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Mod´ elisation de la stabilit´ e des blocs rocheux isol´ es sur la paroi des excavations souterraines avec prise en compte des contraintes initiales et du comportement non lin´ eaire des joints Rima Ghazal To cite this version: Rima Ghazal. Mod´ elisation de la stabilit´ e des blocs rocheux isol´ es sur la paroi des excavations souterraines avec prise en compte des contraintes initiales et du comportement non lin´ eaire des joints. Sciences de la Terre. Ecole Nationale Sup´ erieure des Mines de Paris, 2013. Fran¸ cais. <NNT : 2013ENMP0007>. <pastel-00934081> HAL Id: pastel-00934081 https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00934081 Submitted on 21 Jan 2014 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destin´ ee au d´ epˆ ot et ` a la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publi´ es ou non, ´ emanant des ´ etablissements d’enseignement et de recherche fran¸cais ou ´ etrangers, des laboratoires publics ou priv´ es.

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Modelisation de la stabilite des blocs rocheux isoles sur

la paroi des excavations souterraines avec prise en

compte des contraintes initiales et du comportement non

lineaire des joints

Rima Ghazal

To cite this version:

Rima Ghazal. Modelisation de la stabilite des blocs rocheux isoles sur la paroi des excavationssouterraines avec prise en compte des contraintes initiales et du comportement non lineaire desjoints. Sciences de la Terre. Ecole Nationale Superieure des Mines de Paris, 2013. Francais.<NNT : 2013ENMP0007>. <pastel-00934081>

HAL Id: pastel-00934081

https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00934081

Submitted on 21 Jan 2014

HAL is a multi-disciplinary open accessarchive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come fromteaching and research institutions in France orabroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, estdestinee au depot et a la diffusion de documentsscientifiques de niveau recherche, publies ou non,emanant des etablissements d’enseignement et derecherche francais ou etrangers, des laboratoirespublics ou prives.

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INSTITUT DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES

École doctorale nO398 : Géosciences et Ressources Naturelles

Doctorat ParisTech

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pour obtenir le grade de docteur délivré par

l’École nationale supérieure des mines de Paris

Spécialité

« Technique et Economie de l’exploitation du Sous-sol »

présentée et soutenue publiquement par

Rima GHAZALle 26 février 2013

Modélisation de la stabilité des blocs rocheux isolés sur la paroi desexcavations souterraines avec prise en compte des contraintes initiales et du

comportement non linéaire des joints

* * *Stability modeling of isolated rock blocks at the surface of underground excavations

taking into account initial stresses and non-linear joint behavior

Directeur de thèse : Michel TIJANICo-encadrement de la thèse : Faouzi HADJ-HASSEN

JuryM. A. MILLARD, Professeur, Ecole Polytechnique RapporteurMme V. Merrien-SOUKATCHOFF, Professeur, Ecole des mines de Nancy RapporteurM. J.-P PIGUET, Professeur, Ecole des mines de Nancy PrésidentM. D. BILLAUX, Docteur, ITASCA ExaminateurM. T. YOU, Ingénieur, GEOSTOCK ExaminateurM. M. TIJANI, Directeur de recherches, MINES ParisTech ExaminateurM. F. HADJ-HASSEN, Docteur, MINES ParisTech Examinateur

MINES ParisTechCentre de Géosciences

35 rue Saint Honoré, 77305 Fontainebleau, France

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Page 29: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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Page 30: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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Page 35: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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Page 36: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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Page 37: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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Page 41: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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Page 42: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P ❯P

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Tij

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q ♦r t♥♥t tt♥t éqr ♠t ♦♥ ♦r rr♠♥t Pl ♦rrs♣♦♥♥t

Page 43: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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~s.~n1 = sinψ1 , ~s.~n2 = sinψ2 et ‖~s‖ = 1

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Page 44: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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s ♦rs ts ss♥t sr ♦ ♣♦r r ♥♦s ♦r t ~A′ = ~A+∑

Ni ~ni

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♠♦♠♥t ♥♦ ♦r t ♥ s♥t ♠ét♦♦♦ ssq s ♦s és P♦r

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tr♦és à st ♥②s ♥é♠tq Pr ♦♥séq♥t s ①st♥t sr t♦ts s s t ♥♦♥

s♠♥t sr s s q ss♥t ♦♠♠ ♥s ♠ét♦ ♦♥♥t♦♥♥ ♦r r s ♦rs

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♠ét♦ ssq ♣r ♣r♦t♦♥ ♥♦ ♦r t ~A′ sr rt♦♥ ♠♦♠♥t

T = ~A′.~s

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=

i=1,m

(ciSi +Ni tan(φi)) cos(θi)

~A′.~s

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cos(θi) =(~s− (~s.~n).~n).~s

||(~s− (~s.~n).~n).~s||

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t♦t s s ♦♥tt

st ♥ ♠ét♦ q r♣rés♥t ♥ ♣t ① ♠ts té♦r s ♦s és ♠s

♠♥q rr ♣♦r s rs♦♥s s♥ts

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• ♠♦è ♥ ♠ ♦♥t♥ ♣♦r s ♦♥tr♥ts ♣t êtr t ♦ s♥s rté

♦rs q ♣♦s ♦ st ♣rs ♥ ♦♠♣t ♦rs s ♦rs ts

• ♠♥t ♥ ♣rt ♥♦r♠t♦♥ ♦♥r♥♥t s ♦♥tr♥ts st ré s ♦♥tr♥ts

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♥♦♠r ♥♦♥♥s ♥ ♦♥sér♥t ♥q♠♥t ♥ ♦r t♥♥t q t ♥s rt♦♥

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tr sérté ♥s tt rt♦♥ ♦t♦s éqr t♦t ♦ ♥st ♣s ♥éssr

♠♥t ssré ♥ t ♣♦r q ♦ s♦t ♥ éqr t érr éqt♦♥ ~A′ + ~T = ~0

♥ ♥t T ç♦♥ ♦♣té tt éqt♦♥ st ♥q♠♥t ssré ♥s s ♦ù ~s

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Page 62: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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s♥s ♦r ♣ssr ♣r s étts éqr ♥tr♠érs ♥ t ♦♠♠ ♥♦s rr♦♥s ♣tr

s♥t ér♠♥t ♣r♦rss st ♠♦ésé ♥ ♣♣q♥t sr sr r (1− λ)σ0 ~n ♦ù λ

st ♥ sr q r à Pr ♦♥séq♥t ♥s s♣ s ♦♥tr♥ts σ ~n ♥ t♦t ♣♦♥t s

Page 68: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

♦♥ts ♥s s ♦♠♣♦rt♠♥t ♥ér ♦♥ ♦t♥t ♥ s♠♥t r♦t ♦♥t ♦r♥ σ0 ~n étt

♥t st ♦ré♠♥t ♥s ♦♠♥ éstq t ♦♥t ①tré♠té st σ ~n étt ♥ λ = 1 ♦♠♠

♦♠♥ éstq st ♦♥① s ♦♥t♥t σ ~n ♦rs t♦t trt r st éstq

♣rès rs♠♥t à étt ♥ r♦♥tèr ΣL ♥t r t s ♦rs srqs q ② s♦♥t

♣♣qés s♥♥♥t Pr rs s ♦rs ♦♠qs rst♥t ♥rs P♦r ♠♥t♥r éqr

♦ s ♦rs srqs ♥ r♦♥tèr ΣJ sss♥t ♥ rt♦♥ ∆~σ ♥ ♣s

♣rès rs♠♥t ♥ ♣rss♦♥ s♦tè♥♠♥t ps ps st ♣♣qé sr sr r t ♥

♣rss♦♥ pf pf > 0) s①r sr sr s s♦♥t♥tés éqr ♦ à étt

♥ ♣t êtr ①♣r♠é ♣r éqt♦♥

ˆ

ΣJ

(

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ΣL

ps ~n dS + ~fv = ~0

P♦r s♠♣r éqt♦♥ t ♥tért♦♥ ♥♠érq ♥♦s ♦♥s ♥térêt à ①♣r♠r ♥tér

srq sr t♦t r♦♥tèr ∂Ω P♦r ♦♥ ♥tr♦t s ♦♥ts s♥ts

• q = 0 t p = pf s ~x ∈ ΣJ

• q = 1 t p = ps s ~x ∈ ΣL

♣s ♦♥ ♣♦s ~σ = ~0 ♥ sr r ♥ t ~σ st ♥ ♦♥t♦♥ ♥ér s

rtés q sr♦♥t érés ♥s ♥ sr r

♥ s♦strt s ① éqt♦♥s éqr ♦r t ♣♦r ♦t♥r éqt♦♥

ˆ

∂Ω

(

∆~σ − q σ0 ~n− p~n)

dS = ~0

♥ ré♣ét♥t ♠ê♠ rs♦♥♥♠♥t ♣♦r éqr s ♠♦♠♥ts ♦♥ ♦t♥t éqt♦♥

ˆ

∂Ω

~x ∧(

∆~σ − q σ0 ~n− p~n)

dS = ~0

♥s s ① éqt♦♥s éqr ①♣r♠és ♥ tr♠s rt♦♥s s ♥♦♥♥ st

tr ~σ ♥ t♦t ♣♦♥t r♦♥tèr ♦♥tt ΣJ ❯♥ ♦s ~σ étr♠♥é s ♦♥tr♥ts ♥s

♥ t♦t ♣♦♥t ♦ ♣♥t êtr ♦♥♥s q ♣r♠ttr r stté ♦

♦s ♦♠♣♦rt♠♥t s ♦♥ts

♥s ♠♦è ♥♦s ♦♥sér♦♥s q ♦♥tt ♥ ΣJ st ré ♣r ♥ ♦ éstq

♥ér s ♦♥tr♥ts ♥♦r♠s t t♥♥ts ♥ ♥ ♣♦♥t ♦♥♥é ♦♥tt

r♥t ♥ér♠♥t ♣r r♣♣♦rt é♣♠♥t ♥♦r♠ t t♥♥t ♥ ♣♦♥t s♥t

s éqt♦♥s s♥ts

σn = σ0n −Kn ~u · ~n

~σt = ~σ0t −Kt (~u− (~u · ~n)~n)

♦ù ♣♦♥t ♦♥séré r♦♥tèr ΣJ

σn =(

σ ~n)

· ~n t ~σt = σ ~n − σn ~n és♥♥t rs♣t♠♥t ♦♥tr♥t ♥♦r♠ t tr

♦♥tr♥t t♥♥t à étt ♥

Page 69: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

é♦♣♣♠♥t ♥♦ ♠♦è

σ0n =(

σ0 ~n)

·~n t ~σ0t = σ0 ~n−σ0n ~n és♥♥t rs♣t♠♥t ♦♥tr♥t ♥♦r♠ t tr

♦♥tr♥t t♥♥t à étt ♥t

Kn t Kt és♥♥t s rtés ♥♦r♠ t t♥♥t ♦♥t

~u st tr é♣♠♥t rt ♦ ♣r r♣♣♦rt ♠ss r♦①

un = ~u · ~n st r♠tr ♦♥t

~ut = ~u− (~u · ~n)~n st é♣♠♥t ss♠♥t t♥♥t à ♦♥t

s ♦s ♦♠♣♦rt♠♥t ♥ ♦♥t ♦♥t ♥tr♥r é♣♠♥t ér♥t ♥tr s ① s

♣rt t tr ♦♥t ♥s s ♥♦tr ét ♦♠♠ r♦ t♦r ♦ st ♣r

②♣♦tès ① t r tr ~u st tr é♣♠♥t s♦ ♣♦♥t ♦♥séré

♦t♦♥s q ♦rsq♥ ♣♦♥t ♦ sé♦♥ r♦ r♠tr ♦♥t ♥

♣♦♥t st t q un < 0 ♦♠♠ sé♠ts r ♣♦♥t ♥s s ♦♥tr♥t

♥♦r♠ ♠♥ ♥ r s♦ ♣r r♣♣♦rt à ♦♥tr♥t ♥♦r♠ ♥t ♦♥ ♦♠♣rss♦♥

♠♥ ♦rsq♥ ♣♦♥t s♣♣r♦ ♠ss r♦s ♣♦♥t r un > 0 t

♦♠♣rss♦♥ ♠♥t Pr rs tr ♥ré♠♥t ♦♥tr♥t t♥♥t ♥ ♥ ♣♦♥t

♦♥♥é (~σt − ~σ0t) st t♦♦rs rt♦♥ ♦♣♣♦sé é♣♠♥t t♥♥t ~ut ♥ ♣♦♥t

♥ ts♥t s éqt♦♥s ♦♠♣♦rt♠♥t ♦♥t t rt♦♥ s ♦♥tr♥ts ♥tr

étt ♥t t étt ♥ ~σ = (σn − σ0n)~n + (~σt − ~σ0t) ♥ t♦t ♣♦♥t ~x ♣t êtr ①♣r♠é ♣r

éqt♦♥

~σ = −H ~u ou H = Kt I + (Kn −Kt)~n⊗ ~n

t♥sr H st s②♠étrq(

H = HT)

