Apports des méthodes d'homogénéisation numériques à la classification des massifs rocheux fracturés

• Main Author: Chalhoub, Michel
• Language: FRE
• Published: École Nationale Supérieure des Mines de Paris 2006
• Subjects: [SPI] Engineering Sciences; Massifs rocheux; Classification; Homogénéisation numérique; VER; Eléments finis; Anisotropie; Elasticité ellipsoïdale
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00412033; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/41/20/33/PDF/These_Michel_Chalhoub_-_Mines_ParisTech_2006.pdf; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/41/20/33/ANNEX/These_Chalhoub_numerical_tool_HELEN.avi; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/41/20/33/ANNEX/Presentation_These_Michel_Chalhoub.pps

Cette thèse présente d'abord la méthodologie de calcul des propriétés élastoplastiques à grande échelle d'un massif rocheux par la méthode d'homogénéisation numérique en éléments finis. <br /><br />Des chargements simulant différents essais mécaniques de compression et de cisaillement sont appliqués sur un Volume Elémentaire Représentatif (VER). La loi de comportement homogénéisée est déduite des contraintes et déformations moyennes calculées dans ce VER. Les différents types de chargements numériques, en contrainte ou en déplacement imposés, et leur effets sur les paramètres homogénéisés sont discutés. <br /><br />Une attention particulière est portée à l'application de la théorie d'élasticité ellipsoïdale de Saint Venant au cas des massifs rocheux. Cette théorie présente plusieurs avantages. En particulier, elle permet de fixer pour les massifs que nous étudions, un modèle élastique tridimensionnel à partir d'un calcul plan.<br />Une comparaison entre les tailles de VER mécanique et géométrique a été faite et il a été montré que pour les massifs étudiés le VER mécanique peut être déduit du VER géométrique qui est plus simple à calculer. Une formule approchée donnant la taille du VER en fonction des paramètres géométriques des fractures a été établie pour des massifs non périodiques.<br /><br />L'apport fondamental de cette thèse consiste à établir une classification mécanique de certains types de massifs rocheux fondée sur la méthode d'homogénéisation numérique que nous avons proposée. Ensuite, une étude paramétrique a été réalisée pour déterminer la sensibilité des résultats aux paramètres géométriques et mécaniques de la matrice rocheuse et des discontinuités. Les paramètres mécaniques homogénéisés ainsi obtenus constituent des données très utiles pour la conception et l'étude des ouvrages dans les massifs rocheux (tunnels, déblais, fondations au rocher). L'ajustement de quelques paramètres mécaniques fondamentaux (module d'Young, module de cisaillement) a conduit à l'élaboration d'expressions analytiques généralisant la formulation d'Amadei et Goodman [1981] pour des cas où l'extension des fractures est finie.<br /><br />L'élaboration de cette classification numérique a exigé le développement et la validation d'un outil d'homogénéisation numérique performant (HELEN) et qui est aussi facilement utilisable dans le cas d'autres types de milieux hétérogènes fissurés et anisotropes (bétons, maçonnerie...)<br /><br />.