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Etude analytique et numérique de la stabilité dans les mines àƒÂ  ciel ouvert, cas dà¢â‚¬â„¢application : flanc nord-ouest de la mine de Kef-Essnoun Tébessa


par BELFAR Fouad et HAMIDI Khaled
Université Badji Mokhtar Annaba - Master en génie minier 2021
  

Disponible en mode multipage

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UNIVERSITÉ BADJI MOKHTAR - ANNABA BADJI MOKHTAR - ANNABA UNIVERSITY

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Faculté : Sciences de la terre Département : Des mines

Domaine : Sciences et Technologies Filière : Génie Minier

Spécialité : Exploitation des Mines

Mémoire

Présenté en vue de l'obtention du Diplôme de Master

Thème :

Etude analytique et numérique de la stabilité dans les mines à ciel ouvert,

cas d'application : flanc Nord-Ouest de la mine de Kef-Essnoun Tébessa

Présenté par : HAMIDI Khaled

BELFAR Fouad

Encadrant : BERDOUDI Said

Jury de Soutenance :

REMLI Samir

MC (B)

Université Badji
Mokhtar -Annaba

Président

BERDOUDI Said

MC (A)

Université Badji
Mokhtar -Annaba

Encadrant

HAFSAOUI AbdAllah

Pr

Université Badji
Mokhtar -Annaba

Examinateur

Année Universitaire : 2020/2021

« La science ne fabrique pas une morale, elle est elle-

même fabriquée par une morale »

Albert Bayet

REMERCIEMENTS

Nous tenons tout d'abord à adresser nos remerciements à notre Directeur de Mémoire, le Docteur Said BERDOUDI. Tout au long de ce travail, il a su nous apporter un soutien constant, une disponibilité, une confiance et des conseils précieux et avisés à la hauteur de ses compétences et de ses réelles qualités humaines.

Nos remerciements s'adressent aussi au Docteur Samir REMLI pour l'honneur qu'il nous a fait en acceptant d'être président du jury de notre soutenance.

Il nous parait important de remercier le Professeur Abdallah HAFSAOUI pour l'honneur d'avoir accepté d'être examinateur dans le jury de notre soutenance.

Nous tenons, tout particulièrement, à témoigner une vive reconnaissance à l'ensemble du personnel du complexe minier du Djebel-El-Onk. Nous voudrions insister sur la chaleur de l'accueil, la disponibilité et la gentillesse de l'ensemble des acteurs que j'ai pu côtoyer tout au long de notre stage de fin d'études.

Et enfin, nos remerciements vont à tous les responsables, les enseignants et les travailleurs du département des mines de l'Université de Badji Mokhtar-Annaba, sans oublier tous ceux qui nous ont aidé de près ou de loin à réaliser ce travail.

DEDICACES

Je dédie cet humble travail à :

A mon très cher père Said
Tu as toujours été à mes côtés pour me soutenir et m'encourager. Ma reconnaissance est
immense pour ta protection et tes sacrifices pour moi. Que ce travail traduit ma gratitude et
mon affection.
A mon ami Khaled
Merci pour ton aide et tes encouragements.

A tous mes amis avec qui j'ai partagé mes moments de joie et de bonheur.

A toute personne ayant contribuée de près ou de loin la réalisation de ce modeste travail, trouve ici l'expression de ma reconnaissance.

A toute ma famille

BELFAR Fouad

HAMIDI Khaled

DEDICACES

Je dédie ce modeste travail à :

A celle qui m'a tant données de sacrifice, de patience et d'amour, ma douce mère à qui je
souhaite une langue vie plaine de santé et de bonheur.

A mon très cher père qui a toujours subvenu à mes besoins, et qu'a fait de moi ce je suis

maintenant.

A la personne la plus douce dans ce monde ma chère grand-mère Lhaja Massouda

Ton affection me couvre, ta bienveillance me guide et ta présence à mes côtés a toujours été
ma source de force pour affronter les différents obstacles. Que tu trouves ici le témoignage de
ma profonde reconnaissance.

A mes soeurs : Chahrazed, Fatima et Malak

Mes mots ne pourront jamais égaler votre amour, vous m'avez toujours soutenu de manière inconditionnelle depuis le depuis de mes études, je vous présente tout mon amour et

ma gratitude.

A mon neveu et mes nièces Doudi, Jiji et Touta, mes petits anges d'amour qui savent

toujours comment procurer la joie et le bonheur pour toute la famille

A mon amie Rayane qui m'a soutenu dans les moments les plus difficiles de ma vie.

A mon ami Fouad

Merci pour ton aide et tes encouragements.

A toutes personnes qui m'ont aidé de près ou de loin.

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Abstract

II

Mining works and operating methods in surface mines create large voids in rocky massifs, which can be the main cause of landslides at the level of the operating bleachers slopes.

The extent of these landslides depends on several geological, geotechnical and natural factors, including the geology of the deposit, especially its lithological and structural aspect, the physical and mechanical properties of the rock mass, the geometric elements of mineralized layers, the geometric parameters of the mining method and empty space and water presence.

Consequently, If the security and technological measures are not taken seriously, the environment will therefore be affected.

There for, the main purpose of this work is to assess the stability of the Djebel-El-Onk open pit mine by a safety factor while applying analytical and numerical methods.

The obtained results allowed us to define an acceptable safety factor and to suggest a geotechnical model for future steps operation.

Keywords:

Stability; Djebel-El-Onk; Landslides; Safety Factor.

Résumé

III

Les travaux miniers et les méthodes d'exploitation dans les mines à ciel ouvert engendrent de grands espaces vides dans les massifs rocheux, qui peuvent être la cause principale des glissements des terrains aux niveaux des talus des gradins en exploitation.

L'ampleur de ces glissements dépend de plusieurs facteurs géologiques, géotechniques et naturels, parmi lesquels on peut citer :

- Géologie du gisement surtout son aspect lithologique et structural ;

- Propriétés physiques et mécaniques de la masse rocheuse ;

- Eléments géométriques des couches minéralisées ;

- Paramètres géométriques de la méthode d'exploitation et de l'espace vide ;

- Présence de l'eau.

Si des mesures de sécurité et de technologie ne sont pas prise au sérieux, à cet effet l'environnement sera affecté.

Le but principal recherché dans ce travail est d'évaluer la stabilité de la mine à ciel ouvert de Djebel-El-Onk par un facteur de sécurité tout en appliquant les méthodes analytiques et numériques.

Les résultats obtenus nous ont permis d'avoir un facteur de sécurité acceptable et la proposition d'un modèle géotechnique pour l'exploitation des gradins futurs.

Mots Clés :

Stabilité ; Djebel-El-Onk ; Glissement ; facteur de sécurité.

IV

TABLE DES MATIÈRES

REMERCIEMENTS

DEDICACES

DEDICACES

ÕÎáã I

Abstract II

Résumé III

TABLE DES MATIÈRES IV

LISTE DES FIGURES VIII

LISTE DES TABLEAUX X

INTODUCTION GENERALE 1

Chapitre I Description du site d'étude 2

Introduction 3

I.1. Historique de la découverte et de l'exploitation des phosphates de Djebel-El-Onk 3

I.2. Cadre géologique régionale de Djebel-El-Onk 4

I.2.1. Situation géographique régionale de Djebel-El-Onk 4

I.2.2. Climat régionale de Djebel-El-Onk 6

I.2.3. Stratigraphie 7

I.2.3.1. Crétacé 7

I.2.3.2. Paléogène 8

I.2.3.3. Eocène 9

I.2.3.5. Quaternaire 10

I.2.4. Tectonique régionale 11

I.3. Cadre géologique régionale de Kef-Essnoun 12

I.3.1. Situation géographique régionale de Kef-Essnoun 12

I.3.2. Stratigraphie 13

I.3.3. Tectonique 14

I.3.3. Aperçu hydrogéologique 15

I.3.3.1. Eaux de surfaces 15

I.3.3.2. Eaux souterraines 16

I.3.4. Aperçu sur l'exploitation du gisement de Kef-Essnoun 16

I.3.4.1. Caractéristiques géo-minières du gisement de Kef-Essnoun 16

I.3.4.2. Ouverture du gisement de Kef-Essnoun 17

V

I.3.4.3. Choix de la méthode d'exploitation 17

I.3.4.4. Travaux préparatoires 18

I.3.4.5. Travaux de forage 18

I.3.4.6. Travaux de tir 19

I.3.4.7. Explosifs utilisés 19

I.3.4.8. Processus de chargement et transport de la masse rocheuse 20

Conclusion 21

Chapitre II Etude bibliographique 22

Introduction 23

II.1. Structure des massifs rocheux 23

II.1.1. Description des massifs rocheux 23

II.1.2. Description des discontinuités 24

II.1.2.1. Influence des discontinuités sur le comportement d'un massif rocheux 24

II.1.2.2. Types de discontinuités 25

II.1.2.3. Propriétés géométriques des discontinuités 26

II.1.2.3. Caractéristiques mécaniques des discontinuités 29

II.2. Méthodes de classification des roches pour l'étude des instabilités 30

II.3. Instabilité des massifs rocheux 31

II.3.1. Mouvements rapides 32

II.3.1.1. Ecroulements 32

II.3.1.2. Coulées 32

II.3.2. Mouvements lents 33

II.3.2.1. Fluage 33

II.3.2.2. Glissements 33

Types de glissement de terrain 33

Glissement circulaire 33

Glissement circulaire simple 33

Glissement circulaire complexe 34

Glissements plans 34

Glissement circulaire de coin (dièdre) 34

II.3.2.3. Basculement (Toppling) 34

II.3.3. Facteurs influant sur la stabilité des talus 35

II.3.3.1. Influence des facteurs naturels d'exploitation sur la stabilité 35

VI

II.3.3.2. Influence des facteurs techniques d'exploitation sur la stabilité 36

II.4. Principe de l'évaluation de la stabilité 36

II.4.1. Moyens de contrôle et de surveillance de la stabilité 37

II.4.2. Méthodes de confortement des glissements 38

II.4.2.1. Terrassements 38

II.4.2.2. Dispositifs de drainage 40

II.5. Méthodes d'analyse de la stabilité 41

II.5.1. Méthodes basées sur l'équilibre limite (méthode des tranches) 42

II.5.1.1. Méthode des tranches de Fellenius 42

II.5.1.2. Méthode des tranches de Bishop 44

II.6. Présentation du logiciel Géoslope / Géostudio 2018 45

II.6.1. Généralité 45

II.6.2. Fonctionnement du logiciel 46

Conclusion 50

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun 51

Introduction 52

III.1. Caractéristiques physico-mécaniques 52

III.2. Etude Analytique 53

III.2.1. Calcul du facteur de sécurité en fonction du changement de l'angle du talus (á) 53

III.2.1.1. 1er cas á = 600 53

III.2.1.2. 2ème cas á = 700 54

III.2.1.3. 3ème cas á = 800 55

III.2.2. Calcul des facteurs de sécurité en fonction du changement de la hauteur du gradin 56

III.2.2.1. 1er cas Hg = 15 m 57

III.2.2.2. 2ème cas Hg = 17 m 58

III.2.2.3. 3er cas Hg = 20 m 59

III.2.3. Interprétation des résultats analytiques 60

III.3. Etude Numérique 61

III.3.1. Disposition stratigraphique des couches du gisement de flanc nord-ouest de la mine

de Kef-Essnoun 61

III.3.2. Etude de stabilité par le logiciel Géoslope 62

III.3.2.1. Création des modèles 62

III.3.2.2. Introduction des caractéristiques physico-mécaniques de chaque couche 64

III.3.2.3. Choix de la surface de glissement 65

VII

III.3.2.4. Choix de la méthode de calcul 66

III.3.2.5. Lancement de calcul 67

III.3.2.6. Interprétation des résultats numériques 68

Conclusion 68

CONCLUSION GENERALE 70

Références bibliographiques 72

VIII

LISTE DES FIGURES

Figure I.1. Carte géographique des gisements de phosphates de la région de Djebel-El-Onk 5

(SONAREM 1978) 5

Figure I.2. Carte géographique et géologique des gisements de Djebel-El-Onk (Priant et

Cortial., 1993) 7

Figure I.3. Colonne stratigraphique de la région de Djebel-El-Onk (Cielensky et Benchernine.,

1987) 11

Figure I.4. Carte structurale de la région de Djebel-El-Onk (Aissaoui., 1984) 12

Figure I.5. Plan topographique de Kef-Essnoun (SOMIPHOS) 13

Figure I.6. Coupe géologique du gisement de Kef-Essnoun dans la partie des dressants 14