t♥sr I st t♥sr ♥té ♦rrs♣♦♥♥t à ♠tr δij ♠tr × δij = 0 ♣♦r

i 6= j t δij = 1 ♣♦r i = j

t♥sr ~n⊗ ~n ♦rrs♣♦♥ à ♠tr s②♠étrq × ni nj

n1

un1<0

u1

un2>0

n2

u2U

W

ii xWUu

xi

J

L

r ♦♠♥t ♦r♣s s♦ t é♣♠♥t ♥ s ♦♥ts

♦♠♥t ♦ ♥ ♦r♣s s♦ tr♥st♦♥ t r♦tt♦♥

❱ s♦♥ rtèr r ♦ st ♥ ♠♦♠♥t tr♥st♦♥ t r♦tt♦♥ ♦♠♠ sé

♠ts r ♠♣ é♣♠♥t ♦ ♥tr s ① étts éqr st rtérsé

Page 70: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

♣r ① trs ~U t ~W ♦♥ ♥♦♥♥s srs ♥ ♥ ♦♥sér♥t q s ♣tts ♠♦♠♥ts

tr é♣♠♥t ~u (~x) ♥ ♣♦♥t ♦♥♥é ~x s①♣r♠ s♥t éqt♦♥

~u (~x) = ~U + ~W ∧ ~x

tr ~U st é♣♠♥t ♣♦♥t ♦r♥ ~x = ~0 q ♣t êtr ♦s ♦♠♠ ♥tr

♥rt ♦ ♦ t♦t tr ♣♦♥t ♣♣rt♥♥t ♦ tr ~W r♣rés♥t s r♦tt♦♥s

♦ ♥ r♥

♥ ♥tr♦t t♥sr r ♥ts②♠étrq r = −rT ) t q ♣♦r t♦t tr ~a r~a = ~a ∧ ~x

~x =[

x1 x2 x3

]T

♠tr ss♦é à r st

0 x3 −x2−x3 0 x1

x2 −x1 0

♥s rt♦♥ s ♦♥tr♥ts ~σ t rt♦♥ ♠♦♠♥t s ♦♥tr♥ts ~x ∧ ~σ ♥ t♦t

♣♦♥t ~x ♦ ♣♥t êtr ①♣r♠és ♥ ♦♥t♦♥ s ① trs ♥♦♥♥s ~U t ~W s♥t s

éqt♦♥s t

~σ = −H ~U −H r ~W

~x ∧~σ = −(

H r)T ~U − rTH r ~W

②stè♠ ♥ér

♥ r♠♣ç♥t s ①♣rss♦♥s ~σ éqt♦♥ t ~x∧~σ éqt♦♥ ♥s s éqt♦♥s

éqr éqt♦♥s t t s♥t q s trs ~U t ~W s♦♥t ♦♥st♥ts ♥é♣♥♥ts

~x ♦♥ ♦t♥t s②stè♠ éqt♦♥s t ♦ù s ss ♥♦♥♥s s♦♥t s ♦♠♣♦s♥ts

s trs é♣♠♥t ~U t ~W

ˆ

∂Ω

H dS ~U +

ˆ

∂Ω

H r dS ~W =

ˆ

∂Ω

(

−q σ0 ~n− p~n)

dS

ˆ

∂Ω

(

H r)TdS ~U +

ˆ

∂Ω

rT H r dS ~W =

ˆ

∂Ω

~x ∧(

−q σ0 ~n− p~n)

dS

P♦r s♠♣r értr s②stè♠ ♦♥ ♣♦s

A =

ˆ

∂Ω

H dS B =

ˆ

∂Ω

H r dS C =

ˆ

∂Ω

rTH r dS

~F0 =

ˆ

∂Ω

(

−q σ0 ~n− p~n)

dS et ~M0 =

ˆ

∂Ω

~x ∧(

−q σ0 ~n− p~n)

dS

♥s s②stè♠ ♥ér à rés♦r s rét ① éqt♦♥s t

A~U +B ~W = ~F0

BT ~U + C ~W = ~M0

Page 71: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

♥tért♦♥ ♥♠érq

st ♥ s②stè♠ ♥ér éqt♦♥s à ♥♦♥♥s q s♦♥t s ♦♠♣♦s♥ts srs ~U t ~W s②stè♠ ♣t ss sérr s♦s ♦r♠ s♥t

R

[

~U~W

]

=

[

~F0

~M0

]

R =

[

A B

BT C

]

é♠♦♥tr♦♥s qR st ♥ ♠tr ♥rs P♦r ♦♥sér♦♥s ♥ ♠♦♠♥t rt ~U⋆ ~W ⋆

t ♦♥s sr [

~U⋆ ~W ⋆]

R[

~U ~W]T

∂Ω

(

~U⋆ ·H~U + ~U⋆ ·H r ~W + ~W ⋆ ·(

H r)T ~U + ~W ⋆ ·

(

rTH r)

~W)

dS

♥ ♦♥ ♥ ♦r♠ ♥ér s②♠étrq ♦♥ ♣t ♣r♠tr ❬~U⋆ ~W ⋆❪ t ❬~U ~W ❪ t q

♦rsq ~U⋆ = ~U t ~W ⋆ = ~W sr ♦t♥ st ♣♦st t ♥ s♥♥ q ♣♦r ~U = ~0 t~W = ~0 ♥ ♥ ét q R st s②♠étrq é♥ ♣♦st ♦♥ ♥rs t ♦r♠ qrtq

1

2

[

~U⋆ ~W ⋆]

R[

~U ~W]T

♥st tr q é♥r éstq

♦t♦♥s q♥ s♥ ♣rss♦♥s s♦tè♥♠♥t t ♣rss♦♥s s trs ~F0 t ~M0

s♦♥t rs♣t♠♥t s trs ♦♣♣♦sés ① rést♥ts s trs ♦rs t ♠♦♠♥ts ♣♣qés

♥ sr r ♥t ①t♦♥ ♦♠♠ sé♠ts r rt♦♥ r

♠♥t ♥s s②stè♠ ♥tr étt ♥t t étt ♥ st t♠♥t r♣rés♥té ♣r s♦strt♦♥

s ♦rs t ♠♦♠♥ts ss♥t ♥ s s rs ♦ à étt ♥t

♥tért♦♥ ♥♠érq

♣r♦è♠ st r♠♥é à ♥ s②stè♠ ♥ér ♦♥t ♦♥strt♦♥ ♥ésst ♥térs

srs ♣♦r q ♦♥ ♦♣t ♥ t♥q ♥♠érq ♣rtt♦♥♥♠♥t sr ♥ ♠♦r①

♦r♠ é♦♠étrq s♠♣ ♥ ♣t ♣r ①♠♣ tsr ♥ ♠ srq ♣r éé♠♥ts ♥s

♥tér ♥ ♦♥t♦♥ ♦♥♥é sr ♥ sr st r♠♣é ♣r s♦♠♠ s ♥térs sr

t♦s s éé♠♥ts sr s éé♠♥ts tsés ♥s ♠♦è é♦♣♣é ♣♦r ♣rtt♦♥♥♠♥t

é♦♠étr s♦♥t t②♣s ér♥ts

• tr♥ à ♦ ♥÷s ♣♦♥ts ss

• rt♥ à ♦ ♥÷s ♣♦♥ts ss

s ♦♥♥és sr ∂Ω s♦♥t r♠♣és ♣r ♦♥♥é s ♦♦r♦♥♥és t♦s s ♥÷s

♠ t ♠♥èr ♦♥t s ♥÷s s♦♥t ♦♥♥tés ♣♦r ♦r♠r s éé♠♥ts ♥s ♦♥t ♦♥ ♦r♥t

t②♣ s ér♥ts r♥rs ♣r♦è♠ σ0 ps Kn Kt s♦♥t é♥s ♥ s ♥÷s

q éé♠♥t ♥s q éé♠♥t ♥ ♦♥ ♥tr♣♦ s rs ♥♦s ♣♦r r ① ♣♦♥ts

ss s ♦♦r♦♥♥és tr ♥♦r♠ t s trs r♥rs ♥ ts♥t s ♦♥t♦♥s ♦r♠

♦♥♥s ♣♦r q t②♣ éé♠♥t ♥tér ♥ ♦♥t♦♥ ♦♥♥é sr ♥ éé♠♥t

st t ♣r ♥ s♦♠♠t♦♥ sr s ♣♦♥ts ss t éé♠♥t ♥ ts♥t s ♣♦s ss

♣♦s ss st ♣r♦t ♣♦s ss wj éé♠♥t rét t ♦♥ J

tr♥s♦r♠t♦♥ ♥tr s ♦♦r♦♥♥és réts t s ♦♦r♦♥♥és rs P♦r q éé♠♥t rét

s ♦♦r♦♥♥és réts s ♣♦♥ts t s ♣♦s s♦♥t ♦♥♥s s♥t t②♣ éé♠♥t t ♥♦♠r

♣♦♥ts ss ♥s ♥tér ♥ ♦♥t♦♥ ϕ (x) sr ♥ sr S ♣rtt♦♥♥é ♥ ♣srs

Page 72: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

éé♠♥ts s ♣r ♥ s♦♠♠t♦♥ sr t♦s s ♣♦♥ts ss s éé♠♥ts sr ♦♠♠

st

ˆ

S

ϕ (x) dS =∑

J wj ϕ (~xj)

