Validation d'un modèle de comportement mécanique pour les fractures rocheuses en cisaillement /

Abstract

In order to validate a model for the mechanical behaviour of sheared fractures in rock, we executed three series of direct shear tests applying three different levels of constant normal stress, to different tangential displacements and in four directions. These shear tests were performed on numerous mortar casts of a natural fracture from the Guéret granite (in France). Each cast was used only once (given CTN and U). From shear test results (strength and dilatancy) and the damaged casts, we examined the interactions between shear parameters, shear strength, dilatancy, initial morphology and strength of the fracture walls, as well as damage of the asperities.The initial morphology of the fracture walls was analysed from roughness profiles. Roughness indices, statistical distributions of angularities and variograms of elevation were calculated from the data obtained from the roughness profiles. Analysis of this data indicates that roughness indices do not all evolve in the same way during the damage process. The variograms obtained before and after the shear tests show evidences of degradation, but this data could not be incorporated in the models. However the statistical distributions of angularities, easily calculated for the apparent (2D) angles, were introduced in one model.The progressive degradation of the fracture walls was studied from the profile traces and image analysis data. The trace of the roughness profiles demonstrated the effect of the fracture walls strength and of the deposition of material from one wall to the other. The image analysis of the damaged walls showed that the shape and location of damaged zones depend on the shear direction, with regard to the morphological structures of the walls.Shear strength modelization produced three models that are applicable respectively to the pre-peak, peak and post-peak phases. The developed equations permit the incremented calculation on the shear strength with respect to the tangential displacement. Since many phenomena and parameters act on the shear strength, the three equations that we developed imply the calculation of many other parameters (e.g. a vo , a csp , i p , U p , i and <j)j) for most of which we developed an empirical equation.However, despite the numerous shear tests done, a number of uncertainties remain. Hence suggestions are made to improve the developed models with additional direct shear tests. IVFinally, a series of direct shear tests done under constant normal stiffness conditions were executed in order to validate experimentally the Fortin (1987) algorithm. These results demonstrate that this algorithm is an effective tool. fonction aléatoire donnant la valeur z au point x z(x) : hauteur moyenne Z2 : racine carrée de la moyenne quadratique de la dérivée première de z(x) Z3 : racine carrée de la moyenne quadratique de la dérivée seconde de z(x) Z4 :proportion soit positive soit négative non " compensée " sur la longueur L du profil colatitude 3D : angle compris entre l'axe Z et la normale à la facette ©3 :variable aléat...

Comportement mecanique d une fracture en cisaillement

“…Neither the dissertation or thesis, nor substantial extracts from it, may be printed or otherwise reproduced without the author's permission. Ladanyi et Archambault (1969) 34 1.4 Barton (1973) Flamand (2000) 120 Tableau III-4 : facteurs et niveaux séquence 2 avec essais Flamand (2000) et imaginaires 125 Tableau III-5 : nombre de degrés de liberté/essais minimum pour la séquence 1 128 Tableau III-6 : nombre de degré de liberté/essais minimum pour la séquence 2 (Flamand) 128 Tableau III-7 : nombre de degré de liberté/essais minimum pour la séquence 2 (Flamand/imaginaire) 128 Tableau III-8 : essai et variance des résidus, séquence 1 131 Tableau III-9 : résultats de l'analyse de la variance, x, séquence 1 137 Tableau 111-10 : résultats de l'analyse de la variance, V, séquence 1 139 Tableau 111-11 : résultats de l'analyse de la variance, x, séquence 2 (R L ) 158 Tableau 111-12 : résultats de l'analyse de la variance, V, séquence 2 (R L ) …”

“…Une série d'essais mécaniques en cisaillement sur des répliques en mortier d'une fracture rocheuse (Flamand, 2000) a permis de mettre en évidence l'influence de la morphologie sur le comportement mécanique en cisaillement. Partant de ces essais on se propose d'établir un modèle du comportement et de déterminer quels sont les paramètres ou facteurs morphologiques les plus influents sur le comportement.…”

“…Flamand (2000) has performed a series of tests that can be used to determinate a model within morphology.…”

“…Enfin plus récemment une modélisation incrémentale a été proposée pour les différentes phases du comportement mécanique des joints en cisaillement en intégrant l'influence de la morphologie de la rugosité des surfaces du joint (Flamand, 2000).…”

“…Le terme (j)^ représente l'effet de la surface plane à une dimension macroscopique et rugueuse à une dimension microscopique et le terme d" n représente l'effet de la morphologie de la surface de fracture. Bien qu'il y ait un fondement physique à l'addition des composantes ê t d°n il n'en est pas ainsi pour l'addition de s. L'autre problème de ce modèle est que la ( JCS ^d e l'Équation° ) 1-18, tend vers zéro quand --tend vers 1 alors qu'une valeur maximale est attendue (Flamand 2000).…”