Figure I.7. Structure de la couche de phosphate dans la zone de Kef-Essnoun et localisation

des sondages carottés (Prian et Cortiel., 1993) 15

Figure I.8. Sondeuse roto percutante 19

Figure I.9. Explosif de la Marmanite et l'Anfomile 19

Figure I.10. Opération de chargement (prise le 17/03/2021) 20

Figure II.1. Structure d'un massif rocheux 24

Figure II.2. Représentation de la direction et du pendage d'un plan 26

Figure II.3. Mesure de l'espacement 27

Figure II.4. Mesure de la fréquence des discontinuités 28

Figure II.5. Réseau de fracture, zoom sur la rugosité d'une fracture (a) et une fracture

linéarisée (b) 28

Figure.II.6. Persistance de différents ensembles de fractures 28

Figure II.7. Fissure ouverte et remplie 29

Figure II.8. Essais de cisaillement sur "joint" rocheux 30

Figure II.9. Deux types d'écroulement : a) par rupture d'un plan de falaise ; b) à la suite d'un

glissement plan 32

Figure II.10. Coulées boueuses 32

Figure II.11. Modèle représentatif du phénomène de fluage 33

Figure II.12. Différents types de glissements 35

Figure II.13. Butée de pied 38

Figure II.14. Allégement en tête 39

Figure II.15. Reprofilage 40

Figure II.16. Purge 40

Figure II.17. Description de la surface de rupture 42

IX

Figure II.18. Découpage en tranches d'un talus (Fellenius 1927) 42

Figure II.19. Forces agissantes sur la tranche 43

Figure II.20. Présentation du logiciel Géoslope Géostudio 2018 46

Figure II.21. Menus disponibles sur logiciel SLOPE/W 47

Figure II.22. Fenêtre de définition des unités 47

Figure II.23. Fenêtre d'affichage des informations sur la tranche 48

Figure II.24. Fenêtre d'insérer les caractéristiques mécaniques des déférentes couches 49

Figure III.1. Schéma de calcul du facteur de sécurité 53

Figure III.2. Schéma de calcul du facteur de sécurité 54

Figure III.3. Schéma de calcul du facteur de sécurité 55

Figure III.4. Variation du facteur de sécurité en fonction de l'angle du talus des gradins pour

le phosphate (D'après Fellenius et Bishop) 56

Figure III.5. Schéma de calcul du facteur de sécurité 57

Figure III.6. Schéma de calcul du facteur de sécurité 58

Figure III.7. Schéma de calcul du facteur de sécurité 59

Figure III.8. Variation du facteur de sécurité en fonction de la hauteur du gradin pour le

phosphate (D'après Fellenius et Bishop) 60

Figure III.9. Plan topographique actuel de la région de Kef-Essnoun (SOMIPHOS. 2021) 61

Figure III.10. Profil du site d'étude, coupe (01-01) 61

Figure III.11. Profil du site d'étude, coupe (02-02) 62

Figure III.12. Profil du site d'étude, coupe (03-03) 62

Figure III.13. Profil du site d'étude, coupe (01-01) (Géoslope) 63

Figure III.14. Implémentation des paramètres physiques et mécaniques du massif rocheux 64

Figure III.15. Choix de la surface de glissement 65

Figure III.16. Choix des méthodes de calcul 66

Figure III.17. Coefficient de sécurité selon la méthode de Bishop 67

Figure III.18. Coefficient de sécurité selon la méthode de Fellenius 67

X

LISTE DES TABLEAUX

Tableau II.1. Description de l'espacement des discontinuités [9]. 27

Tableau II.2. Équilibre des talus en fonction des valeurs théoriques du coefficient de sécurité

[18]. 37

Tableau III.1. Propriétés physico-mécaniques du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun 52

Tableau III.2. Calculs obtenus pour le 1er cas : á = 600 53

Tableau III.3. Calculs obtenus pour le 2ème cas : á = 700 54

Tableau III.4. Calculs obtenus pour le 3ème cas : á = 800 55

Tableau III.5. Facteurs de sécurité obtenus pour tous les cas 56

Tableau III.6. Calculs obtenus pour le 1er cas : Hg = 15 m 57

Tableau III.7. Calculs obtenus pour le 2ème cas : Hg = 17 m 58

Tableau III.8. Calculs obtenus pour le 3ème cas : Hg = 15m 59

Tableau III.9. Facteurs de sécurité obtenus pour tous les cas 60

Introduction Générale

2020/2021

1

INTODUCTION GENERALE

Un des objectifs principaux de l'exploitation minière à ciel ouvert et en souterrain, est d'assurer avant tout la stabilité des espaces vides, ce qui peut être atteint en mines à ciel ouvert contemporaines du monde, en Algérie et plus particulièrement à l'entreprise minière de Djebel-El-Onk, ou les conditions sont bien réunies.

L'analyse de la stabilité est relativement complexe. Cette complexité n'est pas spécifique aux mines à ciel ouvert mais elle résulte des incertitudes reposant sur de nombreux paramètres caractérisant le milieu : lithographie, état et distribution de la fracturation à différentes échelles (micro, macro), caractéristiques et propriétés mécaniques des différentes strates, nature et intensité des sollicitations.

La mine à ciel ouvert de Djebel-El-Onk sélectionnée dans notre cas d'études est située à l'est de l'Algérie. Elle extrait le minerai de phosphate par des méthodes à ciel ouvert. En 2007, La mine a subi un glissement au niveau de la zone de Kef-Essnoun d'une grande ampleur qui a causé l'arrêt total de la production.

En se basant sur cette préoccupation pratique, nous avons essayé de cerner le problème posé par des différentes méthodes scientifiques à savoir les méthodes analytiques et les méthodes numériques, afin d'évaluer la stabilité de la nouvelle zone d'exploitation par la détermination d'un facteur de stabilité malgré que cette zone sujette aux failles et aux fractures.

Ce travail de recherche renferme trois chapitres à savoir :

Le premier chapitre représente une description du site d'étude qui regroupe l'historique de l'exploitation du phosphate de la région de Djebel-El-Onk, l'hydrogéologie, la stratigraphie, l'ouverture du gisement de Kef-Essnoun et les différentes étapes d'exploitation.

Le deuxième chapitre est consacré à l'étude bibliographique générale sur la stabilité des carrières et des mines à ciel ouvert. Il contient d'une part, une description des massifs rocheux, leurs discontinuités et leurs méthodes de classification. D'une autre part, une présentation des différents types d'instabilité structurale, des paramètres influant sur la stabilité des talus et des méthodes d'analyses de la stabilité.

Quant au troisième chapitre, il traite la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun avec une prévention d'un éventuel risque d'instabilité représenté par un facteur de sécurité déterminé par des méthodes analytiques d'équilibre limite (Fellenius et Bishop). Le logiciel de calcul utilisé dans cette étude le logiciel est GEO-SLOPE.

Chapitre I

Description du site d'étude

Chapitre I. Description du site d'étude

2020/2021

3

Introduction

Dans ce chapitre, sur la base des analyses documentaires et des données recueillies sur terrain nous développons une étude globale sur le site d'étude.

La région de Djebel-El-Onk est située dans la partie orientale des monts de Nemenmcha appartenant à l'atlas saharien. Djebel-El-Onk est un massif montagneux de calcaire dont le flanc Sud plonge rapidement sous le dépôt du Miocène et du Quaternaire.

Le gisement de phosphate est de nature sédimentaire stratiforme constitue le prolongement vers l'Ouest des phosphates localisés dans le territoire Tunisien. Le gisement appartient à une formation Tahitienne dont la base est caractérisée par l'apparition du premier dépôt de phosphate important mais fortement argileux, à ses couches succèdent les marnes noires puis l'assise de phosphate principale qui fait approximativement 30 m de puissance et d'une formation de nature carbonatée.

I.1. Historique de la découverte et de l'exploitation des phosphates de Djebel-El-Onk

Selon le rapport de l'EREM rédigé par Cieslinski dans la période de 1985 à 1987, nous distinguons les points suivants :

Ø Les phosphates Algériens ont été découverts à Boughari par Thomas en 1873 ;

Ø Joleau à découvert le gisement de Djebel-El-Onk dans la période de 1907 à 1908, des informations plus complètes ont été présentées par Dussert ;

Ø En 1924, Dussert a fourni des coupes lithologiques détaillées des gîtes de phosphate de la zone de Djebel-El-Onk ;

Ø En 1931 les phosphates de Djebel-El-Onk ont fait l'objet d'une première concession par la compagnie des phosphates de Constantine qui a été le principal producteur en Algérie. Par la suite, une filiale est fondée sous le nom de la société du Djebel-El-Onk (S.D.O) en 1936 ;

Ø De 1951 et 1952, Visse a étudié pour la S.D.O, le gisement de phosphate du Djebel-Djemi-Djema, il a acquis beaucoup d'informations détaillées sur la stratigraphie et il a pu évaluer les réserves dans toute la zone de Djebel-El-Onk ;

Ø De 1961 à 1963, des essais de prospection radiométrique aéroportée ont été effectués au-dessus du gisement de Djebel-El-Onk [1] ;

Ø En 1963, les études géologiques et minières qui précédent l'exploitation du gisement de Djemi-Djema ont été réalisées par la société SERMI, pour la S.D.O ;

Ø

Chapitre I. Description du site d'étude

2020/2021

4

Parallèlement, la société française SOFREMINES a rédigé un avant-projet d'exploitation du gisement de Kef-Essnoun ;

Ø En Février 1965, l'exploitation du gisement du Djemi-Djema a été débutée ;

Ø De 1971 à 1974, les travaux de recherche et de prospection sur les phosphates dans l'Est de l'Algérie ont été relancés par la SONAREM en s'appuyant d'abord sur un levé aéroradio-métrique, puis par une campagne de prospection et d'évaluation du district minier de Djebel-El-Onk, afin de de mieux caractériser les gisements connus et de mettre en évidence des réserves complémentaires ;

Ø En 1986, le gisement de Kef-Essnoun a été reconnu en détail par l'EREM grâce à 32 sondages carottés réalisés à la maille de 250 x 300 m et 22 tranchées réalisées dans les dressants ;

Ø En Novembre 1989, l'entreprise FERPHOS a fait son cahier de charges pour des études de développement du complexe minier de Djebel-El-Onk ;

Ø En 1993, BRGM a fourni un rapport d'expertise géologique de tous les gisements de Djebel-El-Onk ;

Ø En Avril 1992, signature du contrat entre l'entreprise FERPHOS et le consultant BRGM/SOFREMINES concernant le rassemblement des éléments techniques et économiques permettant d'arrêter un projet de développement de l'exploitation des gisements de phosphate de Djebel-El-Onk [1].

I.2. Cadre géologique régionale de Djebel-El-Onk I.2.1. Situation géographique régionale de Djebel-El-Onk

Djebel-El-Onk se situe dans le Nord-Est de l'Algérie, dans l'extrémité orientale des monts de Nemenmcha, derniers chainons de l'Atlas Saharien. Il constitue la limite géographique naturelle entre les hauts plateaux Constantinois et le domaine Saharien [1].

Les terrains sont semi-désertiques à faible population, la région appartient à la wilaya de Tébessa, éloignée d'environ 100 Km au Sud et à 20 km de la frontière Algéro-Tunisienne, reliée à Bir-El-Ater (Daïra) par une route goudronnée (RN 16) [1].

Topographiquement, le massif de Djebel-El-Onk forme un ensemble de calcaire de 20 km de longueur qui culmine à 1198 m (Djebel-Tarfaya), les altitudes les plus basses au pied du Djebel-El-Onk sont d'environ 635 m. Les terrains sont entaillés par de nombreuses vallées d'oueds prenants source du flanc Nord du secteur et qui se rejoignent plus au Sud. En général, ces oueds sont secs à l'exception en périodes hivernales [2].

Chapitre I. Description du site d'étude

2020/2021

Les coordonnées Lambert sont :

X : De 981,500 m à 984,500 m ;

Y : De 165,000 m à 170,000 m.

Figure I.1. Carte géographique des gisements de phosphates de la région de Djebel-El-Onk

5

(SONAREM 1978)

Chapitre I. Description du site d'étude

2020/2021

6

La région de Djebel Onk est subdivisée en 5 secteurs miniers :

Ø Gisement de Djemi-Djema situé dans le Sud du massif de Djebel-El-Onk ;

Ø Gisement de Djebel-El-Onk situé dans le Nord du centre minier de Djemi-Djema ;

Ø Gisement d'Oued-Betita situé dans le Sud-Est du centre minier de Djemi-Djema ;

Ø Gisement de Bled-El-Hadba situé dans le Sud-Est de Djebel-El-Onk ;

Ø Gisement de Kef-Essnoun situé dans le Sud du massif de Djebel-El-Onk.

Le gisement de Kef-Essnoun qui est l'objet de notre étude, est situé sur le flanc méridional de Djebel-El-Onk, à environ 09 Km au Sud-Ouest de la ville de Bir-El-Ater [2].