ϕ (~xj) r ♦♥t♦♥ ♣♦♥t ss ♦♦r♦♥♥é ~xj

Ps éts sr ♥tért♦♥ ♥♠érq s ♦♥t♦♥s ♥tr♣♦t♦♥ t s rs s ♣♦s

ss s♥t s éé♠♥ts s♦♥t ♣rés♥tés ♥s ♥♥①

♣r♦è♠ ét♥t ♥ér ♥st ♣s ♥éssr ♦r ♥ ♠ ♥ t ♠ ♥s

s ét♥t s♠♥t ♣r♠ttr ♥♠érq Pr rs ♦♥ ♣t tsr s éé♠♥ts

t②♣s ér♥ts ♣♦r é♥r é♦♠étr ♥ ♦ t ♠ ♥st ♣s ♦♥tr♥t à sr s

♦s ♦ér♥ ♥ ♠ ssq ♥♦r♠♠♥t tsé ♥s ♠ét♦ s é♠♥ts ♥s

♦t ♦ ♥ ♥♦♠r n s ♣♦②♦♥s ♣t êtr été st st ♣rtt♦♥♥r

s srs ♥ s éé♠♥ts ♣♣r♦♣rés ♣♦r é♥r s é♦♠étr s srs ♦rs ♣♥t êtr

é♥s t é♠♥t s ♦s ♦r♠s ♥♦♥ ♦♥①s r r♣rés♥t s ①♠♣s

♦r♠s é♦♠étrqs ♦s ♣♦♥t êtr étés ♠♦è

r ①♠♣s ♦r♠s é♦♠étrqs ♦s q ♣t trtr ♦♣♦②érq t ♦ à ♦r

♥tt♦♥ stté

❯♥ ♦s s②stè♠ ♥ér rés♦ st ♣♦ss ér tr é♣♠♥t ~u ♥ t♦t ♣♦♥t

♦ ♥ ts♥t éqt♦♥ é♣♠♥t ♦r♣s s♦ éqt♦♥ ♥s ♦ é♦♣♣é

s é♣♠♥ts s♦♥t és ① ♣♦♥ts ss t ss é♥t♠♥t ① ♥÷s Pr st

♦♥tr♥t ♥♦r♠ σn t tr ♦♥tr♥t t♥♥t ~σt s♦♥t éts ♥ ts♥t s ♦s

♦♠♣♦rt♠♥t ♦♥t éqt♦♥s t s ♦♥tr♥ts ♥s ér♥t éqr ♦ ♥

♦rs t ♥ ♠♦♠♥ts s s♦♥t sttq♠♥t t ♥é♠tq♠♥t ♠sss ét♦♥

stté ♣r♠t tr♦r s éqr ♥ st ♥ éqr ♣stq♠♥t ♠ss tr♠♥t

t ♦♥ st r♠♥é à érr s t♦s s ♣♦♥ts ♣♣rt♥♥t ♦ ér♥t s rtèrs stté

s♥ts

• ♦♥tr♥t ♥♦r♠ σn ér rtèr ♥♦♥ é♦♠♥t ♥ s♣♣♦s q résst♥ s

♦♥ts r♦① à trt♦♥ st ♥ tt ♦♥t♦♥ s trt ♣r t q σn ♦t êtr ♥

♦♥tr♥t ♥♦r♠ ♦♠♣rss♦♥ σn < 0

• s ♦♥tr♥ts σn ~σt s♦♥t ♦♠♣ts rtèr ♥♦♥ ss♠♥t rrérs rtèr

♣stté ♦♣té ♥s ♠♦è st rtèr ♦r♦♦♠ ♦♥t♦♥ r

Page 73: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

♥tt♦♥ stté

♦rrs♣♦♥♥t st

F (~σ) = ‖~σt‖+ σn tanφ− c

♦ù c st ♦és♦♥ t φ ♥ r♦tt♠♥t ♦♥t

❯♥ r F < 0 s♥ q ♣♦♥t ♦♥séré st ♥ éstté t♦s s ♣♦♥ts s♦♥t à ♥térr

sr r ♥♦s ♣♦♦♥s ♦♥r q ♦ st ♥s ♥ étt éqr st

❯♥ r F = 0 s♥ q rtèr st tt♥t

❯♥ r F > 0 ♥①st ♣s ♥ rété ♣sq r ♦♥tr♥t t♥♥t ♥ ♣t

♣s é♣ssr ♠t (−σn tanφ+ c) ♠ê♠ ♥ r σn > 0 ♥st ♣s ♣♦ss ♥ rété r

résst♥ à trt♦♥ st ♥

♣♦ssté ♦t♥r ts rs à ♥ ♠♦è ♥t t

q ♥♦s s♣♣♦s♦♥s q ♦ ♣ss ♣r s étts éqr r♥t ♣r♦sss rs♠♥t s♥s

é♦♠♥t ♥ ss♠♥t rrérs ♥ ♥ ♣♦♥t ♦ té s ②♣♦tèss ♥ sr

éré q♣rès ♦♣ ♥s ♣ss étt ♥t à étt ♥ s t ♣r ♥ tr♥s♦r♠t♦♥

rérs rtérsé ♣r ♥ ♦ ♦♠♣♦rt♠♥t s ♦♥ts ♦♥♥ ♦t♦♥s q ♥s tt ♦r♠

t♦♥ ♥♦s ♦♥s tsé ♥ ♦ ♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ ♥ér ♠s r♥ ♥♠♣ê tst♦♥

♥ ♦ ♥♦♥ ♥ér ②♣r♦q rérsté ♥t t q r♥t ♣r♦sss ér

♠♥t s ♦♥tr♥ts ♥ sss♥t ♣s ♠♦t♦♥ ç♦♥ à érr rtèr ♣stté ♦

rtèr é♦♠♥t à ♥ ♥♦s ér♦♥s q t♦ts s ♦♥tr♥ts s♦♥t ♠sss

♥♦s ♣♦♦♥s ♠ttr q ♣r♦sss rérs st ♦♥ t q éqr ♦ st

st s s ♥♦s rtr♦♦♥s F > 0 ♦ σn > 0 ♥ ♥ ♣♦♥t ♦♥♥é ♠♦♥s s♥ q

s ♦♥tr♥ts és ♥ r♣rés♥t♥t ♣s r étt s ♦♥tr♥ts ♦s ♣♦♦♥s ♦rs ér

rtt q rtèr été tt♥t ♥ ♣♦♥t ♥t ♥ ér♠♥t sr

r ♦ st ♦rs éré ♥st t ♣♣t♦♥ ♥ s♦tè♥♠♥t st ♥éssr ♠♥t

st ♦♥srtr r s ♥ s ♣♦♥t ♣sté ♥ s♥ ♣s ♥éssr♠♥t q ♦ s

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ét♦♥ étt stté ♦ q♥tt♦♥ stté ♣t s r ♣r ér♥ts

♠♦②♥s ♥ ♥ r♦tt♠♥t rtq ♣♦r ♥ ♦és♦♥ ♦♥♥é ♥ tr

sérté ♥ t① ér♠♥t rtq sr r ♦ ♣rss♦♥

s♦tè♥♠♥t à ♣♣qr ♥ sr r

♦t♦♥s q s rs rtèrs ♦ ♠ét♦s q♥tt♦♥ stté s♦♥t ♦r st

sr ré♣♦♥s à qst♦♥ st ♦ ♥st ♠s ♣s sr ré tt stté ♦ tt

♥stté ♥s rtèr ♥ r♦tt♠♥t rtq ♥ q t tr σn, ‖~σt‖ ① s σn ♣t ♣rés♥tr ♥ ♠①♠♠ ♥ ♥ ♣♦♥t q ♥st ♣s ♣rss♦♥ ♠♥♠

s♦tè♥♠♥t ♦ t① ér♠♥t rtq

♥ r♦tt♠♥t rtq

♥ és♥ ♣r φmin ♥ ♥ ♣♦♥t ♦♥♥é ΣJ ♥ r♦tt♠♥t ♠♥♠ ♥éssr ♣♦r

rs♣tr rtèr ♦r♦♦♠ ♥ ♣♦♥t à étt ♥ à ♦♥t♦♥ ♥ ♣s ♦r trt♦♥

t ♥ s♣♣♦s♥t q ♦és♦♥ s ♦♥ts st ♥ t ♥ st é ♥ t♦s s ♣♦♥ts ss

j ♦ ♦♥t ♥♦♠r st nG ♦♠♠ st

φmin(j) = arctan

(‖~σt‖−σn

)

s σn < 0

Page 74: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

φmin(j) =Π

2s σn ≥ 0 t ‖~σt‖ > 0

φmin(j) = 0 s σn = 0 t ‖~σt‖ = 0

r ♠①♠ st ♦s ♦♠♠ r ♣s rtq t srt à ér stté

φmin = max (φmin (j)) j = 1 , nG

Ps φmin ♠♥t ♣s ♦ st ♦♥séré êtr ♥st ♥ r♦tt♠♥t ré φr st t

q φr > φmin ♦rs ♦ st st ♥ s trt♦♥ ♥ ♥ r♦tt♠♥t éé ♥ ♣t ♣s

♥tr♥r ♣♦r stsr ♦ st ♣♦r tt rs♦♥ q ♥♦s ♦♥s ♣♦sé φmin = Π

2♥s s

tr sérté

tr sérté ♥ ♣♦♥t ♦♥♥é ΣJ st r♣♣♦rt ♦♥tr♥t t♥♥t

♣stt♦♥ sr ♦♥tr♥t t♥♥t t é ♥ ♣♦♥t st é ♥ t♦s s

♣♦♥ts ss s♥t s ①♣rss♦♥ s♥ts

(j) =−σn tanφ+ c

‖σt‖s σn ≤ 0

(j) = 0 s σn > 0

tr sérté ♦ st r ♠♥♠ é

= min((j)) j = 1 , nG

❯♥ tr sérté s♣érr à s♥ q rtèr ♥st ♣s tt♥t à étt ♥ t ♦♥

♦ st st s♥s s♦tè♥♠♥t ♥s s ♦ù ♥ é♦♠♥t ♣♣rt♦♥ trt♦♥

tr sérté st s♣♣♦sé êtr ♥ ♣sq ♥s s ♥ ♦r résst♥t r♦tt♠♥t ♥

♣t ♥tr♥r ♣♦r stsr ♦

♥ t① é♦♥♥♠♥t rtq

étt ♥t ♥t ①t♦♥ s ♦♥tr♥ts ~σ0 s♦♥t ♣♣qés sr tr sr r ΣL

♦ ♣rès ①t♦♥ s ♦♥tr♥ts ♥♥♥t ♥s ♦s s♣♣♦s♦♥s q r♥t ♥♠♥t

♦r é♦♥♥♠♥t sr r ♣r♦rss♠♥t ç♦♥ ♠♦♥♦t♦♥ ♥s

♥♦s ♣♦♦♥s ①♣r♠r ♦♥tr♥t ♣♣qé sr sr r ♣r ~σ = (1− λ)~σ0 ♦♥t λ

r♣rés♥t t① é♦♥♥♠♥t t r ♥tr λ = 0 à étt ♥t t λ = 1 à étt ♥

r sr ΣJ s ♦♥tr♥ts r♥t ♥tr ~σ0 à étt ♥t ♣♦r λ = 0 t ~σ à étt ♥

♣♦r λ = 1 ♦♠♠ ♦♠♣♦rt♠♥t s ♦♥ts ♥s ♠♦è st ♥ér tt rt♦♥

st ♥ér ♥ ♦♥t♦♥ t① é♦♥♥♠♥t ♦ù ①♣rss♦♥ ♦♥tr♥t ~σλ ♦rrs♣♦♥♥t

à ♥ t① é♦♥♥♠♥t λ ~σλ = ~σ0 + λ (~σ − ~σ0)

♦s ♣♦♦♥s ♦rs r ♥tr s rs λ s♦rt q ♦♥tr♥t ♦rrs♣♦♥♥t

ér rtèr ♣stté ♥ s♥ ♦és♦♥ rtèr ♦r♦♦♠ rt à ~σλ

s①♣r♠ ç♦♥ s♥t

Page 75: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

♥tt♦♥ stté

‖~σλ‖+~σλ · ~ncosφ

≤ 0

♦♠♠ st ♥ ♥éqt♦♥ s♦♥ ré ♥♦s ♣♦♦♥s r ♥ t♦t ♣♦♥t ①

♠ts ♥tr s s♦t♦♥s λ1 < λ2 Psq ~σ0 ♦rrs♣♦♥♥t à λ = 0 ér ♦t♦r♠♥t

rtèr ♣r ②♣♦tès ♥♦s ♦♥s λ1 < 0 < λ2 Pr rs λ2 st é♦♥♥♠♥t ♠①♠ ♣♦r

q ♦ rst st P♦r r stté ♦ r ♠♥♠ ♣♦st λcrit st

é

λcrit = min(λ2(j)) j = 1 , nG

λcrit ≤ 1 ♦ st ♥st rtèr stté st tt♥t ♥t ér♠♥t t♦t

r ♦rrs♣♦♥♥t à λ = 1 r (1− λcrit) ♣t srr ♦♠♠ ré ♥stté

λcrit > 1 ♦ st ♥♦r st ♣rès ér♠♥t t♦t sr r r

(λcrit − 1) st ♦rs ♥ résr stté

Prss♦♥ s♦tè♥♠♥t

rtèr ♣stté st é♣ssé ♥ ♥ ♣♦♥t ♦♥♥é ♦ s ♥ ét♠♥t ♣♣rt♦♥

trt♦♥ ♥ s♦tè♥♠♥t st ♥éssr ♣♦r ssrr stté ♦ st ♣♦ss r

♣rss♦♥ s♦tè♥♠♥t ♠♥♠ ♥éssr ♣♦r rs♣tr rtèr ♥ t♦t ♣♦♥t ♦ tt

♥♦t♦♥ st ♣s s♥t ♣♦r ♥ ♥é♥r q ♥♦t♦♥ tr sérté

♣♣t♦♥ ♥ ♣rss♦♥ s♦tè♥♠♥t ps ♥♦r♠ sr sr r ♦ ré ♥

t♦t ♣♦♥t r♦♥tèr ΣJ ♦ ♥ ♥ré♠♥t ♦♥tr♥ts s ♦♥ts s♣♣♦sés ♦r ♥

♦♠♣♦rt♠♥t éstq s♦♥t s♦tés ♣r ♣♣t♦♥ tt ♣rss♦♥

Prtq♠♥t ♥s ♦ ♣r♦ér s♥t st ♦♣té ♣♦r ♣r♠ttr

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♥ ♣♣q ♥ ♣rss♦♥ s♦tè♥♠♥t ♥tr ps = 1 ♥ ♣r♦ r ΣL ♦

♥ ♦♥sér♥t q st s s♦tt♦♥ ①térr t ♥ s♣♣♦s♥t s ♦♥tr♥ts ♥ts ♥s

tr ♦♥tr♥t ~σ1 sé ♣r tt ♥q s♦tt♦♥ st é ♥ t♦t ♣♦♥t r♦♥tèr

ΣJ ♦ ♥ ts♥t s éqt♦♥s éqr t s éqt♦♥s ♦♠♣♦rt♠♥t s ♦♥ts ♥s

s②stè♠ éqr à rés♦r ♠tr rté R st ♠ê♠ q ①♣r♠é ♥s éqt♦♥

s trs s♦♥ ♠♠r s♦♥t és ♣rès éqt♦♥ ♥ ♣♦s♥t p = 0 sr ΣJ

p = 1 sr ΣL t ♥ s♣♣♦s♥t s ♦♥tr♥ts ♥ts ♥s ♥ és♥ ♣r ~F01 t ~M01 s trs

s s♦♥t ①♣r♠és ♦♠♠ st

~F01 =

ˆ

ΣL

−~n dS t ~M01 =

ˆ

ΣL

−~x ∧ ~n dS

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R

[

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]

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~M01

]

♣rès rés♦t♦♥ s②stè♠ tr ♦♥tr♥t ~σ1 ♥ t♦t ♣♦♥t ΣJ st é ♥ s réér♥t

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s ♥érté ♣♣t♦♥ ♥ ♣rss♦♥ s♦tè♥♠♥t ps ♥♦r♠ sr ♣r♦ r

