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Rćsumć

Li modelisation des ouvragcs de genie civil ou de genie minier dans les massifs rochcux fracturćs nćcessito la connaissancc des proprićtćs mecaniques de ces dcrnicrs integrant Peffet de rexistence des fractures. Au-dela d‘une ccrtalnc densite de fractures et pour une echelle dc fracturation suffisamment pctite par rapport a la taillc des ouvrages. il peut etre avantageux d'ćtablir un modele de Milieu Homogene Equivalent (MHE) pour le massłf.

Cettc thesc s'inscrit dans la continuite des mćthodes d'homogćnćisation numćriqucs (Coste [1997], Pouya et Ghoreychi [2001], Min et Jing [2003]) qui permcttent de dćterminer. d'unc maniero rigoureusc. les proprietes mćcaniques a grandę ćcholle (elasticitć. rćsistance) d*un massif fracturć. Dans ces mćthodes. une configuration gćometrique complexe de la fracturation peut etre prise en compte et des proprietes elastopl3stiques homogeneisees anisotropes peuvent etre determinćes.

Le travail etabli prćsente dabord la methodologic de calcul des proprietes elastoplastiques homogeneisees d‘un massif rocheux par la methode des ćlćmcnts finis. Assimilćcs a des disques (Bacchcr et al. [1977]). les fractures sont genćrćcs dans lespace suivant des lois statistiques bien definies. La representation bidimensionnelle de la fracturation est obtcnue en dćcoupant les disques par un plan. Vient ensuite. la phase de maillage et de dedoublement des noeuds appartenant aux fractures. Lapplication d'un chargcment simulant differents ess3is mecaniquc$ de compression et do cisaillement. permet de dćduire des lois homogeneisees a partir des contraintcs et des dćformations moycnnes calculćcs a 1'intćrieur du Volumc ćlćmcntaire Reprćsentatif (VER) ou bien sur son contour. Les differents types dc chargements numenques (en contrainte ou en deplaccment) et les types les plus adaptćs au cas d’un massif rocheux sont discutćs.

Une attention particulierc est portee a lapplication de la theorie d’ćlasticite ellipsoidale dc Saint Venant (Saint Venant [1863-a. 1863-b], Pouya [2006]) au cas des massifs rocheux Cettc thćorie prćsentc płusieurs avantagcs. En particulier. en rćduisant le nombrc des parametrcs elastiqucs d’un materiau anisotrope. cllc permet de fixer pour les massifs que nous ćtudions. un modele ćlastique tridimensionnel a partir d'un calcul plan.

La question de la caille du VER mecamque est rarement examinee dans la litterature. Outre la methode de determination de cettc grandeur, une comparaison avec la taille du VER gćometrique qui est plus facile a calculer. a ete faite dans le present travail. Une formule approcheo pour la taille du VER est etablie pour certains massifs non periodiques en fonction des parametrcs gćomćtriqucs des discontinuitćs.

L'apport fondamental de cette thesc consistc a eublir une classification mecanique de certains types de massifs rocheux fondee sur la methode d'homogeneisation numenque que nous ayons proposee. Ensuite. une etude parametrique a etc realisee pour dćterminer la sensibilite des rćsultats aux parametres gćomćtriques et mćcaniques de la matrice rocheuse et des discontinuitćs. Les parametres mecaniques homogenćisćs ainsi obtenues constituent des donnees tres utiles pour la conception ou l'eiude des ouvrages executćs dans les massifs rocheux (tunnels. deblais. fondations au rochers). L’ajustement de quelques parametres mćcanique$ fondamcntaux (module d'Young. module de cisaillement) nous a conduit a une expression analytique generalisant la formulation d‘Amadei et Goodman [1981] pour des cas ou l'cxtension des fractures est finie.

L’ćlaboration dc cette classification numćrique a cxige le dćvcloppcmcnt et la validation d'un outil d’homogćnćisation numćriquc performant et facilcment utilisable dans le cas d'autres types de milieux heterogenes fissures et anisotropes (roches. bćtons....)

Mots des

Massifs rochcux, Classification. Homogeneisation numćriquc. VER. Elćments finis. Anisotropie. Elasticitć ellipsoidale.