I.2.2. Climat régionale de Djebel-El-Onk

Le bassin de Djebel-El-Onk appartient à la zone des climats subdésertiques, il est caractérisé par deux saisons très nettes : un hiver froid et rigoureux et un été chaud où les températures peuvent dépasser 45°.

La pluviométrie accuse des chiffres très faibles et le réseau hydrographique est rarement mis à contribution. L'inconvénient majeur réside précisément dans la brutalité des averses d'orage qui déchaînent les vallées descendantes de Djebel-El-Onk.

La violence des pluies périodiques provoque des ruissellements torrentiels qui inondent et peuvent changer l'ancienne allure de quelques ravins. Les vents de sables sont fréquents en saison sèche.

La population est peu dense. La situation économique de la région s'est améliorée grâce à l'installation du complexe minier de phosphates à Bir-El-Ater ; ce qui a contribué à l'agrandissement et au développement de la ville [2].

Chapitre I. Description du site d'étude

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Figure I.2. Carte géographique et géologique des gisements de Djebel-El-Onk (Priant et

Cortial., 1993)

I.2.3. Stratigraphie

La stratigraphie de la région de Djebel-El-Onk a été établie par Visse en 1952. La série sédimentaire affleurant est exprimée par une succession stratigraphique allant du Crétacé Supérieur (Maestrichtien) à l'Eocène moyen (Lutétien).

Cette série est recouverte en discordance par une épaisse série sablo-argileuse continentale d'âge Miocène, puis par du Quaternaire (alluvions et éboulis) [3].

Les affleurements s'observent de bas en haut de la façon suivante : I.2.3.1. Crétacé

Il représente les sédiments les plus anciens au coeur de l'anticlinal du Djebel-El-Onk tectoniquement très accidentés, seuls les dépôts du Maestrichtien y affleurent. Ce dernier est caractérisé par des calcaires blancs massifs avec des intercalations marneuses [2].

Chapitre I. Description du site d'étude

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I.2.3.2. Paléogène

Ce sont des sédiments marins représentés par des calcaires, des phosphates et de gypse, dans la région, le Paléogène atteint d'assez grandes épaisseurs de 350 m, les variations lithologiques et les restes des organismes ont permet d'en faire les subdivisions stratigraphiques suivantes :

a- Danien

Il est conventionnellement adopté au contacte calcaire Maestrichtien série argilo-marneuse. Cette différence lithologique est présentée par une subdivision en deux séries distinctes, où on note la séparation entre le Danien supérieur et le Danien inferieur. L'épaisseur totale du Danien est d'environ 100 m [2].

Ø Danien inférieur

Il est représenté par des argiles marneuses schisteuses, de couleur gris foncé à brun vert, intercalé par des marnes dures et irrégulières. L'ensemble est traversé par des filons de gypses de différentes orientations.

Ø Danien supérieur

Il est formé d'une alternance de calcaires et marnes calcaires Dans la partie supérieure du Danien, on note la présence d'un banc caractéristique de 1 à 2 m d'épaisseur, formé de calcaire beige à lumachelle surmontés par des marnes en plaquettes blanches. C'est dans cet étage qu'apparaissent les premiers minces niveaux (10 à 30 cm) de marne phosphatée.

b- Montien

Cet étage est marqué par la présence d'une série de calcaire, calcaires détritiques, calcaires à lumachelle avec des intercalations de marne et dolomie, ces sédiments se caractérisent par une absence ou une faible quantité de silex. Les huîtres sont abondantes, en bancs gris à noire [2].

c- Thanétien

C'est l'horizon porteur de la minéralisation. Il est visible sur le flanc de l'anticlinale de Djebel Onk avec une épaisseur de 72 m. Il se subdivise en deux parties :

Ø Thanétien inférieur

Il est représenté par des marnes schisteuses. Dans la partie supérieure du Thanétien inférieur apparaissent des intercalations phosphatées atteignant jusqu'à 2 m d'épaisseur, et très riche en matière organique surmontées par des calcaires et des marnes à gros gastéropodes. La puissance varie de 30 à 40 m.

Ø Chapitre I. Description du site d'étude

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Thanétien supérieur

Il présente des phosphates pseudo lithiques et cuprolithiques.il débute par un niveau dolomitique à gastéropodes, sous-jacent à une couche phosphatée de 30 m d'épaisseur en moyenne à Djebel-El-Onk et à Bled-El-Hadba, et qui diminue jusqu'à la disparition vers le Nord, l'Ouest et le sud de ce gisement se termine généralement par un niveau lumachellique [2].

I.2.3.3. Eocène

a- Yprésien

Il repose directement sur les dépôts du Thanétien et affleure dans la carrière de Djemi-Djema et au Nord du Djebel-El-Onk, il a une épaisseur de 32 m, nous distinguons :

Ø Yprésien inférieur

Il est représenté par des calcaires avec lentilles de silex et calcaire phosphaté. L'épaisseur moyenne de l'Yprésien inférieur est de 30 m au maximum.

Ø Yprésien supérieur

Il est constitué par l'alternance de calcaires, calcaire dolomitique et marnes, sa puissance est de 2 à 3 m [2].

b- Lutétien

Les formations de cet étage recouvrent en concordance les séries Yprésiens, elles sont répandues dans la région de Djebel-El-Onk, nous distinguons :

Ø Lutétien inférieur

Il est caractérisé par des calcaires et dolomie avec géodes de quartz.

Ø Lutétien supérieur

Il est caractérisé par la présence des gypses avec inter lits de marnes évaporites. Son épaisseur peut atteindre 100 m.

I.2.3.4. Néogène

Le Néogène est caractérisé par un faciès sablo-argileuse de type continental d'une puissance avoisinante à 600 m [2].

a- Miocène

La datation des roches de Miocène a été faite grâce à la découverte des rares fossiles (Hélix Tissiti), il est formé essentiellement par des sédiments représentés par des roches terrigènes et des schistes argilo-gréseux. Tandis que les sédiments de la région de Bled-El-Hadba sont composés de nombreux fragments solidifiés.

Chapitre I. Description du site d'étude

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Le Miocène est subdivisé en trois unités de bas en haut :

Ø

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Miocène inférieur

Il est représenté essentiellement par des conglomérats, des sables avec des lits minces d'argile siliceuse, sa puissance atteint plus de 200 m.

Ø Miocène moyen

Il est essentiellement argileux, parfois schisteux, avec des intercalations de sables à grains fins et moyens.la puissance est d'environ 100 m.

Ø Miocène supérieur

C'est une série sablo-argilo-conglomératique.

I.2.3.5. Quaternaire

Il est essentiellement représenté par des éboulis de pente, de dépôts sableux, dépôts éoliens, des graviers et des dépôts alluviaux et fluviaux [2].

Chapitre I. Description du site d'étude

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Figure I.3. Colonne stratigraphique de la région de Djebel-El-Onk (Cielensky et
Benchernine., 1987)

I.2.4. Tectonique régionale

En 1963, Ranchina a déduit que la région de Djebel-El-Onk appartient à l'extrémité orientale de l'Atlas Saharien. La série supérieure éocène, du bassin de Djebel-El-Onk, Gafsa-Métlaoui, est structurée en une suite d'anticlinaux et synclinaux dissymétriques, généralement faillés dans leurs flancs, d'axe le plus souvent SW-NE, il et décrochés par des accidents transverses N 120° à N 140° E [4].

Les anticlinaux de Djebel-El-Onk, Djebel-Djemi-Djema et Oued-Bétita sont localisés à la bordure de la flexure Sud Atlasique qui correspond à une zone d'affleurement entre le domaine Atlasique mobile et la plateforme Saharienne stable. Ils appartiennent à la branche Nord de la flexure Sud Atlasique d'une direction E-W.

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L'anticlinal de Djebel-El-Onk prolonge sur des monts de Nememcha jusqu'à l'Est en périclinal sous les formations du Miocène d'une direction E-NE. Cet anticlinal est asymétrique au flanc méridional avec un pendage de 80° et un flanc septentrional de 10° [4].

Figure I.4. Carte structurale de la région de Djebel-El-Onk (Aissaoui., 1984)

I.3. Cadre géologique régionale de Kef-Essnoun I.3.1. Situation géographique régionale de Kef-Essnoun

Selon le rapport de l'EREM réalisé par Cieslinski, le gisement de Kef-Essnoun est situé au Sud du massif du Djebel-El-Onk à 4 km de la ville de Bir-El-Ater, le siège administratif de la région (Daïra) est à 2 km à l'Ouest du gisement de Djemi-Djema entre le Djebel-Fouris et le Djebel-Tarfaye. Sa superficie circonscrite par les sondages de reconnaissance est de 2.1 Km2, soit 2.7 Km de longueur sur 0.8 Km de largeur [1].

Topographiquement, la zone du gisement, située au pied de Djebel-Kef-Essnoun, constitue un plateau descendant en pente douce vers le Sud-Ouest. Les cotes topographiques varient de720 m au Sud-Ouest à 810 m au Nord-Est (dressant Nord) [1].

Les coordonnées Lambert de ce gisement sont les suivantes :

X = 951.500 m ;

Y = 168 à 170 m.

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La géologie du gisement de Kef-Essnoun est relativement simple. Les réserves géologiques totales ont été estimées à 317 millions tonnes de minerai à 26.53% P2O5 et 2.61% MgO dont 168 millions tonnes de réserves prouvées, 50 MT de réserves probables (zone de rupture de pente, au Sud de la table) et 99 MT possibles dans les parties les plus profondes du gisement [1].

Figure I.5. Plan topographique de Kef-Essnoun (SOMIPHOS)

I.3.2. Stratigraphie

Toute la succession lithologique de Djebel-El-Onk est rencontrée à Kef-Essnoun mais se diffère par une épaisseur verticale plus importante du faisceau phosphaté (jusqu'à 53 m dans certain sondages) [1].

Le gisement de Kef-Essnoun est constitué de bas en haut par la succession lithologique suivante :

Ø Des formations du Thanetien inférieur (le mur du faisceau phosphaté) sont représentées par des marnes feuilletées sombres dans lesquelles s'intercalent localement, dans la partie inférieure il existe deux niveaux de phosphates dolomitiques d'épaisseur infra métrique ;

Ø Le faisceau phosphaté appartenant au Thanetien supérieur est constitué par une couche unique de phosphate sans intercalation stérile ;

Ø

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Au toit du faisceau phosphaté apparaît la série calcaro-dolomitique au-dessus de laquelle se dépose localement les calcaires Lutétien, puis les sables du Miocène et en dernier les dépôts récents du Quaternaire constitués essentiellement d'alluvions ;

Ø L'épaisseur totale du recouvrement stérile varie de 40 m au nord à 198 m au sud.

Figure I.6. Coupe géologique du gisement de Kef-Essnoun dans la partie des dressants I.3.3. Tectonique

Le gisement de Kef-Essnoun est caractérisé par une structure simple qui se présente sous forme d'une table monoclinale à pendage régulier, sous un angle de 5 à 10° vers le Sud.

Au Sud de la table, on aperçoit une zone de rupture de pente où le pendage des couches atteint 20°. Une série de trois failles majeures de direction NNO-SSE traversent le gisement mais n'engendrent pas de déformations majeures sur la géométrie de la couche phosphatée [1].

Par contre, dans la zone des dressants de Kef-Essnoun, allongée N 75° E, la tectonique souple et cassante a entraîné un changement brusque du pendage de la couche phosphatée affleurant où l'angle de pendage est subvertical ou fortement incliné vers le Sud-Est ou le Nord-Ouest [1].

Ces dressants sont représentés par les formations du Paléocène (Danien, Montien et

Thanétien) et de l'Eocène inférieur (Yprésien) correspondant à la zone de flexure faille du flanc inverse de l'anticlinal de Djebel-El-Onk.

Au Nord-est des dressants, la série est renversée et la couche de phosphate plonge suivant un angle de 30° à 60° vers le Nord-Ouest. Par contre dans la partie centrale des dressants, la couche de phosphate est en série normale et plonge vers le Sud.

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Figure I.7. Structure de la couche de phosphate dans la zone de Kef-Essnoun et localisation des sondages carottés (Prian et Cortiel., 1993)

I.3.3. Aperçu hydrogéologique

De point de vue hydrologique, selon l'Agence Nationale des Ressources Hydrauliques (ANRH), le gisement de Kef-Essnoun se situe dans le grand bassin versant de Chott-Melrhir, dont la superficie est de l'ordre de 68751 Km2 où il y existe plusieurs stations hydrométriques.

I.3.3.1. Eaux de surfaces

Les eaux superficielles de la région de Kef-Essnoun font partie des eaux Sahariennes, elles marquent leur présence uniquement durant la période pluviale par des petits oueds (Tarfaya, Abiod, El-Bir, Regou...etc.) qui traversent le gisement en coulant du Nord vers le Sud [5].