♦ s ♥ ♥ré♠♥t ♦♥tr♥ts ps ~σ1 ♥ ♥ ♣♦♥t ♦♥♥é ΣJ ♥ ♣♦♥t

Page 76: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

~σ st ♦♥tr♥t é à étt ♥ ♣rès ①t♦♥ ♦♥tr♥t ~σp ♣rès ♣♣t♦♥

♣rss♦♥ s♦tè♥♠♥t st ♦t♥ ♣r ♦♠♥s♦♥ ♥ér s ① réstts s♥t ①♣rss♦♥

s♥t ~σp = ~σ + ps ~σ1

♥♦♥♥ ps ♦t érr rtèr ♣stté ♦♣té ♥s s rtèr ♦r♦♦♠

s♥s ♦és♦♥ ♥éqt♦♥ ♦rrs♣♦♥♥t st

‖~σp‖+~σp · ~ncosφ

≤ 0

rés♦t♦♥ tt ♥éqt♦♥ ♦♥♥ ♥ ♥tr s♦t♦♥s ❯♥ r ♣♦st ps s♥

q♥ ♣rss♦♥ ♦♠♣rss♦♥ st ♥éssr ♣♦r stsr ♣♦♥t ♦♥séré ♦ ❯♥ r

♥ét s♥ q♥ trt♦♥ r ⑤ps⑤ st ♠♥é s ♦♥ t éstsr

p1 t p2 s♦♥t s rs rés s ♥trs ♣♦sss s♦t♦♥s s♦♥t

• ]−∞ , p2] s♥ q ♦♥ ♣t ♠♣♦sr ♥ trt♦♥ sqà ♥ r p2 sr ♦ s♥s rsq

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• [p1 , +∞[ s♥ q t ♣♣qr ♥ ♣rss♦♥ s♦tè♥♠♥t p1 ♣♦r ♦r stté t

q ♥② ♣s ♠t s♣érr ♣♦r tt ♣rss♦♥

• [p1 , p2] s♥ q p ♦t êtr ♠té ♥tr rs ♣♣t♦♥ ♥ ♣rss♦♥ s♦tè♥

♠♥t ♣s éé q p2 rsq rér ♥ ss♠♥t rrérs rs ♥térr ♠ss

r♦s

• ❯♥ ♥tr s♥ q étt ♣♦♥t ♦♥séré st ♥♠ss qq s♦t ♣rss♦♥

♦♠♣rss♦♥ ♦ trt♦♥ q ♦♥ ♣t ♣♣qr sr ♦

♥éqt♦♥ st rés♦ ♥ t♦s s ♣♦♥ts ss j s srs ♥ ♦♥tt ♠ss

r♦s s ♣rss♦♥s ♠♥♠ t ♠①♠ ♦♣tés ♣♦r ♥ ♦ ♦♥♥é s♦♥t

psmin = max (p1 (j)) t psmax = min (p2 (j)) j = 1 , nG

♦t♦♥s s♥t♦♥ s rs ♥♥s s ♣rss♦♥s

• psmin = +∞ s♥ q ♦ rstr ♥st qq s♦t ♣rss♦♥ s♦tè♥♠♥t ♥♦r

♠é♠♥t ré♣rt sr s sr r

• psmin = −∞ s♥ q ♦ st st t ♠ê♠ ♣♣t♦♥ ♥ trt♦♥ ♥♥ sr s

sr r ♥ ♣s éstsr

♥♥ st ♠♣♦rt♥t r♠rqr q♥ é♥ér ♦rt s♦tè♥♠♥t st ♠♦sé ♥ ♦♥t♦♥

♠♦♠♥t ♦ tt ♣♣r♦ ♥st ♣s s ♥♦s ♦♥sér♦♥s q ♣rss♦♥

s♦tè♥♠♥t st ♥é♣♥♥t é♣♠♥t ♦ rtèr stté ♦t ♦rs êtr tsé

♣r♥ ♥s ♣tr s♥t ♥♦s ♠♦♥trr♦♥s q tst♦♥ ♠ét♦ ♦♥r♥

♦♥♥♠♥t ♥ ♣rss♦♥ s♦tè♥♠♥t à éqr st ♥ ♣♣r♦ ♣s ♣rt♥♥t

t ♥②tq s ♣r♠ètrs

♦s é♦♣♣♦♥s ♥②tq♠♥t ♥♥ s rtés s ♦♥ts t ♣r♠ètr K0 r♣♣♦rt

♥tr ♦♥tr♥ts ♦r③♦♥ts t rts à étt ♥t sr s ♦♥tr♥ts ♣rès ①t♦♥ t sr

é♣♠♥t ♦ ♦s ♠♦♥tr♦♥s q s ♦♥tr♥ts é♣♥♥t r♣♣♦rt s rtés Kn/Kt

t s♦♥t ♥érs ♥ ♦♥t♦♥ K0 Pr rs s ♠♣ts é♣♠♥t t r♦tt♦♥ ♦

s♦♥t r♦ss♥ts ♥ ♦♥t♦♥ rté Kn ♦ Kt sr r ♦ st ♦r③♦♥t s

é♣♠♥ts ♦ ♥s q s rt♦♥s ♦♥tr♥ts s♦♥t ♥é♣♥♥ts K0

Page 77: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

t ♥②tq s ♣r♠ètrs

t r♣♣♦rt s rtés Kn/Kt

t tt ét st é♠♦♥trr q s ♦♥tr♥ts ♥s sr s s ♦♥tt ♦

é♣♥♥t ♥q♠♥t s r♣♣♦rts s rtés ♥♦r♠ t t♥♥t Kn/Kt t ♥♦♥ ♣s q

rté ♣rs ♥♠♥t

♥ s s♥t sr éqt♦♥ t s♥t q ~u = ~U + r ~W rt♦♥ s ♦♥tr♥ts ~σ ♣t

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~U, ~W)

)

Ln

(

~U, ~W)

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~U + r ~W)

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~U, ~W)

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(

~U + r ~W)

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t♥sr H éqt♦♥ ♣t êtr ♦rs ①♣r♠é ç♦♥ s♥t

R = Kt R

R =Kn

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(

~U, ~W)

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Kt

Gt

(

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♥s rt♦♥ s ♦♥tr♥ts ~σ ♣t êtr ①♣r♠é ♣r

~σ = −(

Kn

Kt

Gn

(

~F0, ~M0,Kt

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)

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(

~F0, ~M0,Kt

Kn

))

♦s és♦♥s ♦rs q ~σ é♣♥ ♥q♠♥t r♣♣♦rt Kn/Kt t ♥♦♥ ♣s s rtés ♣rss

♥♠♥t

t♦♥s t s rtés sr é♣♠♥t s♦t♦♥ ♣r♦è♠ ♦s ♣♦♦♥s érr

[

~U~W

]

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KnRn +KtRt

]

−1

[

~F0

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Pr ♦♥séq♥t ♣♦r s ♠ê♠s ♦♥t♦♥s r♠♥t ♥ ♦ ♦♥♥é t ♠ê♠ r♣♣♦rt

Kn/Kt s ♠♣ts é♣♠♥t t r♦tt♦♥ s♦♥t s ♦♥t♦♥s r♦ss♥ts Kn ♦ Kt

Page 78: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

♦t♦♥s q ♦rr r♥r s rtés s ♦♥ts st ♣rés♥té ♥s ♥♥①

t ♣r♠ètr K0

♣r♠ètr K0 és♥ r♣♣♦rt ♥tr s ♦♥tr♥ts ♦r③♦♥ts t rts à étt ♥t

♥t ①t♦♥ ♦♥ ♦♥sèr r♣èr ( ~Ox, ~Oy, ~Oz) ① O~z rt♦♥ rt s

♦♠♣♦s♥ts ♦r③♦♥ts s ♦♥tr♥ts ♥ts s♦♥t σ0x = K0 σ0z t σ0y = K0 σ0z

é♠♦♥tr♦♥s q é♣♠♥t ♦ t s ♦♥tr♥ts ♥s sr s s ♦♥tt ♦

s♦♥t ♥érs ♥ ♦♥t♦♥ K0

♥ s♥ ♦r s♦tè♥♠♥t t ♥ s réér♥t à éqt♦♥ s trs s♦♥

♠♠r s②stè♠ ♥ér à rés♦r sér♥t ç♦♥ s♥t

~F0 =

ˆ

ΣL

(

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ˆ

ΣL

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~F0 =

K0 Fzx

K0 Fzy

Fzz

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Mxz −K0Mzx

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ΣL

σ0z nq dS et Mrq = −ˆ

ΣL

xr σ0z nq dS

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~x (r = x, y, z)

s é♣♠♥ts ♣♦♥t réér♥ ♦s ♦♠♠ ♥tr ♥rt ♦ st

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~U~W

]

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[

~F0

~M0

]

♠tr rté R ♥s q s♦♥ ♥rs R−1 s♦♥t ♥é♣♥♥ts K0 ♦♠♠ ♠♦♥tr♥t

s éqt♦♥s t ♦♠♠ s ♦♠♣♦s♥ts ~F0 t ~M0 s♦♥t ♥érs ♥ ♦♥t♦♥ K0 s

♦♠♣♦s♥ts tr é♣♠♥t ~U t r♦tt♦♥ ~W s♦♥t ss ♥érs ♥ ♦♥t♦♥ K0

♣rès s éqt♦♥s t ♥♦s ♣♦♦♥s ér q s ♦♠♣♦s♥ts é♣♠♥t

~u t s ♦♠♣♦s♥ts s ♦rts sr s s ♦ s♦♥t ss ♥érs ♥ ♦♥t♦♥ K0

sr r ♦ st ♦r③♦♥t tr ♥♦r♠ à tt sr s ♦♠♣♦s♥ts

♦r③♦♥ts ♥s nx = 0 t ny = 0 s♥ st q s tr♠s s♥ts s♥♥♥t Fzx = 0

Fzy = 0 Mzy = 0 Mzx = 0 Mxy = 0 t Mxy = 0 st s tr♠s q ♠t♣♥t K0 ♥s s

①♣rss♦♥s s♦♥ ♠♠r s②stè♠ ♥ér à rés♦r ~F0 t ~M0 Pr ♦♥séq♥t s réstts

s é♣♠♥ts t s rt♦♥s s ♦♥tr♥ts ♥s s ♥ ♦ à sr r ♦r③♦♥t

é♣♥♥t ♥q♠♥t s ♦♥tr♥ts rts ♥ts σ0z t s♦♥t ♥rs qq s♦t r

K0

❱t♦♥ ♥

t♦♥ ♠ét♦ ♥ésst s ♦♠♣rs♦♥ ♥ ①t P♦r

♠ét♦ s é♠♥ts ♥s st tsé ♣♦r ♠♦ésr ♥ ①t♦♥ ♥ ♦ ♥ ♦♥tt

Page 79: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

❱t♦♥ ♥

sr r ♦rsq ♥s ♠♦è é♦r♠té r♦ st r♥ ♥ ♠ét♦

st s♣♣♦sé ♦♥♥r ♠ê♠ réstt q ♣r é♠♥ts ♥s sr ♦♥r♠é

♥s ①♠♣ été ♥ Pr rs ♦♠♣rs♦♥ ♠ét♦ ♥ ♠♦è

♦ù r♦ st é♦r♠ ♣r♠ttr tstr ♥s qs ♦♥t♦♥s ②♣♦tès r♦ r st

♣t

❯♥ tr ♦♠♣rs♦♥ ♥ ♠♦è ♥ é♠♥ts ♥s ♦♥t♥ s♥s s♦♥t♥tés s à

♠ttr ♥ é♥ rô s s♦♥t♥tés ♥s rstrt♦♥ s ♦♥tr♥ts t♦r ♥ ①

t♦♥ s♦trr♥ ♣s s ♦♠♣rs♦♥s ♠ét♦ s ♦s és ♣r♠ttr♦♥t s♦♥r

s ♠tt♦♥s ♠rs tt ♠ét♦ ♦s t♥tr♦♥s ss ♠♦♥trr q ♠ét♦

s r♣♣r♦ ♦♣ ♣s ♥ ①t r♦ é♦r♠ q ♥ t ♠ét♦ s

♦s és ♦ s ♠ét♦s q ♠♣r♥t♥t s ♦♥tr♥ts ♥ ♠♦è ♦♥t♥

Pr rs s ♦♠♣rs♦♥s ♥tr s réstts stté ♦s stés t♦r ①t♦♥

♣r♠ttr♦♥t ♠① ♠ttr ♥ é♥ s ér♥s ♥tr ♠ét♦ t ♠ét♦ s

♦s és ❯♥ ♣r♠èr ét ♣r♠étrq ♥ sr t s rtés t s ♦♥tr♥ts ♥ts

sr ss t

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①♠♣ été ♦♥sst ♥ ♥ ①t♦♥ s♦trr♥ ♦♥t ♠r st sté à ♥ ♣r♦♦♥r H

