II. 2 LA FRACTURATION DES PAROIS D'UNE MINE
SOUTERRAINE
A l'état naturel, le massif rocheux n'est pas
homogène et contient un bon nombre d'imperfections: fissures, diaclases,
plans de faiblesse, failles etc. La résistance du massif rocheux
dépend alors de la nature de la roche ainsi que des imperfections
présentes. L'action de fragmenter la roche à l'aide d'explosifs
peut créer de nouveaux dommages au massif rocheux, réduisant
ainsi sa résistance. Il en est de même pour les parois d'une mine
souterraine qui une
fois soumise à une charge ils se cassent et se
fragmentent en perdant leur aspect antérieur. D'oüil est important
de recourir aux techniques de soutènement des ces parois
Les mouvements de terrain ne se produisent que dans les
secteurs où plusieurs facteurs (géologique, topographique,
météorologique, anthropique...) se conjuguent. Il est donc
possible par une étude secteur par secteur de ces paramètres, de
tracer des cartes des zones où ces phénomènes sont
susceptibles de se produire et d'en prévoir des techniques de
soutènements.
Mais du fait de la variété des mécanismes
(glissement, éboulements) générateurs eux même
liés à la complexité de comportements géotechnique
des matériaux mobilisés, à la nature géologique de
formations et à la géométrie des fractures, l'expert est
démuni devant les nombreux facteurs spécifiques. Plutôt que
de parler d'intensité et de probabilité de survenance comme pour
les inondations par exemple, et qui ne peuvent être
évaluées quantitativement pour les mouvements de terrain. On
préfère utiliser la notion de prédisposition du site
à produire un événement donné et si possible dans
un délai retenu. C'est l'importance des différents facteurs de
prédisposition qui permet de déterminer la carte des aléas
chute de blocs, glissements, etc. dans les mines souterraines.
II.2.1 considération théorique de
l'endommagement des roches et des massifs rocheux
L'endommagement des matériaux fragiles peu poreux peut
être défini comme le processus physique progressif par lequel ils
sont amenés à la rupture. Le concept d'endommagement doit
être perçu comme une dégradation dans les
propriétés mécaniques, et particulièrement de la
résistance du matériau. Le comportement mécanique des
roches, tout comme celui d'autres matériaux fragiles, est
étroitement lié à la présence d'imperfections
telles que les impuretés, les frontières cristallines, les
inclusions, les pores et les microfissures. Ces imperfections constituent des
hétérogénéités structurales qui sont souvent
à l'origine de la dégradation des propriétés du
matériau lorsque celui-ci est soumis à des contraintes externes.
À mesure que ces imperfections (ou défauts) progressent, elles
peuvent former des fissures et provoquer la rupture du matériau pour
causer des dégâts.
Au niveau microscopique, l'endommagement se crée
à proximité des imperfections et par le bris des liens
moléculaires. À une échelle macroscopique, soit celle d'un
élément de volume représentatif EVR (Representative
Volume Element, RVE), l'endommagement se situe dans la progression et la
coalescence de microfissures ou de microvides qui, ensembles, initient une
fissure (Lemaitre, 1996). Le processus de destruction des liens lors de la
déformation est parfois appelé perte de cohésion du
matériel. La dégradation des propriétés
mécaniques, qui se manifeste par une variation graduelle des modules de
cisaillement (G) et de rigidité (K) est souvent associée à
l'endommagement qui se produit tant au niveau du EVR que du massif rocheux.
Il est difficile de parler d'endommagement des
matériaux fragiles peu poreux sans parler d'élasticité et
de plasticité. Tous les matériaux sont composés d'atomes,
qui sont reliés entre eux par des liens résultant des champs
électromagnétiques. L'élasticité est directement
liée au mouvement relatif des atomes. On peut définir
l'élasticité comme étant la propriété des
corps qui tendent à reprendre leur forme initiale après avoir
été déformés. Ainsi, un comportement parfaitement
élastique suppose qu'aucun dommage n'a été subi. Par
ailleurs, la plasticité peut être définie comme l'aptitude
d'un matériau à prendre différentes formes, ce qui
présuppose des déformations irréversibles. La
plasticité des matériaux fragiles est liée au
phénomène de
glissement. Ces glissements sont réalisés par des
mouvements de dislocation qui peuvent être causés par
différents mécanismes tels que:
- réarrangement des molécules;
- microfissures;
- glissements le long de surfaces prédéfinies.
Le processus d'endommagement débute lorsque des liens
sont brisés et que des déformations irréversibles
apparaissent. L'échelle à laquelle les différents
phénomènes se produisent est la suivante:
- L'élasticité se situe à l'échelle
des atomes;
- La plasticité est gouvernée par les glissements
à l'échelle des cristaux ou molécules;
- L'endommagement est le désenchevêtrement (ou
rupture de liens), de l'échelle des atomes jusqu'à
l'échelle de la formation de fissures.
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