L'étude de la carte du réseau hydrographique nous permet de confirmer, à l'exception de quelques oueds qui prennent leur naissance dans les régions avoisinantes du Nord, que les sources de tous les oueds proviennent du dressant. Le débit et la vitesse d'écoulement ne deviennent importants qu'après le confluent de tous les oueds dans la partie Sud-Ouest de la

Chapitre I. Description du site d'étude

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Chapitre I. Description du site d'étude

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région au niveau de l'oued EI-Abiod car ce dernier draine les eaux vers le Sud jusqu'à la décharge finale Chott Melrhir [5].

I.3.3.2. Eaux souterraines

L'étude hydrogéologique de la région de Bir-El-Ater a mis en évidence les formations aquifères suivantes :

Ø Les alluvions du quaternaire ;

Ø Les sables du miocène ;

Ø Les calcaires marneux gypsifères du Lutétien ;

Ø Les calcaires à silex de l'Yprésien ;

Ø Les calcaires du Dano-montien ;

Ø Les calcaires compacts fissurés du Mæstrichtien [5].

L'alimentation de ces aquifères s'effectue par l'infiltration des précipitations atmosphériques et le drainage des aquifères voisines. Leur importance hydrique est faible dans l'ensemble. A proximité de Djebel-El-Onk dans la zone de Kef-Essnoun, ces formations sont privées d'eau et ne présentent pas d'aquifères. En 1986, L'E.R.E.M a réalisé 32 sondages carottés de profondeur allant de 76 m à 250 m et aucun sondage n'a signalé la présence d'eau [5].

I.3.4. Aperçu sur l'exploitation du gisement de Kef-Essnoun

Le gisement de phosphate de Kef-Essnoun est assez riche, les installations de traitements actuelles, la qualité de son minerai, ses réserves en catégorie industrielles et ses paramètres techniques d'ouverture lui confèrent un caractère prioritaire et stratégique quant à l'exploitation et le traitement de son minerai [9].

I.3.4.1. Caractéristiques géo-minières du gisement de Kef-Essnoun

Les caractéristiques géo-minières ont été déterminées par CERAD et qui se résument dans les points suivants :

Ø Présence d'une tectonique importante au Nord (zone des dressants) ;

Ø Bonne qualité du minerai (une teneur moyenne de 26,53 % de P205 et une teneur moyenne est de 2,61% de MgO ;

Ø Sa simplicité du point de vue d'exploitation (profondeur moins de 100 m, forte puissance de 25 à 35 m) ;

Ø Accès facile vers les autres parties (extension et avancement) [9].

En 2007 des mesures de sécurité et une autre méthode d'exploitation ont été adoptées après un glissement de terrain important, localisé dans le flanc Nord-Est de la carrière Kef-

Essnoun au niveau de l'interface phosphate marne. Les mesures de sécurité sont citées dans les points suivants :

Ø Aménagement d'un stot de sécurité le long des gradins de la partie Sud-Ouest de la plate-forme, pour mettre les mineurs à l'abri d'un mouvement d'ensemble du versant ;

Ø Mettre en place des inclinomètres afin de poursuivre la surveillance du versant Nord.

Ce qui concerne la méthode d'exploitation, elle est orientée vers les parties Ouest et Sud- Ouest de la plate-forme actuelle [9].

I.3.4.2. Ouverture du gisement de Kef-Essnoun

L'ouverture du gisement de Kef-Essnoun est réalisée par une tranchée d'accès commune extérieure. Le creusement s'effectue au moyen des travaux de forage et de tir et dépend de la dureté des roches. Après le tir, on utilise le bulldozer pour niveler la surface afin de faciliter l'accès à la sondeuse.

Cette dernière fore des trous horizontaux et peu inclinés afin d'élargir les tranchées. Ensuite les trous sont chargés et tirés, on suit la même procédure en fonction du tracé de la tranchée, tout en respectant la pente par rapport aux moyens de transports utilisés.

I.3.4.3. Choix de la méthode d'exploitation

Les méthodes d'exploitation peuvent être définies comme étant l'ordre d'exécution dans le temps et dans l'espace d'un ensemble de travaux d'enlèvement des stériles et de minerai, établi pour des conditions bien déterminées.

Cet ordre dépend de la variété du nombre de mécanisme, d'engins utilisés à cet effet et de l'organisation de ces derniers. La méthode choisie doit assurer l'extraction de la substance utile en quantité et en qualité, bien réglée et planifiée, dans des conditions de sécurité lors de mise en rationnelle des réserves du gisement.

La méthode d'exploitation doit tenir compte de la relation étroite qui existe entre les différents facteurs suivants :

- Caractéristiques géologiques du gisement ;

- Dimensions du gite ;

- Puissance du stérile ;

- Propriétés physiques et mécaniques du minerai et du stérile ;

- Production planifiée de la mine ;

- Mode d'ouverture du gisement ;

- Nombre d'engins miniers prévus [17].

Chapitre I. Description du site d'étude

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A la base de l'interdépendance de ces facteurs, les chercheurs les plus réputés du domaine ont procédés à des classifications des méthodes d'exploitations. Parmi, ces classifications, Nous retenons, celles du célèbre académicien Ruse Rjevsky V.

La classification de Rjevsky V est basée sur les indices suivants :

- L'angle de pendage du gite ;

- La disposition des fronts de travail dans le plan ;

- Le nombre de bords exploitables de la mine ;

- La direction de progression des travaux ;

- La disposition des terrils par rapport au contour du champ minier.

Dans le cas de Djebel-El-Onk (Kef-Essnoun), la méthode d'exploitation utilisée est la méthode continue transversale à un seul bord exploitable avec transport par camion (Selon la classification des méthodes d'exploitation de Rjvesky V).

I.3.4.4. Travaux préparatoires

- Mettre en place les pistes de circulation et les accès aux gradins ;

- Assurer la circulation des engins en toute sécurité ;

- Vérifier la pente de la piste principale (La pente <10 % et ne doit pas dépasser les 6 %

dans les virages) ;

- Renforcer les bordures par des gros blocs afin d'éviter tous les risques d'inondation

des plates-formes ;

- Retracer le terrain.

I.3.4.5. Travaux de forage

Le forage est un procédé qui consiste à réaliser des trous de mines à l'aide d'un équipement spécialisé.

Le forage est l'opération qui consiste à percer des trous de diamètres déterminés dans le sol. Dans la carrière de Kef-Essnoun, ces trous de forage ont des différents diamètres et sont réalisés par des sondeuses de marques ATLAS-COPCO.

Au niveau de la mine de Kef-Essnoun, les travaux de forage sont réalisés en utilisant des sondeuses qui sont composées d'un assemblage de tiges de 3 mètres de longueur avec une possibilité de forer des trous de 110 ou de 165 millimètres de diamètre avec l'utilisation du mode de forage roto-percutant.

Chapitre I. Description du site d'étude

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Figure I.8. Sondeuse roto percutante

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I.3.4.6. Travaux de tir

Le tir électrique est la méthode utilisée à Kef-Essnoun, il est généralement programmé chaque jour à deux niveaux différents assez distants l'un de l'autre.

I.3.4.7. Explosifs utilisés

Un explosif est défini par un mélange de corps susceptibles lors de leur transformation, de dégager en un temps très court, un grand volume de gaz porté à haute température, ce qui constitue une explosion.

Parmi les types d'explosifs utilisés, citons :

- Explosifs brisants (Marmanite), c'est un explosif pulvérulent de couleur grise, constitué de nitrate d'ammonium et d'un explosif brisant comme le TNT ;

- Explosifs déflagrants (Anfomile).

Figure I.9. Explosif de la Marmanite et l'Anfomile

Chapitre I. Description du site d'étude

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a- Accessoires d'explosifs

Pour un tir électrique, nous distinguons :

Ø Cordeau détonant ;

Ø Détonateurs électriques :

- Détonateurs à micro retards (DMR) ;

- Détonateur électrique instantané (DEI).

I.3.4.8. Processus de chargement et transport de la masse rocheuse

Le chargement de la masse rocheuse est assuré par des pelles hydrauliques CATERPILARD et LIEBHERR sur CHENILLE (à une capacité de godet de 6 m3). Concernant le transport, ce dernier est assuré par des camions CATERPILLAR d'une capacité de 60 T et des camions TEREX d'une capacité de 70 T.

Figure I.10. Opération de chargement (prise le 17/03/2021)

Chapitre I. Description du site d'étude

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Conclusion

Le gisement de Kef-Essnoun est situé sur le flanc méridional de l'anticlinal de Djebel-El-Onk. Il est caractérisé par un faciès phosphaté d'une épaisseur atteignant les 50 m et un recouvrement de stérile constitué généralement par une série calcairo-dolomitique à silex de l'Yprésien et surmonté localement par les calcaires de Lutétien puis par les sables du Miocèneet les alluvions du Quaternaire. Son épaisseur totale varie de 40 m à 198 m. De plus, la région est caractérisée par un réseau hydrographique généralement sec.

Le choix des paramètres d'exploitation de la mine de Kef-Essnoun dépend généralement des caractéristiques des terrains et de la sécurité du travail. L'étude géologiques, hydrogéologiques et les paramètres d'exploitation ont permis d'obtenir une image aussi complète que possible sur les caractéristiques des massifs rocheux traversés afin d'évaluer leurs stabilités.

Chapitre II

Etude bibliographique

Chapitre II. Etude bibliographique

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Introduction

Le problème de la stabilité au niveau des mines à ciel ouvert est très fréquent et peut engendrer d'importants pertes, l'arrêt de la production et même la mort des travailleurs. L'ampleur des dégâts de l'instabilité dépend de plusieurs facteurs parmi lesquels nous citons : géologiques, hydrogéologiques, géotechniques et naturels.

Les instabilités rocheuses se produisent lorsqu'un certain nombre de facteurs se réunissent et que pour une raison ou une autre, l'état de stabilité précaire, prévalant jusque-là, passe à une situation instable se traduisant par des déplacements de roches caractérisés parleurs types (glissement, écoulement, chute...).

Dans ce chapitre, nous présentons une étude bibliographique générale sur la stabilité des carrières et des mines à ciel ouvert. Il contient d'une part, une description des massifs rocheux, leurs discontinuités et leurs méthodes de classification. D'une autre part, une présentation des différents types d'instabilité structurale, des paramètres influant sur la stabilité des talus et des méthodes d'analyses de la stabilité.

II.1. Structure des massifs rocheux II.1.1. Description des massifs rocheux

Les massifs rocheux sont des structures très complexes, formés d'une juxtaposition de matériaux hétérogènes et qu'à différentes échelles, du "micro" au "macro". Ils sont assimilés à un assemblage de blocs appelés matrices rocheuses lesquels sont délimités par des discontinuités constituées de fissures, de fractures ou de failles ou encore de joints stratigraphiques [6].

En règle générale, on considère la succession suivante :

Ø Minéraux, considérés comme éléments de base, postulés non-affectés de discontinuités ;

Ø Matériaux rocheux constitués de minéraux séparés par des micros discontinuités ;

Ø Massifs rocheux constitués de matériaux rocheux séparés par les macros discontinuités.

Chapitre II. Etude bibliographique

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Figure II.1. Structure d'un massif rocheux

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II.1.2. Description des discontinuités

On appelle discontinuité naturelle toute surface, plane ou courbe, constituant une séparation de la matrice rocheuse. Elle peut être aussi définie comme étant toute cassure mécanique ou fracture ayant une résistance en tension négligeable dans une roche [7].

Il est important de faire la différence entre les discontinuités naturelles, qui ont une origine géologique et les discontinuités artificielles qui sont créées par des activités humaines comme l'excavation d'un massif rocheux. Bien que les discontinuités aient souvent une géométrie irrégulière ou ondulée [8].

II.1.2.1. Influence des discontinuités sur le comportement d'un massif rocheux

Les discontinuités peuvent entrainer plusieurs changements sur le comportement d'un massif rocheux, à savoir :

Ø De couper la roche en plaques, blocs et coins (libres de tomber et de bouger) ;

Ø D'agir comme plan de faiblesse pour le glissement ;

Ø De faciliter l'écoulement d'eau et créer des réseaux d'écoulement ;

Ø D'entrainer de grandes déformations ;

Ø De changer la distribution et l'orientation des contraintes [9].

Chapitre II. Etude bibliographique

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II.1.2.2. Types de discontinuités

Les principales discontinuités présentent dans les massifs rocheux sont :

a- Joints de stratification

Ils sont plus ou moins réguliers séparant les strates. Ils créent une interface de deux matériaux rocheux et ces derniers peuvent être soulignés comme de minces dépôts argileux ou schisteux favorisant le glissement.

b- Schistosité

Elle résulte de la réorientation des minéraux constitutifs dans une direction perpendiculaire à celle des contraintes de compression auxquelles le massif a été soumis.

c- Failles (fractures)

Ce sont des surfaces de rupture générées par les effets de cisaillement issus des contraintes de compression (failles inverses ou normales selon l'orientation des contraintes principales) ou par traction. Le déplacement des lèvres de la rupture (le rejet) peut avoir une amplitude nulle ou atteindre plusieurs kilomètres.