à ♣rtr sr s♦ é♦♠étr ①t♦♥ st stré ♥s r étt ♥t

♥t ①t♦♥ s ♦♥tr♥ts rts ♥s r♦ s♦♥t rtrs t r♣♣♦rt ♥tr ♦♥tr♥ts

♦r③♦♥ts t rts st K0 ♣♦s ♦♠q r♦ st γ t ♥s ♠♦è é♦r♠

♠♦ ❨♦♥ st E t ♦♥t P♦ss♦♥ st ν s ♦♥ts s♦♥t éstqs ♥érs rté

♥♦r♠ Kn t t♥♥t Kt ♥ ♦♥sèr ♥ ♦ ♥♥é ♦♥t s ① ôtés s♦♥t ♣♥ 43.6

t 75 t ♦♥r ♠ t ♠ t ♦♥t s ΣL st ♥ r r r②♦♥ ♠ ♦ ♥s

r

r é♦♠étr ①t♦♥ t s ♦s étés

♥s ♣♣t♦♥ s♥t ♥♦s ♣♦sr♦♥s H = 500m γ = 0.02MN/m3 K0 = 1 ♦♥tr♥ts

s♦tr♦♣s Kn = 10000MPa/m Kt = 1000MPa/m t ν = 0.2

r ♠♦♥tr strt♦♥ s ♦♥tr♥ts ♥♦r♠s t t♥♥ts ♥ ♥ ôté

♦ ♥ ts♥t ér♥ts ♠♦ès

♥ ♠♦è r ♠♦è

♥ ♠♦è é♦r♠ ér♥ts ♠♦s ❨♦♥ E = 20GPa E = 50GPa t

E = 100GPa

Page 80: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

♥ ♠♦è é♦r♠ ♥ ♠♦ ❨♦♥ très éé éq♥t ♠♦è r

♥ ♠♦è ♦♥t♥ s♥s ♣rés♥ s♦♥t♥tés E = 50GPa

♠ét♦ s ♦s és

Bloc 2D, Kn=10000 MPa/m, Kt=1000 MPa/m, K0=1, H=500 m

−14

−12

−10

−8

−6

−4

−2

0

2

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Effort

norm

al (M

Pa)

Abscisse le long d’une face (m)

−2

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Effort

tangentiel (M

Pa)

Abscisse le long d’une face (m)

Modèle continu

E=20 GPa

E=50 GPa

E=100 GPa

E=infini

ISOBLOC

Blocs Clés

r strt♦♥ s ♦rts ♥♦r♠① t t♥♥ts ♦♥ ♥ ♦

s s♠t♦♥s s ♠♦ès é♦r♠s t ♠♦è ♦♥t♥ ♦♥t été ts ♥ ts♥t ♦

s é♠♥ts ♥s ❱P ❬❪ ②♣♦tès s é♦r♠t♦♥s ♣♥s ôté ♦ ♦s ♣♦r

r♣rés♥tr s ♦rts st s♥t q ss♠♥t ♣rès ♠ét♦ s ♦s és

ôté ♣♥ 75

♦s r♠rq♦♥s q s ♦rts és ♠ét♦ ①t r♦ é♦r♠ s♣♣r♦♥t

s♦t♦♥ ♦♥♥é ♣r ♣♦r s rtés r♦ss♥ts r♦ P♦r ♥ ♠♦ ❨♦♥

♥♥ r♦ r s♦t♦♥ s é♠♥ts ♥s st ①t♠♥t ♠ê♠ q

♦♥ ♠ét♦ s ♦s és ♦ ♣♦r ♠♦ ♠♦♠♥t ss♠♥t sr ♥ s

♦rts sr ss♠♥t s♦♥t és à ♣rtr s éqt♦♥s éqr ♣♦s ♦♠♠

s ♦♥tr♥ts ♥ st ♥♥tr♥♥♥t ♣s ♥s s ♦rts s♦♥t r♠♥t ♣s s q

① és s♦♥ s trs ♠ét♦s

♦s r♠rq♦♥s é♠♥t q s rs s ♦rts és ♥ ♠♦è ♦♥t♥ ♦♥

♥ ♥ é♦♠étrq ♦rrs♣♦♥♥t ôté ♦ sért♥t s és s ♠♦ès

s♦♥t♥s srt♦t ♣♦r s rtés éés r♦ ♦s ♣♦♦♥s ♦rs r♠r q s s♦♥

t♥tés ♦♥t ♥ rô ♠♣♦rt♥t ♥s rstrt♦♥ s ♦♥tr♥ts t♦r ①t♦♥

s ♦♥tr♥ts à ♣rtr ♥ ♠ ♦♥t♥ ♦♠♠ ♦♥t rt♥s ♠ét♦s ssqs ♦s

s♦és ①♣♦sés ♣tr ♦♥t à ♥ srst♠t♦♥ s ♦♥tr♥ts r ♠♦♥tr

r♠♥t r♦tt♦♥ s ♦♥tr♥ts q ♥ s s♦♥t♥tés ♣r r♣♣♦rt à ♥ ♠♦è

♦♥t♥ st♠♥t tst♦♥ ♥ ♠ ♦♥t♥ éq♥t ♣♦r étr ♥ ♠ss r♦① ssré

♥st sté q ♦rsq ssrt♦♥ st s très ♣tts ♦s

♦t♦♥s q ♣r♠ètr q ♥ r♣♣r♦♠♥t s s♦t♦♥s ①ts à s♦t♦♥ ts♥t

♥ r♦ ♣rt♠♥t r ♥st ♣s ♠♦ ❨♦♥ ♥s s♦ ♠s ♣tôt

r♣♣♦rt ♠♦ ① rtés ♦♥t E/ (Kn l) t E/ (Kt l) ♦ù l st ♥ ♦♥r rtérstq

♥s ♥ ♦sr♥t r ♥♦s r♠rq♦♥s ♥ ♣s r♥ r♣♣r♦♠♥t s s♦t♦♥s ♥tr

r♦ r t é♦r♠ ♣♦r s ♦rts t♥♥ts q ♣♦r s ♦rts ♥♦r♠① tt ér♥

st ♥ ♦♥séq♥ t q E/ (Kt l) > E/ (Kn l) ♥s ①♠♣ été (Kn > Kt)

Page 81: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

❱t♦♥ ♥

♦è ♦♥t♥ ♦è s♦♥t♥

r strt♦♥ s ♦♥tr♥ts ♣r♥♣s t♦r ♦ ♥tr ♠♦è ♦♥t♥t s♦♥t♥ E = 50GPa Kn/Kt = 10

t ♠♦♠♥t ♦

♠♦♠♥t ♦ st été ♣♦r ① rs tr K0 t ♣♦r Kn/Kt = 1 ♥ ts♥t

♥ ♠♦è ①t é♦r♠ P t ♥ ♠♦è r ♣♦st♦♥ ♦

à étt ♥ ♣r r♣♣♦rt à s ♣♦st♦♥ à étt ♥t ♥ tr ♠♣t♦♥ × ♣♦r

é♣♠♥t st ♠♦♥tré à r ♦s r♠rq♦♥s q ♦♥♥

♥ réstt ss③ ♣r♦ ♠♦è ①t ♣♦r K0 = 0.5 t ♣♦r K0 = 1 s rs

♠♦♠♥t ♦ s♦♥t qs ♥tqs ♥s s ① ♠♦ès t é♦r♠t♦♥ r♦ st

♠♥♠ ♣r r♣♣♦rt é♣♠♥t ♦ ♥s ♠♦è é♦r♠ Pr rs ♥②s

♠♦♠♥t ♠ét♦ s ♦s és ♣♦r réstt ♥ ss♠♥t s♥t ôté ♣s

r♥ ♣♥t qqs s♦♥t s rs s ♦♥tr♥ts ♥ts t s rtés s ♦♥ts é♥♠♦♥s

♣rès ♠♦è ①t ♦ ♠♦è st é♥t q♥ r♦tt♦♥ ♦ t q

étr♠♥é ♦♠♠ ét♥t ss♠♥t s♥t ♠ét♦ s ♦s és s sé♣r

♠ss r♦s ♥s rt♥s s ♦♠♠ ♣♦r K0 = 1 t Kn/Kt = 1

♥ tr r♦tt♦♥ st ♣r♣♥r ♣♥ ♦ t r♦tt♦♥ ♦ st rtérsé

♣r ♥ s ♥ r♦tt♦♥ ♦♠♠ r ♠♦♥tr q r♦tt♦♥ ♦ st té ♣r

s ♦♥tr♥ts ♥ts r K0 ♥t ♦rs ♥térss♥t étr ♠♣t tr

♥ r♦tt♦♥ ♥ ♦♥t♦♥ r♣♣♦rt Kn/Kt t ♣♦r ér♥ts rs K0

♣rès r ♦rsq Kn/Kt ♠♥ r♦tt♦♥ ♦ ♠♥t tt ♦srt♦♥ st

♥ ♦♥♦r♠té ♥②s r♣♣♦rt Kn/Kt ♣rr♣ s♥s r♦tt♦♥ ♥ ♣♦r

K0 < 1 ♥s s été ♥ r♦tt♦♥ ♥ét s ♠♣ts r♦tt♦♥ s♦♥t ♣s éés

♣♦r s s ♦♥tr♥ts ♥♦♥ s♦tr♦♣s K0 = 0.5 q ♣♦r s ♦♥tr♥ts s♦tr♦♣s

♣rès ♠ét♦ ssq s ♦s és ♥ r♦tt♦♥ st ♥ Pr rs ♠ê♠ s

♠ét♦ s ♦s és ♠♦é ♣♦r ♣rs ♥ ♦♠♣t r♦tt♦♥ st tsé ♣tr

♣rr♣ ♦♥♥rt ♥ réstt r♦tt♦♥ ♥é♣♥♥t s rtés s ♦♥ts t

s ♦♥tr♥ts ♥ st

t tr sérté

♣♦r ♥ ♦ rt s②♠étrq tr sérté st ér♦ss♥t ♥ ♦♥t♦♥ Kn/Kt t

r♦ss♥t ♥ ♦♥t♦♥ K0 ♦♠♠ ♦♥ rr ♥s r ♥st ♣s r ♣♦r t♦s s

s t ♣rtèr♠♥t ♣♦r ♦ été ♥s ♣rr♣

r ♠♦♥tr rt♦♥ tr sérté ♥ ♦♥t♦♥ K0 ♣♦r ♦ ♣♦r

Page 82: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

r é♣♠♥t ♦ ♣♦r Kn/Kt = 1 t ér♥ts rs K0 s ♥s♦♥t♥s r♣rés♥t♥t é♦♠étr ♥t t s ♥s ♥ ♣♦♥té r♣rés♥t♥t é♦r♠é ♥ tr ♠♣t♦♥ ×100 s ♣♦r ♠ét♦ s ♦ és

−0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Angle

de r

ota

tion (

º)

Kn/Kt

ISOBLOC 2D, H=500 m, Kt=1000 MPa/m

K0=0.5

K0=1

K0=1.5

−0.003

−0.002

−0.001

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Angle

de r

ota

tion (º)

Kn/Kt

r ❱rt♦♥ r♦tt♦♥ ♦ ♥ ♦♥t♦♥ r♣♣♦rt Kn/Kt ♠♦è

Page 83: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

❱t♦♥ ♥

ér♥ts rs Kn/Kt ♥ ts♥t ♥ ♥ r♦tt♠♥t φ = 35 ♥♦♥s q t ♥

r♦tt♠♥t s s ♥ ♣st♥t ♣s à étt ♥t ♣♦r s rs K0 étés ♥②s

r♣ ♠♦♥tr q ♣♦r t♦ts s rs r♣♣♦rt s rtés tr sérté

♠ê♠ r r♦ss♥t ♣s ér♦ss♥t ♥ ♦♥t♦♥ K0 Pr ♦♥séq♥t à ♣rtr ♥ rt♥

r K0 rtq ♠♥tt♦♥ s ♦♥tr♥ts ♦r③♦♥ts ♥ts ♥ t ésts♥t

sr ♦ ♥ ♦tr ♥♦s ♥ ♣♦♦♥s ♣s étr ♥ rè é♥ér ♦♥r♥♥t t r♣♣♦rt

s rtés sr tr sérté tr sérté ♠♥ ♣♦r ♣♣rt s s

♠♥tt♦♥ Kn/Kt ♠s ♣♦r ♥ ♥tr ♦♥♥é K0 ♥tr t ♥s s tt

♦♥sttt♦♥ ♥st ♣s r

0

0.2

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0.8

1

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1.4

1.6

1.8

2

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Facte

ur

de s

écurité

K0

Bloc 2D, H=500 m, φ=35°, c=0 MPa

ISOBLOC, Kn/Kt=0.1

ISOBLOC, Kn/Kt=1

ISOBLOC, Kn/Kt=10

ISOBLOC, Kn/Kt=100

Blocs Clés

r ❱rt♦♥ tr sérté ♥ ♦♥t♦♥ K0 t Kn/Kt s♥t s♠ét♦s t ♦s és

tr sérté st é ♥ s ♥÷s q t ♠♥♠♠ st r♣rés♥té

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♣♦r ♣s ér♦ss♥t ♦rrs♣♦♥ à

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♣r♠èr ♣s ♣r♠t ♠♥r s ♦rts t♥♥ts ♣rès ①t♦♥ sr ♥ ♦♥♥é

