédant une cohésion et une résistance à la compression simple. La roche à l’échelle de l’ingénierie est généralement une masse en place. Cette masse, que l’on nomme souvent massif rocheux, constitue tout le rocher in situ. Il est formé de la roche intacte (blocs de tailles variées) et des discontinuités (fractures, joints, failles, etc). D’une manière générale, le massif rocheux diffère de la roche par le fait que celuici présente des discontinuités telles que les failles et fissures dans la matrice rocheuse.
Types de massifs rocheux
Afin d’étudier le comportement mécanique ou hydraulique d’un massif rocheux, il est essentiel de connaître son degré de fracturation ainsi que la répartition des discontinuités dans l’espace. Selon le degré de fissuration, les massifs rocheux peuvent être classés en :
❖massif homogène ou compact (sans aucune fissure) ;
❖massif fissuré compact mais avec des cassures ;
❖massif hétérogène ou très fissuré.
Il est à noter que la structure des massifs n’est pas figée mais évolue avec le temps et l’avancement des fronts. Notons aussi que la présence d’eau souterraine ou de ruissellement modifie fortement les propriétés mécano-physiques des roches.
Classification des massifs rocheux
Différents systèmes de classification tiennent compte de différents paramètres et il est recommandé d’utiliser les méthodes de Bieniawski et de Barton.
Classification par le RQD
Le RQD ou Rock Quality Designation (%) a été développé par Deere en 1967 afin de donner une estimation quantitative de la fracturation à partir de l’examen de carottes obtenues par des forages.
C’est le rapport, exprimé en pourcentage, de la somme des morceaux de carottes intacts d’une longueur supérieure à 10 cm sur la longueur totale de l`échantillon de carotte .
Classification de Bieniawski
La classification de Bieniawski, publiée en 1976, prévoit l’évaluation de différents paramètres pour chacun desquels un coefficient numérique . La somme de ces coefficients détermine la valeur du RMR (Rock Mass Rating), qui peut varier entre 0 et 100.
Les six paramètres suivants sont nécessaires pour estimer la résistance à la compression d’un massif rocheux en utilisant le système RMR :
❖la résistance à la compression simple de la roche ;
❖le RQD pour caractériser la qualité du massif rocheux ;
❖l’espacement moyen des discontinuités ;
❖l’état général des discontinuités (ouverture, persistance, rugosité, matériau de remplissage, etc.) ;
❖les conditions hydrogéologiques (pression et débit des venues d’eau) ;
❖l’orientation des discontinuités.
Principaux paramètres d’un massif rocheux
Caractères géologiques globaux
Sont définis comme étant les caractères géologiques globaux du massif rocheux la présence ou non d’une nappe phréatique, l’altération et la lithologie, la variation de faciès, etc.
Paramètres pétrophysiques
Ce sont les paramètres qui permettent de décrire le massif rocheux par l’observation à l’œil nu ainsi que par ses propriétés physiques.
Minéralogie et texture
Le contenu d’un massif rocheux a généralement une structure hétérogène conditionnée par la composition minéralogique. La minéralogie est la science qui traite les minéraux qui y sont contenus. Elle étudie successivement leur formation, leur présence, leurs propriétés physico-chimiques, leur composition et leur classification. La texture reflète l’agencement des minéraux qui composent le massif rocheux, et on pourra distinguer plusieurs textures selon la forme des minéraux constitutifs et leur taille. L’étude de la texture revêt d`une très grande importance puisque la connaissance de la dimension, de la forme, de la répartition, et de la combinaison des minéraux permettrait de choisir la méthode de foration.
Vitesse sismique et présence des micro-fractures
Il est indispensable de définir ces paramètres pour optimiser un tir de mines ; en effet, ce sera en fonction d’eux que l’on pourra choisir le matériel de foration et le type d’explosifs, évaluer la propagation de la vibration et des microfissures dans le massif. La vitesse sismique est la vitesse de propagation des ondes émises par un choc ou par une explosion dans la roche. Pour cela, on mesure les vitesses des ondes ultrasoniques (onde longitudinale ou primaire P et onde de cisaillement ou secondaire S) sur un échantillon de roche. Les vitesses de propagation dépendent de la nature du massif rocheux (minéralogie, texture) mais aussi de l’état de fracturation et d’altération de celui-ci. D’une manière générale, les défauts que constituent la fracturation et l’altération contribuent à diminuer les valeurs (valeurs basses). Les valeurs hautes correspondent à des massifs rocheux sains.
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Table des matières
Introduction générale
I. Définition – Nuance entre roche et massif rocheux
II. Types de massifs rocheux
III. Classification des massifs rocheux
III.1. Classification par le RQD
III.2. Classification de Bieniawski
III.3. Classification de Barton
III.4. Classification du massif du point de vue forabilité
IV. Caractères de base d’un massif rocheux
IV.1. Discontinuité
IV.2. Hétérogénéité
IV.3. Anisotropie
IV.4. Perméabilité
V. Principaux paramètres d’un massif rocheux
V.1. Caractères géologiques globaux
V.2. Paramètres pétrophysiques
V.2.1. Minéralogie et texture
V.2.2. Vitesse sismique et présence des micro-fractures
V.2.3. Abrasivité
V.2.3.1. Essai de rayure avec une pointe
V.2.3.2. Essai avec un outil de rotation
V.2.4. Densité
V.3. Paramètres géomécaniques de la matrice rocheuse
V.3.1. Dureté
V.3.2. Module de Young et module de Poisson
V.3.2.1. Module de Young
V.3.2.2. Module de Poisson
V.3.3. Résistance mécanique à la compression
V.3.4. Résistance mécanique à la traction
V.3.5. Résistance ponctuelle
VI. Caractéristiques géostructurales du massif
VI.1. Définition d’une discontinuité
VI.2. Type et origine des discontinuités
VI.2.1. Les joints de stratification
VI.2.2. Les diaclases
VI.2.3. Les fractures d’extension
VI.2.4. Les failles
VI.2.5. Les plans de schistosité
VI.2.6. Les plans de stratification
VI.2.7. Les plis
VI.3. Mesure des discontinuités
VI.3.1. Orientation
VI.3.1.1. Définitions et principes de la projection stéréographique
VI.3.1.2. Applications de la projection stéréographique
VI.3.1.3. Report manuel
VI.3.1.4. Traitement sur ordinateur
VI.3.1.5. Prévision des instabilités structurales d`une excavation à découvert à l`aide de la projection stéréographique
VI.3.2. Persistance d’une discontinuité
VI.3.3. Position dans l’espace
VI.3.4. Rugosité ou ondulation
VI.3.5. Ouverture
VI.3.6. Remplissage de la discontinuité
VI.3.7. Présence d’eau
VI.3.8. Espacement
VI.3.9. Fréquence
Conclusion générale