Il est évident que la genèse de la faille va dépendre d'état de fracturation des épontes (masses rocheuses de part et d'autre de la fracture). Les plans de faille sont souvent marqués de stries indiquant le sens du mouvement et facilitant un rejeu de la faille dans cette direction.

d- Diaclases

Elles correspondent à une rupture de type fragile. Elles peuvent être des plans liés à la diagenèse et au retrait de la roche pour certains ou d'origine tectonique pour d'autres. Quoiqu'il en soit, dans les roches stratifiées, les diaclases se présentent pratiquement toujours sous la forme de deux familles orthogonales entre elles et perpendiculaires aux plans de stratification. Les diaclases découpent ainsi des éléments parallélépipédiques facilitant les chutes de blocs.

e- Plis

Les plis sont le résultat de la flexion d'une strate rocheuse sous l'effet d'une force tectonique ou d'un mouvement [9].

Chapitre II. Etude bibliographique

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II.1.2.3. Propriétés géométriques des discontinuités

Les principales caractéristiques des discontinuités dans un massif rocheux sont : a- Orientation d'une discontinuité

Elle est définie par sa direction et son angle de pendage qui sont mesurés à l'aide d'une boussole géologique. La direction de pendage est la droite d'intersection du plan avec un plan horizontal. On caractérise cette direction par son azimut, c'est-à-dire l'angle qu'elle fait avec la direction du nord. Elle est toujours perpendiculaire à la direction d'un plan et elle est mesurée en degrés (°). Tandis que le pendage est l'angle que forme la ligne de plus grande pente avec l'horizontale [9].

Figure II.2. Représentation de la direction et du pendage d'un plan

b- Espacement des joints

C'est la distance perpendiculaire entre les joints de façon à obtenir le véritable écart entre les plans. On mesure souvent l'espacement apparent et on mesure l'espacement des joints qui varie selon les différentes faces et directions de mesures. Cet espacement contrôle la taille des blocs individuels et le mode de rupture et l'écoulement [9].

Chapitre II. Etude bibliographique

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Figure II.3. Mesure de l'espacement

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Tableau II.1. Description de l'espacement des discontinuités [9].

Espacement des discontinuités (m)

Description

<0.02

Espacement extrêmement étroit

0.02-0.06

Espacement très étroit

0.06-0.2

Espacement étroit

0.2-0.6

Espacement modéré

0.6-2

Espacement large

2-6

Espacement très large

>6

Espacement extrêmement large

c- Fréquence des discontinuités (ë)

Elle est déterminée par comptage sur le terrain, par exemple en mesurant l'espacement des discontinuités le long d'une ou de plusieurs lignes tracées perpendiculairement à leur direction ou selon des lignes traversant au mieux (statistiquement) les différentes familles de joints [10].

Si, le long de la ligne du levé, N est le nombre de discontinuités et L la longueur du levé, la fréquence (X) des discontinuités vaut X = N/L et l'espacement moyen (x) vaut x = L/N. On déduit que la fréquence est simplement l'inverse de l'espacement moyen des discontinuités. La fréquence et l'espacement moyen dépendent de l'orientation de la ligne de levé par rapport à celle des discontinuités [10].

d-

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Figure II.4. Mesure de la fréquence des discontinuités

28

Rugosité

Elle correspond à la forme de la surface de discontinuité d'un ensemble individuel à petite échelle. Elle doit être évaluée sur la base des critères visuel et sensoriel. Un coefficient de rugosité du joint (JRC) peut être adapté : il va de 0, pour une surface plane et lisse (Fig.II.5b), à 20, pour une surface très rugueuse (Fig.II.5a).

Figure II.5. Réseau de fracture, zoom sur la rugosité d'une fracture (a) et une fracture

linéarisée (b)

e- Persistance

La persistance est l'extension spatiale où la longueur d'une discontinuité peut être directement mesurée en observant les longueurs des traces des discontinuités sur les affleurements [8].

Figure.II.6. Persistance de différents ensembles de fractures

(a) : Deux ensembles de diaclases persistants avec persistance élevée ;

(b) : Un ensemble de diaclases avec persistance élevée + un ensemble de diaclases discontinues avec persistance moyenne ;

(c) : Deux ensembles de diaclases discontinus avec persistance moyenne ;

(d) : Deux ensembles de diaclases discontinus avec faible persistance.

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f- Ouverture et matériaux du remplissage

29

Il est très rare que les deux surfaces d'une discontinuité soient en contact, généralement il existe un espace entre elles appelé ouverture qu'elle soit remplie d'air, d'eau (joint ouvert) ou avec des matériaux de remplissage [8].

En général, les propriétés du matériel de remplissage affectent la résistance aux cisaillements, la déformabilité et la perméabilité des discontinuités. On peut distinguer :

Ø Matériaux tendres : qui peuvent être rayés à l'ongle ou essuyés à la main (argile, sable) ;

Ø Matériaux durs : qui ne peuvent être rayés à l'ongle (minéraux comme la calcite, le quartz, etc.).

Figure II.7. Fissure ouverte et remplie II.1.2.3. Caractéristiques mécaniques des discontinuités

Ce sont des facteurs prépondérants pour la stabilité du massif. Le comportement

mécanique des discontinuités peut être considéré comme le critère de rupture de Coulomb.

Celui-ci relie la résistance au cisaillement "r", à la contrainte normale "0n", par la relation :

r = c +0n tanp (II.1)

"ö" est l'angle de frottement interne ;

"c" est la cohésion.

(a)

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Figure II.8. Essais de cisaillement sur "joint" rocheux

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Essai de cisaillement de la discontinuité ;

(b) courbe du déplacement de cisaillement par rapport à la contrainte de cisaillement ;

(c) Courbe de Mohr de la force maximale ;

(d) Diagramme de Mohr de la force maximale et résiduelle.

Les paramètres « c » et « ö » déterminent par un examen morphologique détaillé des discontinuités (rugosité, remplissage, etc.) et par des essais de cisaillement ou autres [8].

II.2. Méthodes de classification des roches pour l'étude des instabilités

Le but de la classification des roches est d'avoir des informations sur les propriétés globales des massifs rocheux afin d'avoir des valeurs représentatives constituant une base rationnelle aidant l'ingénieur à la décision.

L'expérience accumulée sur les problèmes de stabilité des talus anthropiques a permis l'élaboration d'une méthodologie cohérente pour la prévision des ruptures et le choix de mesures confortatives adaptées.

Le premier indice proposé dans ce sens s'appelle le RQD (Rock Quality Designation) par Deere et al., (1988). L'indice RQD permet de quantifier simplement l'état de fracturation de la roche. RQD a étéì défini par le pourcentage de la longueur cumulée des éléments de carottes de longueur unitaire supérieure ou égale à 10 cm par rapport à la longueur de la passe forée.

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Le RQD dépend des caractéristiques et des conditions du forage. RQD est indépendant de la direction du forage et peut-être effectivement considéré comme un indice global de qualité du massif rocheux [11].

Le système de classification le plus connu est le RMR (Rock Mass Rating) proposé par Bieniawski (1989) est basé sur l'évaluation de 6 paramètres qualitatifs ou quantitatifs qui sont additionnés : la résistance à la compression simple de la roche ; la qualité du massif rocheux avec le RQD ; l'espacement des discontinuités ; les conditions hydrauliques du massif rocheux et l'orientation des discontinuités par rapport aux directions représentatives du problème traité est prise en compte dans l'un de ces paramètres.

Le Q-Système (Tunneling Quality Index) développé par Barton et al. (1974). L'indice Q a étéì mis au point à l'origine pour les tunnels Barton (1973), Barton & Choubey (1977). Le Q-système tient compte des orientations des discontinuités uniquement par le nombre de famille existantes. Ceci est insuffisant pour analyser des fractures. Elle n'est pas aussi fiable car elle utilise pour représenter la qualité du terrain par un seul nombre Q.

La méthode SMR (Slope Mass Rating) proposée par Romana (1985, 1991) est une méthode quantitative qui a étéì développée pour l'étude de la stabilité de versant excavé (l'état du talus rocheux), elle est basé sur le calcul du RMR, auquel est ajouté un produit de facteurs dépendant de l'orientation des discontinuités et du talus (la direction des discontinuités, le pendage des discontinuités, la relation entre la pente du talus et le pendage des discontinuités, et la méthode d'excavation).

La méthode de Hoek-Brown n'est pas à proprement parler un système de classification Hoek & Bray (2004), Wyllie et al. (2004), Hoek (1998), et Hoek & Karzulovic (2000). Elle se base sur la prise en compte d'un certain nombre de caractéristiques du massif rocheux pour en déduire les paramètres mécaniques globaux, angle de frottement interne et cohésion du massif rocheux. Ces paramètres seront ensuite utilisés dans des méthodes de calcul de stabilité de type de celles employées en mécanique de massifs. La détermination ces paramètres se basent sur certaines caractéristiques du matériau rocheux et la détermination de l'état de fracturation du massif qui est GSI (Geological Strength Index).

II.3. Instabilité des massifs rocheux

Un mouvement de terrain est un déplacement plus au moins brutal du sol ou du sous-sol, sous l'effet d'influence naturelle (agent d'érosion, pesanteur, séisme...etc.) ou anthropique (exploitation, déboisement, terrassement...etc.). Ce phénomène comprend diverses manifestations : lentes ou rapides, en fonction des mécanismes initiateurs, des matériaux considérés et de leur structure [12].

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Nous distinguons deux grandes familles d'instabilités :

II.3.1. Mouvements rapides II.3.1.1. Ecroulements

Ce sont des chutes soudaines de masses rocheuses qui se détachent d'une paroi en se désorganisant. Ils sont représentés par l'effondrement d'un pan de falaise verticale pour venir former, au pied du versant, des nappes de matériaux grossiers qui peuvent s'étendre sur plusieurs kilomètres. Ils se produisent pour des configurations géologiques particulières : fissures parallèles à la surface libre ou présence d'un banc érodable sous une couche résistante...etc [13].

Figure II.9. Deux types d'écroulement : a) par rupture d'un plan de falaise ; b) à la suite d'un

glissement plan

II.3.1.2. Coulées

Elles se produisent à partir d'un matériau meuble, momentanément saturé en eau, prenant alors une consistance plus ou moins visqueuse, parfois proche de la fluidité. On distingue plusieurs types de coulées tels que :

Ø Coulées boueuses (incluant coulée de blocs, de terre, de boue, lave torrentielle et l'avalanche de débris). Ils se produisent surtout en montagne [14].

Figure II.10. Coulées boueuses

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II.3.2. Mouvements lents II.3.2.1. Fluage

Il correspond à des mouvements lents, dus à des sollicitations proches de la rupture (domaine plastique). Dans l'exemple de la figure suivante ou le banc de marne flue sous le poids de la falaise calcaire. Ceci peut provoquer une fissuration du banc calcaire peu déformable et un risque d'écroulement de la falaise [14].

Figure II.11. Modèle représentatif du phénomène de fluage II.3.2.2. Glissements

Ils se produisent lorsque le massif rocheux est affecté d'un grand nombre de discontinuités. Ils sont caractérisés par une translation latérale d'une masse de matériaux au niveau d'une surface de rupture nettement individualisée et se produisent généralement dans des matériaux faiblement cohérents (marnes, argiles...).

a- Types de glissement de terrain

Ø Glissement circulaire

Le terrain glisse le long d'une surface concave ayant la forme d'une cuillère. En générale la surface de glissement plonge presque verticalement dans la niche d'arrachement. Nous distinguons le glissement rotationnel simple et complexe (composé) (Fig.II.12ab) [15].

· Glissement circulaire simple

La surface de rupture a une forme simple et peut être assimilée à un cercle, d'où le nom de glissement circulaire.

Il est caractérisé par des ravinements et des arrachements importants des masses rocheuses. Dans un tel glissement nous distinguons (Fig.II.12a) :

ü

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34

Des fissures de traction et un escarpement au sommet correspondant au départ de la surface de glissement ;

ü Un bourrelet formé par des matières glissées à la base.


· Glissement circulaire complexe

Il s'agit de glissements multiples emboîtés les uns dans les autres dus souvent à la suppression de la butée provoquée par le glissement précédent, ce qui entraîne des glissements successifs remontant vers l'amont. Il est formé de plusieurs petits décrochements et de ravinements (Fig.II.12b).

Ø Glissements plans

Il se produit suivant un plan au niveau d'une surface de discontinuité géologique (zone entre deux matériaux de nature différente, failles, joints de stratification...etc.) (Fig.II.12cd).