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Page 84: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

r♣rés♥t rt♦♥ tr sérté ♥ ♦♥t♦♥ s ♦♥tr♥ts ♦r③♦♥ts ♥ts ♣♦r

s ① ♦s t t ♣♦r ér♥ts r♣♣♦rts rtés ♠ét♦ s ♦s és

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♣♦r s ① ♦s s rt♦♥s s r♠♥ts ①térrs ♥tr étt ♥t t étt ♥ èr♥t

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0.5

1

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2.5

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Facte

ur

de s

écurité

K0

Blocs 1 et 2, H=500 m, φ=35°, c=0 MPa

ISOBLOC, Bloc1, Kn/Kt=1

ISOBLOC, Bloc 2, Kn/Kt=1

ISOBLOC, Bloc 1, Kn/Kt=10

ISOBLOC, Bloc 2, Kn/Kt=10

Blocs Clés, Blocs 1 et 2

r ♦♠♣rs♦♥ ① ♦s s ♠ê♠s ♦r♥tt♦♥s s s ♦♥tt t ♦s és

s ♦s t s♦♥t s♠rs s ♦r♥tt♦♥s s s ♦♥tt t s s rs s♦♥t

s ♠ê♠s ♠s s ts s♦♥t ér♥ts ♥s ♥②s ♠ét♦ ♦♥♥rt s

réstts ♥tqs ♣♦r s ① s ❯♥ ♣tt ér♥ ♣t êtr ♦t♥ à s rt♦♥

s ♦♥tr♥ts rtrs ér♥ s ♦r♦♥♥és ♥tr s ① s ♠s st très ♠♥♠

♥ ♦♥s♦♥ s ♦♥ ♦♠♣r stté ① ♦s ②♥t s s ♦♥tt s ♦rrs♣♦♥

♥ts ① ♦♥ts ♠ê♠ ♣♥ ♠s ♦sés à s ♠♣♠♥t ér♥ts t♦r ①t♦♥

réstt ♦♠♣rs♦♥ r s♥t ♠ét♦ tsé

• réstt ♠ét♦ s ♦s és é♣♥ ①s♠♥t ♦r♥tt♦♥ s s ♣r

r♣♣♦rt à ♦r t ♣♦s é♥♠♦♥s ♣♦r ér♥ts ♦r♥tt♦♥s r ♦♥

♣t ♦r ♠ê♠ ♠♦ ♠♦♠♥t

• réstt é♣♥ ♥ ♣s ♦r♥tt♦♥ r t s ♦♥tr♥ts ♥ts

ss♥t sr ♦ ♦rsq ♣r♦♦♥r ♦ st éé rté ♥ t ♥é sr

s ♦♥tr♥ts ♥ts s réstts ♦♠♣rs♦♥ s♦♥t ♦rs ♥tqs s s ♦r♥tt♦♥s

s s rs s♦♥t s ♠ê♠s ♥ trs tr♠s s s ♦rts ♥t① ss♥t sr r

s♦♥t é①

Page 85: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

t ♥②tq ♦♠♣rt ♥ ♦ s②♠étrq ♥

t ♥②tq ♦♠♣rt ♥ ♦ s②♠étrq ♥

♦♥sér♦♥s ♥ ♦ s②♠étrq ♥ sté sr t♦t ♥ ①t♦♥ ♣♥ ♥s ♣rr♣

♥♦s é♦♣♣♦♥s ♣♦r s s♠♣ s ①♣rss♦♥s ♥②tqs s ♦rs ss♥t sr s s

♦ ♣rès ①t♦♥ ♥ ts♥t qtr ♠ét♦s ér♥ts ♠ét♦ ♠ét♦

①t♦♥ ♠ét♦ étr♠♥st t ♠ét♦ s ♦s és t st ♠♦♥trr

r♠♥t s ér♥s ♥tr s ♠ét♦s t q s tr♦s r♥èrs ♦♥stt♥t s s ♣rtrs

♣r♠èr étt ♥ s ♣♦r ♠ét♦ s ♦s és ♦r rt ss♥t sr q

st ♠ê♠ ♣♦r t♦ts s ♠ét♦s t st ♠♣♦sé ♣r éqr rt ♦ t s②♠étr

♦r ♦r③♦♥t ♥ ♥ ♠ét♦ à tr Pr rs ♥♦s é♦♣♣♦♥s s

①♣rss♦♥s s ♦♥ts sérté t s ♣rss♦♥s s♦tè♥♠♥t t st♦♥s ♥s qs s

t ♦ t ♠ét♦ st ♣s ♦♥srt

t

r ♦ s②♠étrq ♥ ét♦

tt ♥t

♦ été st ♥ ♦ s②♠étrq tr H0 t ♠ ♥ s♦♠♠t α s st

sté à ♥ ♣r♦♦♥r H sr é♦♠étr ♦ t s ♦rs ss♥t sr ♦ à étt

♥t ♥t ①t♦♥ t à étt ♥ ♣rès ①t♦♥ s♦♥t strés ♥s r é♣ssr

♦ ♦rt♦♦♥♠♥t à r st ♥tr

étt ♥t t♥sr s ♦♥tr♥ts ♥ t♦t ♣♦♥t r♦ st

σ0 =

[

K0 σ0

σ0

]

♦r♥ r♣èr(

~Ox , ~Oz)

st sr sr s♦ t ① ~Oz st ré rs s

♦♥tr♥t σ0 st ♥ ♦♥tr♥t rtr r♥t ♣r♦♦♥r z ♣♦♥t ♦♥séré σ0 = γz

γ ét♥t ♣♦s ♦♠q r♦

♦t♦♥s q ♥s ♥♦s ♦♥sér♦♥s q s ♦♥tr♥ts ♦♠♣rss♦♥ ♦♥t ♥ s♥

♣♦st

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σ0 ~n dS

♥s s ♦rs ss♥t sr ♦ à étt ♥t s♦♥t s s♥ts

Page 86: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

F0x = K0 σ0mH0

F0z = σ0mH0 tanα

F0zb = (P + 2F0z)

P = γ H2

0 tanα

σ0m = γ

(

H − H0

2

)

♦♥tr♥t rt ♠♦②♥♥

s ♦rts F0x t F0z s♦♥t rs♣t♠♥t s ♦rs ♦r③♦♥t t rt ss♥t sr s s

♦ à étt ♥t ♣♦s ♦ st és♥é ♣r P

F0zb st ♥ ♦r q éqr s ♦rs rts ♦r F0z sr q t ♣♦s

♦ P t q t sr s ♦ ♥s ♥♦s ♦♥sér♦♥s ♥ ♦r ♣r q

st éq♥t à ♦♥sérr s ♦rts ♠♦②♥s ♣r ♣r♠ttr ♦♠♣rs♦♥ trs

♣♣r♦s q ♦♣t♥t tt s♠♣t♦♥

s ①♣rss♦♥s s ♦rs ♥♦r♠ t t♥♥t sr s s à étt ♥t s♦♥t

F0n =(

K0

cosα

tanα+ sinα

)

F0z

F0t = (K0 − 1) cosαF0z

s ♦♥tr♥ts ss♥t sr ♦ ♥t ①t♦♥ ♦♥t êtr ♣stq♠♥t ♠sss

♦♥ ♦♥sèr rtèr ♦r♦♦♠ ♥ ♦és♦♥ ♥ t ♥ ♥ r♦tt♠♥t φ

s trt ♣r ♦♥t♦♥ |F0t| < F0n tanφ ♥ ♣t ♦rs ér ♥tr s ♦♥ts K0

♠sss

1− tanα tanφ

1 + tanφtanα

≤ K0 ≤ 1 + tanα tanφ⟨

1− tanφtanα

〈x〉 = (x+ |x|) /2

tt ♥

étt ♥ s ♦ st éré ♥st ♣s s♦♠s à ♥ ♦♥tr♥t ♦♠♠

str r Pr ♦♥séq♥t ♦r F0zb ss♥t sr s ♦ ♥t ♥

P♦r ssrr éqr ♦ s ♦rs sr s s ♦♥t êtr ♠♦és ♥ rs♣t♥t s ♦s

♦♠♣♦rt♠♥t s ♦♥ts

éqr rt t s②♠étr ♦ ♣r♠tt♥t r ♦r rt Fz ♥

q ♦ s②♠étr ♦ ♠♣♦s q ♠♦♠♥t ♦ s♦t rt rs s

t q s ♦rs ♦r③♦♥ts ss♥t sr s ① s s♦♥t és P♦r tr♦r ①♣rss♦♥

♦r ♦r③♦♥t Fx sr q t é♣♠♥t rt ~Uz ♥♦s ♣♣q♦♥s s ♦s ♥érs

♦♠♣♦rt♠♥t s ♦♥ts ①♣qés ♥s ♣rr♣ ♦t♦♥s q ♣sq st ♥

sr r ♦r③♦♥t é♣♠♥t st ♥é♣♥♥t s ♦♥tr♥ts ♥ts ♦r③♦♥ts ♦♠♠

été éà é♠♦♥tré ♥s ♣rr♣

♠♣t é♣♠♥t s①♣r♠ ♦♠♠ st

Page 87: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

t ♥②tq ♦♠♣rt ♥ ♦ s②♠étrq ♥

Uz =

(

F0z +P

2

)

cosα

(

Kn sin2 α+Kt cos2 α

)

H0

♥ ♣s ♣♦s P s ♦rs ♦r③♦♥t t rt ss♥t sr q ♦ à ét♣

♥ s♦♥t rs♣t♠♥t Fx t Fz

Fx = A tanα

(

P

2+ F0z

)

+ F0x

Fz = −P2

♣r♠ètr A st ♥ ♣r♠ètr ♠♥s♦♥♥ q é♣♥ s rtés s ♦♥ts t r

♥♥s♦♥

A =1− Kn

Kt

1 +Kn

Kt

tan2 α

♦s és♦♥s s ①♣rss♦♥s s ♦rs ♥♦r♠ t t♥♥t ss♥t sr q ♦

à étt ♥

Fn = A sinα

(

P

2+ F0z

)

+ F0x cosα− P

2sinα

Ft = A sinα tanα

(

P

2+ F0z

)

+ F0x sinα+P

2cosα

♥ tr sérté t s②♠étr ♦ t s♥t q ♦és♦♥ st

♥ tr sérté st ♠ê♠ sr s ① s =Fn tanφ

|Ft|♣♦r Fn ≥ 0 ♦♥t

st ♥ s trt♦♥ ♣♣rt

♣rès s ①♣rss♦♥s Fn t Ft éqt♦♥s t ♦ ♣rès éqr rt

♥♦s ♣♦♦♥s érr rt♦♥ s♥t

Ft = Fn tanα+P

2 cosα

♥s s r Fn st ♣♦st ♦♠♣rss♦♥ Ft st ♥éssr♠♥t ♣♦st

♥②s♦♥s é♦t♦♥ stté ♥ ♦♥t♦♥ r♣♣♦rt Kn/Kt t K0

♦♥t A st ér♦ss♥t ♥ ♦♥t♦♥ r♣♣♦rt r = Kn/Kt r s éré ♣r r♣♣♦rt à r

st ♥ét A′(r) =−(1 + tan2 α)(

1 + r tan2 α)

