CHAPITRE II :
PROPRIETES PHYSIQUES
DES ROCHES
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Les méthodes sismiques sont des techniques
d'exploration du sous-sol, basées sur l'étude de la propagation
des ondes sismiques. Le comportement de ces dernières dépend des
propriétés élastiques du milieu où elles se
propagent. Ainsi, il est primordial de se rappeler de certains
paramètres ou modules élastiques pour un corps soumis à
une contrainte, sans subir une déformation permanente.
Propriétés élastiques des
roches
Une contrainte a (Pression F/S) se définit comme une
force par unité de surface. Lorsque la force F s'exerce
perpendiculairement à la surface S, alors, il s'agit d'une contrainte de
compression ou de tension suivant la direction de la force. Cependant, lorsque
la force F s'exerce parallèlement à la surface S, alors, il
s'agit d'une contrainte de cisaillement. Les contraintes de compression ou de
tension font varier le volume mais pas la forme d'un matériau alors que
les contraintes de cisaillement modifient la forme et pas le volume (Djeddi
Mabrouk. Sismique Réflexion et Réfraction : Les Principes de
Base).
En général, sous l'action d'une contrainte, un
matériau se déforme. En effet, tout matériau soumis
à des contraintes subit deux types de comportement :
? Un comportement élastique dit domaine
d'élasticité. Les contraintes qui agissent sur les
matériaux sont assez faibles pour qu'elles ne puissent pas engendrer des
déformations permanentes ;
? Un comportement plastique dit domaine de plasticité.
Ce domaine correspond à un chargement critique à partir duquel le
comportement du matériau n'est plus réversible. Dans ce cas, il
peut y avoir, une rupture brutale (exemple du verre), une rupture progressive
(exemple du béton) ou la plastification du matériau (la forme
change de façon irréversible).
A l'intérieur des limites d'élasticité,
la contrainte est proportionnelle à la déformation (loi de
Hooke). Cette relation de proportionnalité peut être
établie par les modules d'élasticité et de cisaillement
(Djeddi Mabrouk. Sismique Réflexion et Réfraction : Les Principes
de Base).
I.1) Module d'allongement
Considérons un matériau
parallélépipédique de longueur l et de section droite.
Celui-ci est soumis à des tractions à chacune de ses deux
extrémités. Si les forces ne sont pas trop fortes, on observe un
allongement å, qui est proportionnel à la longueur et aux forces.
Le coefficient de proportionnalité correspond au module d'allongement.
Ce module d'allongement ou module d'élasticité (longitudinale) de
Young E ou encore module de traction se définit comme le rapport de la
contrainte sur la déformation pour un matériau élastique
isotrope dans une simple compression ou dilatation linéaire (figure 4).
(Djeddi Mabrouk. Sismique Réflexion et Réfraction : Les Principes
de Base).
a
??/??
=
??=
??
???/??
??/??
= (?? - ????)/?? [II. 1]
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E : est le module d'élasticité de Young ;
F/S =? : La force ou la contrainte appliquée par
unité de surface ;
?l/l =å : L'allongement relatif au matériau (ou
le raccourcissement) par unité de longueur sous l'effet de la
contrainte.
Figure 4: Relation de la contraction latérale la
dilatation longitudinale
Le module de Young caractérise la résistance du
matériau à la déformation uniaxiale. Il est lié aux
propriétés du milieu. Dans un réseau cristallin, le
comportement élastique des matériaux correspond à de
petits déplacements réversibles des atomes tout autour de leur
état d'équilibre (Djeddi Mabrouk. Sismique Réflexion et
Réfraction : Les Principes de Base).
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