La ligne de rupture suit une couche mince de mauvaise caractéristiques mécaniques sur laquelle s'exerce souvent l'action de l'eau. Une telle couche est appelée « couche savon » [16].

Ø Glissement circulaire de coin (dièdre)

Étant formé par deux plans de discontinuités (Fig.II.12e) dont l'orientation permet le glissement du bloc vers la surface libre.

II.3.2.3. Basculement (Toppling)

C'est un glissement bien marqué des bancs rocheux provoquant une sorte de fauchage de tête de bancs (Fig.II.12ab). Il ne se produit que dans des conditions spécifiques de pendage des bancs (ils doivent être assez redressés), de pente du talus rocheux (assez raide) et d'orientation relative (la stratification et le talus doivent avoir des directions voisines). Il se produit par décollement des plaques et leur basculement [16].

Chapitre II. Etude bibliographique

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Figure II.12. Différents types de glissements

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II.3.3. Facteurs influant sur la stabilité des talus

L'analyse des processus de déformation dans les mines à ciel ouvert doit tenir compte de l'influence commune des facteurs naturels et techniques.

II.3.3.1. Influence des facteurs naturels d'exploitation sur la stabilité

Les facteurs naturels sont subdivisés en trois groupes : a- Facteurs géographiques et climatiques

Ils sont représentés par le relief du site, le régime des précipitations, le régime des températures et les conditions spécifiques du gel-dégel.

b- Chapitre II. Etude bibliographique

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Facteurs géologiques

Ce sont la lithologie du massif, les conditions tectoniques, les spécificités structurales et texturales des roches et du massif et propriétés mécaniques des roches.

c- Facteurs hydrogéologiques

Ils sont représentés par les eaux superficielles qui traversent le territoire de l'exploitation ou se situent à proximité, eaux souterraines dans le massif, présence d'eau dans les contacts entre les roches ou dans les discontinuités tectoniques [17].

II.3.3.2. Influence des facteurs techniques d'exploitation sur la stabilité

Parmi les facteurs techniques il existe la géométrie de la mine et des stériles, les angles de talus de la mine et des stériles, la méthode d'excavation et de l'abattage de la roche, la structure de la mécanisation des travaux, la présence à proximité de la mine d'excavations souterraines et les méthodes et les paramètres de pompage.

D'un point de vue général, les massifs rocheux peuvent être considérés à la fois comme des objets géologiques et des objets mécaniques. L'étude de la stabilité des massifs rocheux nécessite d'avoir des connaissances relatives à la géologie structurale et à la mécanique des roches.

Sur le plan géologique, il existe une grande diversité des massifs rocheux en fonction

de :

y' La nature de la matrice rocheuse et ses caractéristiques pétrographiques et

mécaniques ;

y' Les discontinuités à toutes les échelles et de tous types, affectant le massif ;

y' La variabilité dans l'espace du couple matrice rocheuse/discontinuités.

a- Influence de la hauteur du gradin

La hauteur de gradins influe considérablement sur la valeur du coefficient de sécurité et donc sur la stabilité des talus. Plus la hauteur de gradins est grande, plus son angle de pente sera faible [14].

b- Influence de la géométrie

La concavité ou la convexité des bords de talus a une influence sur la valeur réelle du coefficient de sécurité. Dans le cas où le bord de la fosse est concave, la valeur de Fs est sous-estimé. Dans le cas contraire (bord convexe), elle est surestimée par rapport à la réalité [14].

II.4. Principe de l'évaluation de la stabilité

Selon la forme de la surface de glissement adoptée, l'évaluation de l'état de stabilité se réalise par des méthodes de calcul développées par les chercheurs pour estimer l'état d'équilibre du versant en se basant sur la valeur d'un coefficient de sécurité (FS).

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L'application de ce coefficient à pour raison de se tenir éloigner de la rupture, autrement dit, il donne pour le talus une marge de sécurité qui le sépare de la déformation.

En se référant aux valeurs du coefficient de sécurité, le tableau 1 présente l l'état de stabilité du talus.

Tableau II.2. Équilibre des talus en fonction des valeurs théoriques du coefficient de sécurité [18].

Facteur de sécurité (Fs)

Etat de l'ouvrage

Fs< 1

Danger

Fs = 1

Stabilité limite

1= Fs = 1.25

Sécurité contestable

1.25 = Fs = 1.40

Sécurité satisfaisante pour les ouvrages
peu importants mais par contre c'est une
sécurité contestable pour les talus des
carrières à ciel ouvert.

Fs > 1.4

Sécurité satisfaisante

II.4.1. Moyens de contrôle et de surveillance de la stabilité

L'observation constitue souvent une étape préparatoire visant à confirmer la réalité d'un risque à prendre en compte à l'échelle de temps habituelle. Elle n'implique donc pas de notion de périodicité régulière ou prédéfinie. Elle est dictée par les conditions particulières du site : données géologiques, état d'évolution, niveau d'activité probable, environnement et activité de risque [19].

Le suivi ou le contrôle consiste en l'examen du site et le recueil de données qualitatives et quantitatives caractérisant son évolution.

Dans le cadre de la stabilité des pentes, les méthodes de surveillance se différencient par le domaine d'application, c'est-à-dire par les différentes grandeurs physiques que les techniques de mesure sont capables de relever et de surveiller, ainsi que par la gamme des instruments utilisés et la procédure spécifique. Quelques méthodes mettent en jeu plusieurs types d'instruments avec un principe de fonctionnement similaire qui peuvent relever les grandeurs physiques dans des contextes différents [19].

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Selon le projet coordonné par Rouiller en 2006, il existe actuellement plusieurs moyens et méthodes pour la surveillance des versants instables, nous citons :

Ø Les observations de surface (topographie) ;

Ø Le contrôle de l'eau (piézomètres) ;

Ø Les mesures de mouvements de terrains (Fissuromètres, inclinomètres, exten somètres) ;

Ø Les moyens de traitement et de renforcement (drainage, câblage).

II.4.2. Méthodes de confortement des glissements

Selon Durville, les méthodes utilisées pour stabiliser un versant en mouvement sont : II.4.2.1. Terrassements

Les conditions de stabilité étant directement liées à la pente du terrain, le terrassement reste le moyen d'action le plus naturel. Nous distinguons trois groupes de méthodes de stabilisation par terrassement :

- Les actions sur l'équilibre des masses : allègement en tête, remblai en pied ;

- Les actions sur la géométrie de la pente : purge et reprofilage ; - Les substitutions partielles ou totales de la masse instable [20]. a- Remblai de pied

Figure II.13. Butée de pied

38

Le chargement en pied d'un glissement est une technique souvent utilisée et généralement efficace. L'ouvrage, appelé également banquette, berme ou butée, agit par contrebalancement des forces motrices (Fig.II.13). Étant donnée son poids, l'ouvrage de butée ne doit pas déclencher d'autres glissements [15].

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b- Allègement en tête

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L'allègement en tête de glissement consiste à terrasser dans la partie supérieure (Fig. II.14). Il en résulte une diminution du poids moteur et par conséquent une augmentation du coefficient de sécurité.

La méthode de dimensionnement consiste en un calcul de stabilité le long de la surface de rupture déclarée en prenant en compte la modification de la géométrie en tête. Nous pouvons également substituer le matériau terrassé par un matériau léger (polystyrène, matériau à structure alvéolaire...etc.) [15].

Figure II.14. Allégement en tête

c- Reprofilage

Les conditions de stabilité d'un talus étant directement liées à sa pente, on peut assez simplement augmenter la sécurité par retalutage du terrain naturel (Fig.II.15). Dans ce sens, le procédé s'apparente à l'allègement en tête, il consiste en un adoucissement de la pente moyenne.

Ce type de traitement est particulièrement bien adapté aux talus de déblais et il est de pratique courante. Notons que l'exécution du reprofilage à l'avantage d'améliorer la stabilité par rapport à une pente unique et de créer des voies d'accès pour l'entretien ou des travaux complémentaires. L'adoucissement de la pente est généralement mal adapté aux versants naturels instables car il met en jeu des volumes très importants [15].

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Figure II.15. Reprofilage

40

d- Purge

Les techniques de terrassement s'accompagnent fréquemment de purges du matériau déplacé par le glissement (fig.II.16). Cette solution est généralement limitée aux glissements de taille modeste. Dans certains cas, ya une possibilité de purger l'ensemble du matériau glissé à condition que la surface mise à nu soit stable [15].

Figure II.16. Purge

II.4.2.2. Dispositifs de drainage

Dans la plupart des cas de glissement, l'eau joue un rôle moteur déterminant. Aussi les techniques de drainage sont utilisées couramment qui ont pour but la réduction des pressions interstitielles au niveau de la surface de rupture. C'est donc en termes de diminution de pression interstitielle qu'il faut évaluer l'efficacité d'un dispositif de drainage [21].

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41

Les différentes techniques pouvant être mises en oeuvre pour atteindre cet objectif relèvent de deux options fondamentales :

Ø Éviter l'alimentation en eau du site ;

Ø Expulser l'eau présente dans le massif instable.

II.5. Méthodes d'analyse de la stabilité

Le calcul de la stabilité peut être effectué dans deux circonstances bien distinctes : avant ou après le déclenchement du mouvement. Dans le premier cas, le versant est apparemment stable, l'objectif du calcul de stabilité est de définir une surface de glissement qui aurait le plus de chance d'apparaître. Autrement dit, le calcul de stabilité permet à la fois d'apprécier la marge de sécurité du versant vis-à-vis de la rupture, de définir dans le site la zone la plus menacée par l'instabilité et d'examiner l'influence de certains travaux (terrassements, constructions...etc.) sur la marge de sécurité qui a été définie pour le versant vierge.

Cette étape de calcul apparaît donc très importante car elle permet de choisir les paramètres nécessaires pour l'ouvrage, afin de garantir la stabilité de l'ensemble (ouvrage et site).

Contrairement au premier cas et lorsque le mouvement est déjà apparu sur le versant, le calcul de la stabilité s'effectue pour apprécier la marge de sécurité qui sépare l'état actuel du site de l'état d'équilibre. Dans ce deuxième cas, les valeurs des paramètres nécessaires à introduire dans le calcul sont en principe données par les investigations déjà exécutées sur site, ce sont des valeurs réelles telles que : La géométrie de la surface du glissement, les caractéristiques géotechniques du massif et de la surface de glissement...etc. Dans ce cas, le calcul de stabilité présente aussi un grand intérêt, car il permet de repérer les causes de l'apparition du mouvement et de définir les dispositifs confortatifs nécessaires pour limiter le risque.

Les méthodes de calcul de stabilité des terrains sont basées sur la constatation suivante :

lorsqu'il y a glissement de terrain, il y a séparation d'une masse du sol du reste du massif et son glissement se fait suivant une surface de rupture. Ayant défini une surface de rupture « S », nous étudions la stabilité de la masse (1) mobile par rapport au massif (2) qui est fixe [14].

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Figure II.17. Description de la surface de rupture

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II.5.1. Méthodes basées sur l'équilibre limite (méthode des tranches)

La méthode des tranches est une méthode suédoise introduite par Petterson en 1916. Elle consiste à diviser un volume instable en un certain nombre de tranches limitées par des plans verticaux et à étudier l'équilibre de chaque tranche indépendamment sur la ligne de rupture sous l'action des forces et des moments qui la sollicitent.

Il existe plusieurs méthodes des tranches, les plus utilisées sont les suivantes : II.5.1.1. Méthode des tranches de Fellenius

C'est la méthode la plus simple pour l'analyse de stabilité des talus. Considérons un talus constitué d'un certain nombre de couches de caractéristiques différentes ; Ci,öi et ãi.

Fellenius suppose que la ligne de glissement est circulaire et vérifie la stabilité de ce talus vis-à-vis du risque de glissement par le calcul de leur coefficient de sécurité.

Le découpage des couches se fait de telle façon que l'intersection du cercle de glissement et les limites des couches (points G et H) correspondent à une limite entre deux tranches. (fig.II.18) [22].

Figure II.18. Découpage en tranches d'un talus (Fellenius 1927)

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Figure II.19. Forces agissantes sur la tranche

Selon la figure II.19, les forces agissant sur une tranche sont les suivantes :

- Le poids W ;

- La réaction Rn du milieu sous-jacent sur l'arc AB ;

- Les réactions sur les faces verticales AD et BC décomposées en réactions horizontales

lin et lin+1et en réactions verticales Vn et Vn+ 1. Ce sont les forces inter-tranches ;

- Les pressions hydrauliques.