é♦t♦♥ A ♥ ♦♥t♦♥ r♣♣♦rt s rtés st rtérsé ♣r s rs s♥ts

• A = 1 ♣♦r Kn = 0 ♦ A→ 1 ♦rsq Kn/Kt → 0

• 0 < A < 1 ♣♦r Kn/Kt < 1

• A ≤ 0 ♣♦r Kn/Kt ≥ 1

• A→ −1

tan2 α♦rsq Kn/Kt → ∞

♦rsq r♣♣♦rt Kn/Kt ♠♥t A ♠♥ ♣r ♦♥séq♥t s ♦rs ♥♦r♠ Fn t t♥♥

t Ft ♠♥♥t ♠♥t♦♥ Fn ♦♥tr à éstst♦♥ ♦ r ② r ♠♦♥s

Page 88: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

♦♠♣rss♦♥ sr ss s ♦♥ ♠♦♥s ♦rs résst♥ts ♦♠♠ Ft > 0 s r s♦ st

ér♦ss♥t ♥ ♦♥t♦♥ Kn/Kt t sé♦♥ ♠t ♣stté q ♦♥tr à sts

t♦♥ ♦ P♦r étr t ♦♠♥é é♦t♦♥ Fn t Ft sr stté t étr

rt♦♥ ♥ ♦♥t♦♥ r♣♣♦rt s rtés

♥ ts♥t ①♣rss♦♥ tr sérté ♣t sérr ç♦♥ s♥t

=tanφ

tanα+P

2Fn cosα

♦♠♠ Fn st ér♦ss♥t ♥ ♦♥t♦♥ r♣♣♦rtKn/Kt ♣rès ①♣rss♦♥ ♥♦s ♣♦♦♥s

♦♥r q st ss ér♦ss♥t ♥ ♦♥t♦♥ r♣♣♦rt ♠♥tt♦♥ r♣♣♦rt s rtés

♥ t ésts♥t sr ♦ s②♠étrq t♦t

tr ♣rt s r♥rs Fn t Ft s♦♥t r♦ss♥ts ♥ ♦♥t♦♥ K0 ♠♥tt♦♥ Fn

♥ t sts♥t sr ♦ ♦rs q ♠♥tt♦♥ Ft ♦♥ s r s♦ r Ft > 0

♥ t ♦♥trr P♦r ♦♥♥tr t ♦♠♥é rt♦♥ s ① r♥rs sr stté

♦ t ss ♦♥sérr é♦t♦♥ ♥ ♦♥t♦♥ K0

♣rès ①♣rss♦♥ ♠♥t ♥ ♦♥t♦♥ K0 stté ♥ ♦ s②♠étrq

t♦t ♥ ①t♦♥ ♠♥t ♠♥tt♦♥ s ♦♥tr♥ts ♦r③♦♥ts ♥ts

r♣ r st ♥ ①♠♣ é♦t♦♥ r♦ss♥t tr sérté ♥

♦♥t♦♥ K0 t ér♦ss♥t ♥ ♦♥t♦♥ Kn/Kt ♣♦r ♥ ♦ s②♠étrq ♠♥

s♦♠♠t α

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

FS

K0

ISOBLOC 2D, H0=2 m, H=10 m, α=20°, φ=35°, r=Kn/Kt

r=0.1

r=1

r=10

r=100

r ♦t♦♥ tr sérté ♥ ♦♥t♦♥ K0 ♣♦r ér♥ts rs Kn/Kt ét♦

Pr rs ♥♦s ♣♦♦♥s é♠♦♥trr ♣rès ①♣rss♦♥ q ♥s ♥tr α =]0, 90[,

tr sérté st ér♦ss♥t ♥ ♦♥t♦♥ ♠♥ s♦♠♠t α ♦♥ ♦ st ♠♦♥s

st ♦rsq st ♠♦♥s ♣♦♥t r ♠♦♥tr rt♦♥ tr sérté ♥ ♦♥t♦♥

♠♥ s♦♠♠t α ♣♦r ér♥ts r♣♣♦rts rtés

♦t♦♥s q ♣♦r s ♣r♦♦♥rs éés ♦ ♣♦r s rs éés K0 s ♦♥ts

sérté ♥ ♦♥t♦♥ r♣♣♦rt rté t♥♥t à ♦♥rr rs ♠ê♠ s♦t♦♥ ♥ t ♥♦s

Page 89: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

t ♥②tq ♦♠♣rt ♥ ♦ s②♠étrq ♥

♣♦♦♥s ♦♥sttr ♥ r♣♣r♦♠♥t s ♦rs ♦rsq K0 ♠♥t ♥s r ♥s

s ♦♥tr♥ts ♥ts très éés ♣♦s ♥t ♥é ♣r r♣♣♦rt ① ♦rs ♥♦r♠s t

t♥♥ts ss♥t sr ♦ ♣rès éqt♦♥ tr sérté t♥ ♦rs rstanφ

tanα

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

10 20 30 40 50 60 70

FS

α°

ISOBLOC 2D, H0=2 m, H=10 m ,K0=1, φ=35°, r=Kn/Kt

r=0.1

r=1

r=10

r=100

r ♦t♦♥ tr sérté ♥ ♦♥t♦♥ ♠♥ s♦♠♠t α ét♦

♥ ♦r s♦tè♥♠♥t ♦s r♦♥s ♥ ♥s♠ ♦rs s♦tè♥♠♥t ♦

rr♠♥t à ♣♣qr sr s ♦ ♣♦r q rtèr ♣stté sr s s ♦

s♦t rs♣té ♣rès ①t♦♥

♣♣t♦♥ ♥ ♦r s♦tè♥♠♥t Fs sr s ♦ ♣♦r réstt ♥ ♥ré♠♥t

♦rs ♦r③♦♥t Fx t rt Fz sr s s ♦ ♦♠♠ str r Pr

♦♥♥t♦♥ Fs > 0 st ♥ ♦r ♦♠♣rss♦♥

r t ♣♣t♦♥ ♥ ♦r s♦tè♥♠♥t

s éqt♦♥s ♣rr♣ s♦♥t ♦♣tés ♥ ♦♥sér♥t q Fs st ♥q ♦r ss♥t

sr ♦ t q s ♦♥tr♥ts ♥ts s♦♥t ♥s s ♥ré♠♥ts s ♦rs sr s s s♦♥t ♦rs

①♣r♠és ♣r

Fz =Fs

2t Fx = −A tanα

Fs

2

Page 90: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

s ♥ré♠♥ts ♦rs s♦♥t ♥st ♦tés ① ♦rs tr♦és à ét♣ ♥ ♣rès ①t♦♥

s ①♣rss♦♥s s ♥♦s ♦rs ♥♦r♠ Fns t t♥♥t Fts s♦♥t éts

Fns = Fn +Fs

2sinα (1−A)

Fts = Ft −Fs

2(cosα+A sinα tanα)

♦r s♦tè♥♠♥t Fs ♦t érr ♥été ♦ ♦r♦♦♠ |Fts| < Fns tanφ

s♥t q ♦r ♥♦r♠ st ♥ ♦♠♣rss♦♥ (Fns ≥ 0)

♦♥t♦♥ ♥ ♦r ♥♦r♠ ♦♠♣rss♦♥ ♠♣♦s q

P♦r A 6= 1 Fs > −2Fn

sinα (1−A)

P♦r A = 1 Fn > 0 ♦r Fs ♥s s ♥ ♣t ♣s ♦♥trr à rt♦♥ Fn ♦t♦♥s

q ♦♥t♦♥ A = 1 st r ♣♦r Kn = 0 q st ♥rs♠ ♥ ♣rtq

① ♠ts ♣♦r ♥tr s ♦rs s♦tè♥♠♥t ♠sss s♦♥t tr♦és

Fs1 = 2Ft − Fn tanφ

K1

K1 = A sinα (tanα− tanφ) + sinα tanφ+ cosα

Fs2 = 2Ft − Fn tanφ

K1

K2 = A sinα (tanα+ tanφ)− sinα tanφ+ cosα

K1 > 0 Fs1 st ♥ ♠t ♥érr ♥tr s ♦rs s♦tè♥♠♥t t s K2 > 0 Fs2

st ♥ ♠t s♣érr t ♥tr

t ♠ét♦ ①t♦♥

♠ét♦ ①t♦♥ été éà ①♣♦sé ♥s ♣r♠r ♣tr ♥s ♣rr♣

♥♦s é♦♣♣♦♥s s ①♣rss♦♥s s ♦rs ss♥t sr ♦ ♥s ♥ t ♦♠♣rt ♣♣r♦

r ♦ s②♠étrq ♥ ét♦ ①t♦♥

tt ♥t

étt ♥t ♦♥ ♦♥sèr q r♦ été ①é ♠s q ♣♦s ♥t ♣s sr ♦

s ♦rs F0x r♣rés♥tés ♥s r ♣♥t êtr ♣rss ♦♠♠ és ① ♦rs ♥ts

♥t ①t♦♥ ♦♠♠ ♥s ♣♣r♦ ssq r② ❬❪ ♦ és à ♣rtr ♥

♠♦è éstq ♦♥sér♥t ♥ ♠ ♦♥t♥ ♦r ♣rr♣

Page 91: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

t ♥②tq ♦♠♣rt ♥ ♦ s②♠étrq ♥

éstq é♣♥ ♦r♠ ①t♦♥ t ss ♠♥s♦♥s s s♦t♦♥s ♥②

tqs ♣♦r s ♦rs ♦r③♦♥ts ♥ts ♦♥t été tsés ♥s ttértr ♥s r

♠ét♦ ①t♦♥ ♥q♠♥t ♣♦r s rs ♦r♠ rr ♥s ♦♥♦s ❬❪ é

♦♣♣é ①♣rss♦♥ ♦r ♦r③♦♥t à ét♣ ♥t ♠ét♦ ①t♦♥ ♥ ♥tér♥t

s ♦♥tr♥ts és t♦r ♥ ①t♦♥ rr r②♦♥ R sr s s ♦ tr

H0 ♦s és♥♦♥s tt ♦r ♣r F0xE ♦♥ ①♣rss♦♥ st ♦♠♠ st

F0xE =1

2σ0m [R (1 +K0)C1 − (1−K0)C2]

C1 =

(

H0

R+ 1

)

− 1(

H0

R+ 1

) t C2 =

(

H0

R+ 1

)

− 1(

H0

R+ 1

)3

r②♦♥ ♠♥♠ r à ♦sr ♦rrs♣♦♥♥t à stt♦♥ ♦ù s s ♦ s♦♥t

t♥♥ts à r st

Rmin =H0 tanα

tan(π/4− α/2)

♦s r♠rq♦♥s ♣rès ♦♠♣rs♦♥ r q F0xE st ♣s éé q F0x ♣♦r

♣♣rt s rs K0 st ♦♥ s♦♥t ♣s sértr s ♠ét♦ ①t♦♥ st

♦♣té r F0x t ♥♦♥ ♣s F0xE

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Forc

e h

orizonta

le initia

le (

MN

)

K0

Bloc 2D, H0=2 m, H=10 m, α=20°

F0x

F0xE (Elastique, R=1.5 m)

F0xE (Elastique, R=3 m)

F0xE (Elastique, R=5 m)

r ét♦ ①t♦♥ ♦♠♣rs♦♥ ♦r ♦r③♦♥t à ét♣ ♥t♥tr ♣♣r♦ r② t ♦♥♦s

Pr rs ♦♠♠ ♥♦s ♦♥s ♠♦♥tré ♥s r ♥s s ♥ r♦ r r

t♦♥ s ♦♥tr♥ts t♦r ♥ ①t♦♥ st ♣tôt té ♣r ♣rés♥ s s♦♥t♥tés q

♣r é♦r♠té r♦ ♦s ♣r♥r♦♥s ♦♥ ♥s st tt ♥②s r①t♦♥ ♥

♦ s②♠étrq t♦t F0x ♦♠♠ ♦r ♥t ss♥t sr ♦ ♦♠♠ ♥s ♠ét♦♦♦

ssq r② ❬❪

♦♥t♦♥ ♥♦♥ ss♠♥t à étt ♥t s trt ♥s s ♣r φ > α

Page 92: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

tt ♥

♦ st s♦♠s à s♦♥ ♣♦s t s ♦rs sr s s s♦♥t ♠♦és ♥ s♦t♥t ♦♠♣♦rt♠♥t

s ♦♥ts étt ♥ ♦♠♠ ♠♦♥tr r st s♠ à ♠ét♦

♥ ♦t♥t é♣♠♥t t s ♦rs sr s s ♥ r♠♣ç♥t ♥s s ♦r♠s éà éts

éqt♦♥s t ♠ét♦ ♦r F0z ♣r ♦rt Fz st ♦rs

♥r

Uz =

P

2Kn sin

2 α+Kt cos2 α

Fx = A tanαP

2+ F0x

Fz = −P2

♠ê♠ s ①♣rss♦♥s ♦r ♥♦r♠ Fn t t♥♥t Ft ss♥t sr s s à étt

♥ t s ♦rs s♦tè♥♠♥t Fs s♦♥t éts s ①♣rss♦♥s tr♦és ♠ét♦

éqt♦♥s t ♥ ♣♦s♥t F0z = 0

♥s ♠ét♦ st éq♥t à ♠ét♦ ①t♦♥ s ♦♥ ♦♥sèr F0z = 0

q st ♠♣r♦ ♥s s ré ♥ ①t♦♥ s♦trr♥ t s ♥s ♠ét♦ ①t♦♥

é♦r♠t♦♥ r♦ ♥st ♣s ♣rs ♥ ♦♠♣t F0x ♥st ♣s étr♠♥é ♣r ♥ éstq

Pr rs ♣rès éqt♦♥ ♥♥r F0z q st ♣♦st r♥t à ♠♥r Fn ♦rsq

A > 0 à Kn < Kt t ♦♥ ♠♥r ♦r éqt♦♥ ♥ ♥ réstt ♥rs ♣♦r

A < 0 Pr ♦♥séq♥t ♥s ♣r♠r s ♠ét♦ st ♦♣t♠st t ♥s s♦♥

st ♦♥srt ♣r r♣♣♦rt à ♠ét♦ ①t♦♥ r ♥s rété ♥ st r♣♣♦rt

Kn/Kt > 1

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Page 93: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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FnRelaxation = FnISOBLOC s F0z = 0

