Wikigeotech:L'état de contrainte du massif

L'Etat de contrainte du massif

L'état de contrainte initial d'un massif rocheux est un paramètre important à connaître car il détermine le comportement du dit massif lors du creusement d'un tunnel ou d'un déblai.
La contrainte est l'ensemble des forces qui s'exercent en un point à l'intérieur du massif rocheux. Elle correspond à la force par unité de surface selon la direction considérée et varie selon les directions de l'espace. L'état de contrainte y est représenté par un tenseur caractérisé par les directions principale majeure σ1, principale intermédiaire, σ2 et principale mineure, σ3.

Dans un milieu stratifié on considère que la contrainte verticale (σv) est égale au poids des terres, hypothèse non vérifiée en zone montagneuse où les efforts tectoniques contribuent à dévier l'état de contrainte vers un état déséquilibré apte au déclenchement des déformations.

Pour tout projet d'excavation il est important de connaître l'état de contrainte initial qui peut être approché par le biais de la bibliographie ou par des observations en forages profonds. Plusieurs méthodes permettent de mesurer les contraintes in situ : vérin plat, surcarottage ou fracturation hydraulique.

La méthode au vérin plat

Elle est utilisée en galerie si la roche présente un comportement réversible. La technique consiste à effectuer une saignée dans le massif rocheux à la scie circulaire après avoir disposé deux lignes de repères, dont l'espacement est mesuré, de part et d'autre de la saignée (figure 1 ). Sous l'effet de l'incision l'espacement entre repères décroît.

Le vérin est installé dans la saignée puis mis en pression à l'aide d'un compresseur jusqu'à ce que l'espacement initial entre repères soit retrouvé. La pression appliquée, lue sur un manomètre, correspond à la pression perpendiculaire au vérin plat au point de mesure. Pour approcher le tenseur des contraintes il est nécessaire d'effectuer des mesures sur plusieurs sections.

Le surcarottage

Cette méthode, qui n'est utilisable que dans le domaine élastique, est basée sur la libération des contraintes.
Elle consiste à réaliser un premier carottage jusqu'à la profondeur voulue puis à coller en fond de trou, après alésage de ce dernier, une cellule extensométrique équipée de jauges multiples. Après un relevé des valeurs d'équilibrage, les contraintes sont libérées par surcarottage en diamètre supérieur à celui de la jauge. La déformation subie par les jauges permet de restituer le tenseur des contraintes, connaissant la valeur (mesurée en laboratoire) du module d'Young du matériau au point de mesure.

Conclusion

• Contenu d'un rapport géotechnique
• Exemple d'application
  

Elles sont la synthèse des levers géologiques effectués aux diverses étapes préliminaires du projet et de la documentation consultée. Elles sont exposées dans un rapport géologique qui, pour les massifs rocheux, comprendra

• une carte des affleurements, complétée d'une carte géologique sensu stricto et d'une esquisse structurale. On y joindra également tous les relevés de coupes de sondages et les coupes géologiques interprétatives;
• une carte des formations et des phénomènes superficiels (sources, glissements, fauchages, solifluxion, remblais, etc.); les indices de phénomènes de dissolution seront particulièrement repérés (morphologie karstique, présence de roches solubles, etc.);
• une description pétrographique et lithologique des roches rencontrées, utilisant une terminologie précise et simple (tableau VI) et explicitant au besoin les dénominations régionales spécifiques;
• une description de l'état d'altération d'ensemble de la zone selon la classification du tableau VII.
  

Le lever géologique procède fondamentalement de la cartographie des affleurements de surface, moyen le plus économique et le plus sûr. Les faces rocheuses inaccessibles ou dangereuses sont cartographiées par des méthodes photogrammétriques. Les phénomènes d'altération et le recouvrement superficiel peuvent gêner considérablement et les tranchées de reconnaissances à la pelle hydraulique fournissent des affleurements d'un grand intérêt, d'autant qu'elles permettent d'autres constatations utiles (essais d'extraction, bIocométrie, élaboration et réutilisation des matériaux, drainage, stabilité des talus). Dans certains cas, on utilisera de même une galerie de reconnaissance.