Par rapport au centre O du cercle de glissement, nous trouvons :

- Le moment moteur, comme celui du poids des terres W, de l'eau interstitielle et des surcharges éventuelles, qui tendent à provoquer le glissement ;

- Les moments résistants, comme ceux des réactions s'opposant globalement au

glissement de la tranche : moment de Rn, lin, lin+1, Vn et Vn+ 1. Le coefficient de sécurité est donné par le rapport :

F = (II.2)

En considérant la somme des moments sur tout l'arc EF, (Fig. II.19) nous constatons que la somme des moments des forces inter-tranches est nulle. En 1921, Fellenius a fait une hypothèse qui simplifie considérablement les calculs, à savoir que la seule force agissant sur l'arc AB est le poids W, qui est décomposé en deux forces, l'une normale à AB (Nn) et l'autre tangentielle (Tn).

Dans ces conditions, le moment résistant maximal est fourni par la valeur maximale que peut prendre la composante tangentielle de Rn, d'après la loi de coulomb, elle s'écrit :

(Rn)t ci * AB + Nn * tanöi (II.3)

La somme des moments pour toutes les tranches est :

(II.4)

m: Nombre total de tranches ;

Ci et öi : Respectivement, la cohésion et l'angle de frottement de la couche dans laquelle est situé AB.

L'expression du coefficient de sécurité Fs se réduit à :

Fs = (II.5)

Dans le cas de l'existence de la nappe et en remplaçant AB, Nn et Tn dans la formule (II.5), le coefficient Fs est donné par :

Fs = (II.6)

Avec :

u = Zw * ?w ;

u : Pression interstitielle (kPa) ;

Zw: Hauteur d'eau (m);

?w: Poids volumique de l'eau (kN/m3).

II.5.1.2. Méthode des tranches de Bishop

En 1954, Bishop a apporté une amélioration à la méthode de Fellenius et ceci en considérant que pour toute tranche étudiée, Vn - Vn+1 = 0 ce qui permet de considérer les efforts inter-tranches horizontaux uniquement.

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Le coefficient de sécurité (Fs) s'exprime comme suit :

45

Fs = ( ) . (II.7)

Le Fs est calculé par itérations successives :

- La première itération est faite en adoptant la valeur de Fs obtenue par la méthode de Fellenius ;

- La méthode simplifiée de Bishop est généralement utilisée avec traitement par ordinateur.

Nous avons su comment calculer le coefficient de sécurité (Fs) pour un cercle donné à priori. Pour connaître Fs réel d'un talus, il faut définir le cercle donnant la valeur minimale de Fs. C'est en effet, le long de cette surface de glissement que la rupture se produira.

II.6. Présentation du logiciel Géoslope / Géostudio 2018 II.6.1. Généralité

GEOSTUDIO 2018 est un logiciel de calcul géotechnique permet de traiter les différents problèmes du sol comme le glissement des terrains, le tassement, la consolidation, les infiltrations des eaux dans le corps de la digue d'un barrage et d'autres problèmes liés à la géotechnique.

Plusieurs programmes sont intégrés dans la fenêtre générale du logiciel, à s'avoir :

- SLOPE/W : Permet de calculer le coefficient de sécurité d'un talus naturel ou artificiel par les méthodes d'analyses classiques...

- SEEP/W : Permet de calculer les infiltrations des eaux (Par la méthode des éléments finis).

- SIGMA/W : Permet d'analyser les problèmes de la relation contraintes / déformations (Par la méthode des éléments finis).

- QUAKE/W : Permet de définir le comportement d'un terrain sous l'effet d'un séisme (Par la méthode des éléments finis).

- TEMP/W : Permet d'analyser les problèmes géothermiques du sol (Par la méthode des éléments finis) ... et d'autres logiciels.

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Figure II.20. Présentation du logiciel Géoslope Géostudio 2018

Le programme de calcul SLOPE est un programme d'analyse de la stabilité des pentes, basée sur la théorie d'équilibre limite qui consistes à respecter les deux règles de la stabilité statique, c'est-à-dire il faut satisfaire les conditions d'équilibres des moments et d'équilibre des forces.

Cette analyse consiste à calculer un facteur de sécurité en visualisant les résultats graphiques du volume instable correspondant.

Les méthodes de calcul du facteur de sécurité intégrées dans SLOPE sont la méthode de Fellinius, de Morgenstern-price, de Janbu et celle de Bishop ....

Elles permettent de calculer un coefficient de sécurité vis-à-vis d'un type de rupture bien défini. Le modèle géométrique est subdivisé en tranches verticales en 2D. Il exécute plusieurs méthodes de recherches automatiques du centre de rotation de la surface de glissement potentiel jusqu'à atteindre le plus faible coefficient de sécurité.

II.6.2. Fonctionnement du logiciel

Le présent logiciel comme tous les autres programmes de calcul, sert à fournir des résultats issus d'un nombre défini des paramètres, donc il est nécessaire de suivre les étapes suivantes pour l'achèvement de l'opération de calcul :

Ø

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Figure II.21. Menus disponibles sur logiciel SLOPE/W

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Fichier : Ouvre et enregistre les fichiers, les importations des photos et imprime le dessin ;

Ø Edition : permet de copier le dessin dans la Presse-papiers du Windows ;

Ø Définir : définir les paramètres de la grille, le zoom, les axes et de la page.

Figure II.22. Fenêtre de définition des unités

Ø Afficher (aperçu) : Options d'affichage des contrôles, des informations des sols et des points, et d'affiche les forces inter-tranche sur un schéma corporel de chaque tranche et le polygone force.

Ø

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Figure II.23. Fenêtre d'affichage des informations sur la tranche

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Entrer : Permet d'introduire automatiquement à l'aide des tableaux les paramètres géométriques de la pente (coordonnées et couches), les caractéristiques physiques et mécaniques des déférentes couches constituant le talus, des conditions complémentaires nécessaires pour le calcul, le niveau de la nappe, de sélectionner les déférentes méthodes de calcul, les surcharges, l'effort sismique confortements.

Ø

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Figure II.24. Fenêtre d'insérer les caractéristiques mécaniques des déférentes couches

49

Tracer (dessin) : permet d'introduire manuellement les paramètres géométriques de la pente (coordonnées et couches), des conditions complémentaires nécessaires pour le calcul, le niveau de la nappe, les surcharges et les confortements.

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Conclusion

La spécificité du risque que représentent les glissements d'un versant est liée à la diversité des paramètres qui le définissent : la géologie, la géotechnique, la géométrie et l'hydrogéologie. Le risque pourra être de divers ordres (écroulement...etc.).

L'évaluation de la stabilité d'un versant peut se faire par diverses méthodes afin de définir un facteur de sécurité pour apprécier la marge de sécurité du versant vis-à-vis de la rupture et d'identifier la zone instable. De plus des techniques de confortements des glissements sont très nombreuses, elles doivent être adaptées aux conditions du site.

Les discontinuités représentent une caractéristique intrinsèque des massifs rocheux. Le comportement mécanique d'un massif rocheux est influencé par la géométrie et les caractéristiques mécaniques des discontinuités plutôt que par les caractéristiques propres de la matrice rocheuse.

Les discontinuités sont caractérisées par une conductivitéì hydraulique par conséquent elles influent sur les caractéristiques mécaniques des massifs rocheux d'oùÌ la déstabilisation de ce dernier. Etant donné l'importance de la présence de discontinuités sur les caractéristiques mécaniques des massifs rocheux et afin de pouvoir quantifier cet effet, nous avons besoin de connaitre les caractéristiques géométriques des discontinuités et leurs caractéristiques mécaniques.

Le choix d'une méthode d'exploitation à ciel ouvert dépend généralement des caractéristiques des terrains et de la sécuritéì du travail. L'étude de ses caractéristiques concernant les conditions géologiques, hydrogéologiques et les paramètres d'exploitation ont permis d'obtenir une image aussi complète que possible sur les caractéristiques des massifs rocheux traversés afin d'évaluer leurs stabilitéì.

Chapitre III

Etude de la stabilité du flanc

Nord-Ouest de Kef-Essnoun

2020/2021

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

52

Introduction

Dans ce chapitre, nous présentons une étude de la stabilité actuelle du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun et les mesures préventives d'un éventuel risque d'instabilité est représentée par un facteur de sécurité déterminé par des méthodes analytiques d'équilibre limite (Fellenius et Bishop) et numérique utilisant le modèle GEO-SLOPE.

III.1. Caractéristiques physico-mécaniques

L'analyse quantitative de la stabilité conduit en premier lieu à déterminer les paramètres physico-mécaniques relatifs à la roche intacte du massif. Dans notre cas d'étude, les paramètres utilisés ont été relevés à la base des données disponibles et communiquées par l'entreprise, qui ont été déterminées par le laboratoire SGS Canada 2016 [23].

Les propriétés physico-mécaniques du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun sont présentées dans le tableau ci-dessous :

Tableau III.1. Propriétés physico-mécaniques du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

Propriétés

Unités

Formations rocheuses

Calcaire
Yprésien-

Lutétien

Phosphate

Marnes

Calcaire Danio-Montien

Résistance à
la
compression
(Rc)

MPa

34,1

10,2

21,6

34,1

Masse
volumique
(ñ)

KN/m3

19,61

21,7

20,2

21,57

Cohésion (C)

KN/m2

1400

2400

0

1400

Angle de
frottement
interne (ö)

(°)

23

30

15

23

Coefficient
de poisson

(?)

/

0,21

0,24

0,14

0,21

2020/2021

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

III.2. Etude Analytique

III.2.1. Calcul du facteur de sécurité en fonction du changement de l'angle du talus (á)

Un changement de l'angle de talus (á) de 600 à 800 avec un pas de 100 est effectué, les autres paramètres restent invariables.

III.2.1.1. 1er cas á = 600

Les résultats obtenus sont reportés dans la figure III.1 et le tableau III.2.

53

Figure III.1. Schéma de calcul du facteur de sécurité Tableau III.2. Calculs obtenus pour le 1er cas : á = 600

Tranches

bi
(m)

hi
(m)

Ali
(m)

ái
(m)

Wi
(tf)

Ni
(tf)

Ti
(tf)

Fs(f)

Fs(B)

1

2,8

2,2

2,87

13

136,13

132,64

30,62

4,99

4,65

2

3

6,2

3,13

17

411,06

393,09

120,18

1,51

3

3

10

3,23

22

663

614,72

248,36

0,75

4

3

10,8

3,49

31

716,04

613,76

368,78

0,58

5

3

8

3,97

41

530,4

400,29

347,97

0,51

6

2,8

3,6

4,88

55

222,768

127,77

182,48

0,83

2020/2021

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

54

III.2.1.2. 2ème cas á = 700

Les résultats obtenus sont reportés dans la figure III.2 et le tableau III.3.

Figure III.2. Schéma de calcul du facteur de sécurité

Tableau III.3. Calculs obtenus pour le 2ème cas : á = 700

Tranches

b=
(m)

hi
(m)

Al=
(m)

á=
(m)

W=
(tf)

N=
(tf)

T=
(tf)

Fs(f)

Fs(B)

1

3

3,6

3,07

13

238,68

232,56

53,68

4,31

3,35

2

2

9

2,15

22

397,8

368,83

149,01

0,95

3

2

12,2

2,26

28

539,24

476,12

253,15

0,61

4

2

11

2,44

35

486,2

398,27

278,87

0,54

5

3

8,4

4,17

44

556,92

400,61

386,86

0,53

6

3

4

4,98

53

265,2

159,2

211,79

0,86

2020/2021

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

55

III.2.1.3. 3ème cas á = 800

Les résultats obtenus sont reportés dans la figure III.3 et le tableau III.4.

Figure III.3. Schéma de calcul du facteur de sécurité Tableau III.4. Calculs obtenus pour le 3ème cas : á = 800

Tranches

bi
(m)

hi
(m)

Ali
(m)

ái
(m)

Wi
(tf)

Ni
(tf)

Ti
(tf)

Fs(F)

Fs(B)

1

2

4,8

2,08

16

212,16

203,94

58,47

3,85

2,39

2

2

13,4

2,24

27

592,28

527,72

268,88

0,67

3

2

12

2,41

34

530,4

439,72

296,59

0,58

4

2

10

2,61

40

442

338,59

284,11

0,56

5

2

7,8

2,93

47

344,76

235,12

252,14

0,61

6

2,8

3,8

5,00

56

235,14

131,49

194,94

1,03

2020/2021

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

56

Tableau III.5. Facteurs de sécurité obtenus pour tous les cas

á (°)

60

70

80

Fs(F)

4,99

4,31

3,85

Fs(B)

4,65

3,35

2,39

6 5 4 3 2 1 0

 
 
 
 

Facteur de sécurité selon la

méthode de Fellenius

Facteur de sécurité selon la

méthode de bishop

 
 
 

60 70 80

Angles des talus des gradins ( )

Figure III.4. Variation du facteur de sécurité en fonction de l'angle du talus des gradins pour le phosphate (D'après Fellenius et Bishop)

III.2.2. Calcul des facteurs de sécurité en fonction du changement de la hauteur du gradin

Un changement de la hauteur du gradin de 15 m à 20 m, les autres paramètres restent invariables.

