Comportement mécanique d'une fracture en cisaillement: analyse par plan d'expériences des données mécaniques et morphologiques connues sur une fracture

Philippe Lopez, Thèse de Doctorat.

Projet de doctorat en ressources minérales sous la supervision du Dr Guy Archambault.

Description du projet

Une série d'essais mécaniques en cisaillement sur des répliques en mortier d'une fracture rocheuse (Flamand, 2000) a permis de mettre en évidence l'influence de la morphologie sur le comportement mécanique en cisaillement. Partant de ces essais on se propose d'établir un modèle du comportement et de déterminer quels sont les paramètres ou facteurs morphologiques les plus influents sur le comportement.

A cette fin une revue bibliographique dans le domaine du comportement mécanique des fractures rocheuses a été réalisée ; il en ressort que les modèles actuels ne permettent pas de modéliser en une seule fois, le comportement sur toute la gamme des déplacements horizontaux. Dans un premier temps, une simulation géostatistique de la surface des épontes rocheuses est effectuée pour calculer, quelle que soit la direction de déplacement relatif des épontes, les valeurs de facteurs morphologiques ; on en retient quatre R_L, Z₃, q₂, Z₄.

Dans un deuxième temps, un plan d'expériences prenant en compte des facteurs mécaniques (contrainte normale et déplacement horizontal) et les facteurs morphologiques précédents est construit; les résultats qui en découlent sont analysés. Les résultats du plan permettent d'obtenir un modèle de simulation du comportement pour des contraintes normales comprises entre 0 % et 30 % de la résistance en compression du matériau utilisé pour les répliques, pour des déplacements tangentiels compris entre 0 mm et 5 mm, et pour toutes les directions de déplacements horizontaux. Le facteur morphologique Z₃ se distingue des autres ; on montre que son influence sur le comportement est très faible. Les facteurs morphologiques (R_L, Z₄ et q₂) influencent de façon significative le comportement mécanique en cisaillement, soit la dilatance, et la contrainte tangentielle.

Tenant compte des résultats d'une étude des erreurs de prédiction, une nouvelle série d'essais est proposée respectant une répartition uniforme des niveaux du facteur morphologique q₂.

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