2020/2021

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

57

III.2.2.1. 1er cas Hg = 15 m

Les résultats obtenus sont reportés dans la figure III.5 et le tableau III.6.

Figure III.5. Schéma de calcul du facteur de sécurité Tableau III.6. Calculs obtenus pour le 1er cas : Hg = 15 m

Tranches

b=
(m)

hi
(m)

Äl=
(m)

á=
(m)

W=
(tf)

N=
(tf)

T=
(tf)

Fs(f)

Fs(B)

1

3

3,6

3,07

13

238,68

232,56

53,68

4,31

3,35

2

2

9

2,15

22

397,8

368,83

149,01

0,95

3

2

12,2

2,26

28

539,24

476,12

253,15

0,61

4

2

11

2,44

35

486,2

398,27

278,87

0,54

5

3

8,4

4,17

44

556,92

400,61

386,86

0,53

6

3

4

4,98

53

265,2

159,2

211,79

0,86

2020/2021

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

58

III.2.2.2. 2ème cas Hg = 17 m

Les résultats obtenus sont reportés dans la figure III.6 et le tableau III.7.

Figure III.6. Schéma de calcul du facteur de sécurité Tableau III.7. Calculs obtenus pour le 2ème cas : Hg = 17 m

Tranches

bi
(m)

hi
(m)

Äli
(m)

ái
(m)

Wi
(tf)

Ni
(tf)

Ti
(tf)

Fs(F)

Fs(B)

1

3

3,4

3,13

17

225,42

215,57

65

3,89

2,87

2

3

10,8

3,28

24

716,04

654,13

291,23

0,85

3

2

13,6

2,30

30

601,12

520,58

300,56

0,60

4

3

11,6

3,75

37

769,08

614,21

462,82

0,55

5

3

8,4

4,39

47

556,92

379,81

407,30

0,58

6

2,6

3,6

4,77

57

206,85

112,65

173,47

0,98

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

2020/2021

59

III.2.2.3. 3er cas Hg = 20 m

Les résultats obtenus sont reportés dans la figure III.7 et le tableau III.8.

Figure III.7. Schéma de calcul du facteur de sécurité Tableau III.8. Calculs obtenus pour le 3ème cas : Hg = 15m

Tranches

bi
(m)

hi
(m)

Äli
(m)

ái
(m)

Wi
(tf)

Ni
(tf)

Ti
(tf)

Fs(F)

Fs(B)

1

4

5

4,20

18

442

420,36

136,58

3,45

2,22

2

3

13,2

3,31

25

875,16

793,16

369,85

0,82

3

3

15,8

3,46

30

1047,54

907,19

523,77

0,63

4

4

13,2

5,07

38

1166,88

919,51

718,40

0,56

5

3

8,8

4,57

49

583,44

382,77

440,32

0,60

6

2,4

3,6

4,8

60

190,94

95,47

165,35

1,16

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

2020/2021

60

Tableau III.9. Facteurs de sécurité obtenus pour tous les cas

Hg (m)

15

17

20

Fs(F)

4,31

3,89

3,45

Fs(B)

3,35

2,87

2,22

5

4,5

4

3,5

3

2,5

2

1,5

1

0,5

0

 

Facteur de sécurité selon la

méthode de Fellenius

Facteur de sécurité selon la

méthode de bishop

15 17 20

Hauteurs des gradins (m)

Figure III.8. Variation du facteur de sécurité en fonction de la hauteur du gradin pour le
phosphate (D'après Fellenius et Bishop)

III.2.3. Interprétation des résultats analytiques Les résultats obtenus montrent ce qui suit :

Au niveau de la mine de phosphate de Kef-Essnoun, l'angle du talus des gradins existants varie de 65° à 75°, tandis que la hauteur des gradins varie de 15 m à 17 m.

Les résultats obtenus dans les graphes selon les méthodes analytiques de Fellenius et Bishop, indiquent que les talus des gradins sont stables et ne provoqueraient aucun glissement pour les paramètres adoptés par la mine, à savoir : Hg varie de 15 m jusqu'à 17 m et á varie de 65° jusqu`à 75° degrés.

La variation du coefficient de sécurité Fs en fonction de l'angle du talus (á) et de la hauteur du gradin est une fonction décroissante. Le coefficient de sécurité diminue quand l'angle du talus (á) et la hauteur du gradin augmentent.

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

2020/2021

III.3. Etude Numérique

III.3.1. Disposition stratigraphique des couches du gisement de flanc nord-ouest de la mine de Kef-Essnoun

Figure III.9. Plan topographique actuel de la région de Kef-Essnoun (SOMIPHOS. 2021)

Figure III.10. Profil du site d'étude, coupe (01-01)

61

Le gisement de flanc Nord-Ouest de la mine de Kef-Essnoun est composé de plusieurs couches en alternance. Pour pouvoir réaliser la modélisation selon les logiciels choisis, des coupes ont été réalisées le long du flanc Nord de Kef-Essnoun afin d'avoir les profils, avec les épaisseurs des différents faciès. La figure III.9 montre le plan topographique actuel de la région de Kef-Essnoun. Cette dernière est réalisée par le logiciel AutoCAD.

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

2020/2021

Figure III.11. Profil du site d'étude, coupe (02-02)

Figure III.12. Profil du site d'étude, coupe (03-03)

62

Notre étude sera consacré seulement pour la coupe (01-01), la figure III.10 est réalisée par le logiciel AutoCAD.

III.3.2. Etude de stabilité par le logiciel Géoslope III.3.2.1. Création des modèles

La coupe (01-01) (figure III.10) a été mise dans le logiciel Géoslope pour qu'on puisse commencer le calcul. La figure ci-dessous montre la disposition stratigraphique des couches du gisement de flanc Nord-Ouest de la mine de Kef-Essnoun selon le logiciel Géoslope.

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2020/2021

Figure III.13. Profil du site d'étude, coupe (01-01) (Géoslope)

63

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

2020/2021

64

III.3.2.2. Introduction des caractéristiques physico-mécaniques de chaque couche

Il suffit d'introduire les paramètres mécaniques (c et ö) du massif rocheux et la masse volumique. Chaque coupe doit être déterminée par une couleur et un nom.

Figure III.14. Implémentation des paramètres physiques et mécaniques du massif rocheux

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

2020/2021

65

III.3.2.3. Choix de la surface de glissement

Une surface de glissement circulaire a été choisie pour cette modélisation, avec la technique (méthode) de recherche auto-affine.

Figure III.15. Choix de la surface de glissement

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

2020/2021

66

III.3.2.4. Choix de la méthode de calcul

Les méthodes de calcul choisies sont Fellenius et Bishop .

Figure III.16. Choix des méthodes de calcul

2020/2021

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

67

III.3.2.5. Lancement de calcul

a- Méthode de Bishop

Par cette méthode le facteur de sécurité est Fs = 1,418

Figure III.17. Coefficient de sécurité selon la méthode de Bishop

b- Méthode de Fellenius

Par cette méthode le facteur de sécurité est Fs = 1,463

Figure III.18. Coefficient de sécurité selon la méthode de Fellenius

Chapitre III Etude de la stabilité du flanc Nord-Ouest de Kef-Essnoun

2020/2021

68

III.3.2.6. Interprétation des résultats numériques

Les résultats obtenus montrent ce qui suit :

Selon les résultats du facteur de sécurité obtenus par les méthodes d'équilibre limite de Fellenius et de Bishop (GEOSLOPE), nous constatons que le flanc Nord de Kef-Essnoun est stable ce qui implique que l'enlèvement de la couche de la marne est inutile et peut causer des pertes économiques puisqu'elle ne présente aucun risque de glissement.

Conclusion

L'étude de la stabilité établie par la méthode d'équilibre limite (GEOSLOPE) montre que le talus de flanc Nord-Ouest de la mine de Kef-Essnoun est stable ce qui vérifie les résultats obtenus suit à l'application des méthodes analytiques.

CONCLUSION GENERALE

2020/2021

70

CONCLUSION GENERALE

L'étude de la stabilitéì des talus ou des gradins d'exploitation à ciel ouvert de la mine de phosphate de Kef-Essnoun pour laquelle un glissement de terrain s'est produit le 08 septembre 2007 ; a montré la grande importance de l'étude détaillée de tous les facteurs géologiques, géométriques, hydrogéologiques et géotechniques du massif.

La stabilité des mines à ciel ouvert ne peut être atteinte sans analyse des paramètres suivants :

- La géologie du gisement surtout son aspect lithologique et structural ;

- Les propriétés physico-mécaniques de la masse rocheuse ;

- Les éléments géométriques de la mine à ciel ouvert (Hauteur du gradin, l'inclinaison du talus etc...).

L'étude de la stabilité a l'état actuelle du flanc Nord-Ouest de la mine de Kef-Essnoun et les mesures préventives d'un éventuel risque d'instabilité est présentées par un facteur de sécurité utilisant des méthodes analytiques d'équilibre limite (Fellenius et Bishop) et numérique utilisant le modèle GEO-SLOPE.

L'analyse numérique par la méthode d'équilibre limite à l'aide du programme Géoslope (SlopeW) nous a donné un facteur de sécurité variable suivant la progression des travaux l'exploitation et cela nous permet de suivre la stabilité des pentes d'une manière instantanée.

Cette approche nous a permis de tirer les points suivants :

Ø Les massifs rocheux sont des structures discontinues, et leur étude et leur classification s'appuie sur la caractérisation de la roche saine et des discontinuités ;

Ø Les mouvements de terrains résultent du passage de l'état de stabilité à l'état d'instabilité d'un versant naturel ou artificiel causé que ce soit par la nature des terrains, les actions de l'eau ou bien de l'action humaine ;

Ø Le gisement de phosphate de Kef-Essnoun est composé de quatre couches principales en altérance (phosphate, calcaire, phosopho-calcaire et marne)

Ø Les résultats de l'étude analytique, Montrent que dans le premier cas la sécurité est inversement proportionnelle avec l'augmentation de l'angle du talus fixant la hauteur du gradin a 15 m, hors pour une hauteur du gradin variable de 15 à 20m , le facteur de sécurité diminue proportionnellement avec l'augmentation de la hauteur du gradin fixant l'angle du talus a70? .

Ø Les résultats de l'étude par modélisation numériques utilisant les deux méthodes Bishop et Fellenius montrent de faibles déplacements avec un facteur de sécurité admissible de 1.418 et 1.463 respectivement. La valeur de ces coefficients assure la stabilité du flanc à moyen terme en concordance avec Collin et al ; puisque la couche marneuse est devenue très importante et qui nécessite des travaux de confortement.

Ø Le flanc Nord de Kef-Essnoun est en état stable ce qui implique que l'enlèvement de la couche de la marne actuellement est inutile et peut causer des pertes économiques puisqu'elle ne présente aucun risque de glissement.

CONCLUSION GENERALE

2020/2021

71

Perspectives

Comme perspectives, il est très important de contrôler l'état de la couche marneuse, y compris l'étendue, sa structure, sa texture, sa teneur en eau et la présence de signes de glissement des terrains au fur et à mesure de l'avancement des travaux qui peuvent provoqués des glissements au niveau des talus de gradins.

Finalement nous proposons des travaux de confortement pour assurer la sécurité totale et à long terme du flanc Nord-ouest de la mine de Kef -Essnoun.

Références bibliographique

2020/2021

72

Références bibliographique

2020/2021

73

Références bibliographiques

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[17] ZAHRI F, [2017], «Contribution à l'étude de la stabilité des massifs rocheux par modélisation numérique«. Thèse de doctorat, UNIVERSITE BADJI MOKHTAR-ANNABA.

[18] Collin F. Fox, R. Maquil, R. Schroeder, Ch. 2010. Stabilité des parois rocheuses, Journée Technique, administration des ponts et chaussés de Luxembourg, p. 71.

[19] Rouiller J.D. 2006. Inventaire des méthodes et Système d'instrumentation, colloque au centre des congrès de St Vincent (Vallée d'Aoste), p. 21, 23-25, 32, 44.

[20] Durville G. Séve. 1966. Stabilité des pentes glissement en terrain meubles, technique de l'ingénieur.

[21] Benaissa A. 2003. Glissements de terrain : Calcul de stabilité, Edition office des publications universitaires, 2éme édition, Alger, 2003.

[22] Melbouci B. 2009. Méthodes de calcul de stabilité des fondations, des talus et des ouvrages de soutènement, Edition Elamel, Algérie, ISBN :978-9947-30-010-7

[23] SOMIPHOS, (2021) `' propriétés des formations rocheuses, résultats des essais SGS

canada de 2016 utilises comme intrants pour la mise à jour des calculs géotechniques antérieurs»






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"Ceux qui vivent sont ceux qui luttent"   Victor Hugo