FnGAFIS = FnISOBLOC s A = 0

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♥ ts♥t ①♣rss♦♥ tr sérté ♥s éqt♦♥ t ♦♠♣rs♦♥ s rs

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GAFIS ≥ Relaxation ≥ ISOBLOC ♦rsq A ≤ 0 Kn/Kt ≥ 1

GAFIS < Relaxation < ISOBLOC ♦rsq A > 0 Kn/Kt < 1

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♠ét♦s ♥s q s trs sérté s♦♥t ♥ t s s♦t♦♥s ♠ét♦ étr♠♥st

Page 94: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

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0.8

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1

1.1

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FS

K0

Bloc 2D, H0=2 m, H=5 m, α=20°, φ=35°

ISOBLOC

Relaxation

GAFIS

Kn/Kt = 0.1

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

FS

K0

Bloc 2D, H0=2 m, H=5 m, α=20°, φ=35°

ISOBLOC

Relaxation

GAFIS

Kn/Kt = 1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

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1.4

1.6

1.8

0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

FS

K0

Bloc 2D, H0=2 m, H=5 m, α=20°, φ=35°

ISOBLOC

Relaxation

GAFIS

Kn/Kt = 10

r ♦♠♣rs♦♥ s♥t s ér♥ts ♠ét♦s ♣♦r ér♥ts rs K0 t Kn/Kt

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s tstr ♦r♥t ♦♥♥ r Fx à ♦t♥rt s ♠ê♠s réstts q

Page 95: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

t ♥②tq ♦♠♣rt ♥ ♦ s②♠étrq ♥

0

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0.6

0.8

1

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1.4

1.6

1.8

2

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

FS

H (m)

Bloc 2D, H0=2 m, K0=1.0, α=20°, φ=35°, Kn/Kt=100

ISOBLOC

Relaxation

GAFIS

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s ♦rs s♦tè♥♠♥t ♠♥♠ t ♠①♠ és s♥t s ér♥ts ♠ét♦s s♦♥t

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r ♥ét ♦r s♦tè♥♠♥t s♥ q ♦ st st ♥ ♦♥t sérté

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♣♦r éstsr Pr rs ♠ét♦ st ♣s ♦♥srt ♣♦r s s K0 < 0.5

Page 96: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

t Kn/Kt = 10 st ♥tr ♦ù trt♦♥ ♣♣rt sr ♥ ♦ s♥t tt

♠ét♦ ♦rs q ♣♦r s s ♠ét♦ ♦♥♥ ♥ tr sérté ♥ ♥tq

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♠♥t ♥s s ♥ s♦tè♥♠♥t ♣ss ♦♥t ♦♠♣♦rt♠♥t é♣♥ s é♦r♠t♦♥ ♦t♦s

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♥t♥sté tr sérté st ♥ s♥t ♦rs q ♦r s♦tè♥♠♥t é♣♥

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N)

K0

Bloc 2D, H0=2 m, H=5 m, α=20°, φ=35°

Kn/Kt = 0.1

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1.2

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Fo

rce

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ou

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t (M

N)

K0

Bloc 2D, H0=2 m, H=5 m, α=20°, φ=35°

Kn/Kt = 1

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0.4

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Forc

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N)

K0

Bloc 2D, H0=2 m, H=5 m, α=20°, φ=35°

Fmin ISOBLOC

Fmax ISOBLOC

Fmin Relaxation

Fmax Relaxation

Fmin GAFIS

Fmax GAFIS

Fmin Blocs Clés

Kn/Kt = 10

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♦♥s♦♥

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♠♥tt♦♥ s ♦♥tr♥ts ♦r③♦♥ts t ♠♥ ♠♥tt♦♥ r♣♣♦rt s rtés

Page 97: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

ts ♣r♠étrqs ♥ t ♦♠♣rs♦♥s

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♥ s♦♠♠t ♦

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♥ ♦♠♣rs♦♥ ♠ét♦ ①t♦♥ t ♠ét♦ ♥ ♦ ♥♦♥ s②♠étrq

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♣r♦♦♥r s♦♥ ♥tr ♠sré à ♣rtr sr r st H = 200m s ①s réér♥ s♦♥t

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(Oy) rs♣t♠♥t ♦rsq K0x = K0y ♥♦s ts♦♥s ♣r♠ètr K0 = K0x = K0z ♦♥tr♥t

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♦♥r♥♥t s ♣r♦♣rétés ♠é♥qs s ♦♥ts ♥ r♦tt♠♥t st φ = 35 ♦és♦♥ c

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r ♠♦♥tr é♦t♦♥ r♦ss♥t tr sérté ♥ ♦♥t♦♥ K0 s♥t

Page 98: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

X

Z

Y

Bloc 1θ=0º

Bloc 2θ=45º

Bloc 3θ=90º

r é♦♠étr ①t♦♥ t s ♦s étés

Pr♦♣rétés é♦♠étrqs s s♦♥t♥tés

♠ér♦ s♦♥t♥té rt♦♥ ♣♥ () P♥ ()

♠ét♦ Pr rs tt r ♠♦♥tr q ♠♥t♦♥ r♣♣♦rt s rtés

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st ♦s s ♦rs r♦♥t ♠ê♠ r ♠s s ♠♣ts ér♥ts

♦r♠ é♦♠étrq s②♠étrq sr r ♦ ♥ q s♦t ♦r ♠♣♦s

q ♦♠♠ ♣♦r s ♥ sr r ♦r③♦♥t rést♥t s ♦♥tr♥ts ♦r③♦♥ts

♥ts q ② s♦♥t ♣♣qés s♦t ♥ é♣♠♥t ♦ st ♦♥ ♥é♣♥♥t s ♦♥tr♥ts

♦r③♦♥ts ♥ts ♦♥ ♥é♣♥♥t K0 ♦♠♠ été ♠♦♥tré ♥s ♣rr♣ ♣♦r

s ♥ ♦ à sr r ♦r③♦♥t ♠♥tt♦♥ K0 s ♦♥tr♥ts ♥ts ss♥t

sr s s ΣJ ♦ ♠♥t♥t ♦rs q ♥ré♠♥t ♦♥tr♥ts ~σ ♥ ♥ ♣♦♥t ♦♥♥é ét♥t

♣r♦♣♦rt♦♥♥ é♣♠♥t ♦ ♥ ♣♦♥t rst ♥r ♥s ♣♦r s rs éés

K0 s ♦rts sr s s à étt ♥ s r♣♣r♦♥t s ♦rts ♥t① ①♣q ♣♦rq♦ ♥s

r s tr♦s ♦rs ♦rrs♣♦♥♥ts tr sérté s♥t

♣♦r ér♥ts r♣♣♦rts rtés ♦♥r♥t ♦rsq K0 ♠♥t

♠ét♦ s ♦s és ♥ ♣r♥ ♣s ♥ ♦♠♣t t s♣t sts♥t s ♦♥tr♥ts ♥ts

♥②s ♥é♠tq ♣♦r réstt ♥ ♠♦♠♥t ♥ t r t ♦♥ ♥♥♦♥ ♦rs q

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K0 < 0.97 t Kn/Kt = 100

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Page 99: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

ts ♣r♠étrqs ♥ t ♦♠♣rs♦♥s

0

0.2

0.4

0.6

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1

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Facte

ur

de s

écurité

K0

Bloc 1, φ=35°, c=0 MPa

ISOBLOC, Kn/Kt=1

ISOBLOC, Kn/Kt=10

ISOBLOC, Kn/Kt=100

Blocs Clés

Blocs Clés avec contraintes

r ♦t♦♥ tr sérté ♥ ♦♥t♦♥ K0

❯❲ ①♣♦sé ♥s ♣tr ♣rr♣ st ss r♣rés♥té ♥s r

♦s r♠rq♦♥s q ♦♥t sérté ❯❲ s ♦♥♦♥

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s②♠étrq t♦t ♥s ♣rr♣ ♦ù été ♠♦♥tré q ♦rsqKn = Kt ♦♠♣♦rt♠♥t

s ♦♥ts ♥♥tr♥t ♣s ♥s ♠♦t♦♥ s ♦♥tr♥ts ♥ts é♥♠♦♥s ♣♦r s r♣♣♦rts

rtés ♦ ♠ét♦ ♦♥♥ s trs sérté ♥érrs à ①

♠ét♦ ♦ ❯❲ srt♦t ♦rsq K0 st

♥ t ♥s ♠ét♦ ♦ ❯❲ s ♦rts ♥♦r♠① sr s s ♦ s♦♥t

és à ♣rtr ♥ ♠♦è ♦♥t♥ ♦ù ♣rés♥ s ♦♥ts ♥st ♣s ♣rs ♥ ♦♠♣t s ♦rts

s♦♥t ♦♥ ♥é♣♥♥ts s rs s rtés s ♦♥ts ttr ①♠♣ r ♠♦♥tr ♥

♦♠♣rs♦♥ ♥tr s ♦♥tr♥ts ♥♦r♠s sr s s ΣJ ♦ s♥t ♠ét♦ ♦

❯❲ t s♥t ♠ét♦ ♣♦r K0 = 1 t ♣♦r Kn/Kt = 1 ♦ Kn/Kt = 10

♦s r♠rq♦♥s q ♣♦r s Kn/Kt = 10 s ♦♥tr♥ts ♥♦r♠s és ♥ ♦♥sér♥t ♥

♠ ♦♥t♥ s♦♥t srst♠és ♣r r♣♣♦rt réstt

ét♦ ❯❲ ét♦ Kn

Kt

= 1 ét♦ Kn

Kt

= 10

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r é♣rtt♦♥ s ♦♥tr♥ts ♥♦r♠s sr s s ♦ ♣♦r K0 = 1 ét♦s ♦s és ♦♥tr♥ts ♦ ❯❲ t ♠ét♦

Page 100: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

P♦r ér ré stté ♦ ♥stté s ré♦♥s ♦ù trt♦♥ ♣♣rt ♥s

s K0 < 0.71 t Kn/Kt = 10 ♦ K0 < 0.97 t Kn/Kt = 100 st ♣s ♦♥♥ étr

♥ tr ♥ stté q tr sérté ♥s t① ér♠♥t rtq λcritst r♣rés♥té ♥ ♦♥t♦♥ K0 t① st é ♥ t♦t ♣♦♥t ♦ t r ♠♥♠ st

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λcrit

K0

Bloc 1, φ=25°, c=0 MPa

Kn/Kt=1

Kn/Kt=10

Kn/Kt=100

0

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0.8

1

1.2

1.4

0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

λcrit

K0

Bloc 1, φ=35°, c=0 MPa

Kn/Kt=1

Kn/Kt=10

Kn/Kt=100

r ♦t♦♥ tr ér♠♥t rtq λcrit ♥ ♦♥t♦♥ K0 ♣♦r① rs ♥ r♦tt♠♥t

♣♥t ♥ s ♦rs ♦rrs♣♦♥♥t ① r♣♣♦rts rtés Kn/Kt = 10 t

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r♣s r

Pr rs ♥ s♥ trt♦♥ t ♣♦r t♦t r r♣♣♦rt s rtés λcrit ♠♥

♥ ♦♥t♦♥ K0 ♦rsq φ = 25 ♦rs q ♠♥t ♥ ♦♥t♦♥ K0 ♣♦r φ = 35 ss ♥♦s

r♠rq♦♥s q rt♦♥ λcrit ♥ ♦♥t♦♥ r♣♣♦rt s rtés st r♦ss♥t ♣♦r φ = 25

♦rs q st ér♦ss♥t ♣♦r φ = 35

♣♣♦♥s q λcrit > 1 s♥ q ♦ st st rtèr ♣stté ♥st ♣s tt♥t

♣rès ér♠♥t sr r q ♦rrs♣♦♥ à λ = 1 t rt ♣♣qr ♥ t♦t

♣♦♥t sr r ♥ ♦♥tr♥t trt♦♥ (1− λ)σ0 ~n ♣♦r tt♥r rtèr ♥ ♥ ♣♦♥t

♦♥♥é ❯♥ r λcrit < 1 s♥ q ♠♦♥s ♥ ♣♦♥t ♦ ♣sté ♥t ér♠♥t

t♦t ①t♦♥

Pr ♦♥séq♥t ♥ r r♦ss♥t λcrit ♣t s♥tr♣rétr ♦♠♠ ♥ ♠♥tt♦♥

stté ♦ ♥ ♠♥t♦♥ ♥stté t ♥ r ér♦ss♥t λcrit ♦♠♠ ♥ ♠♥t♦♥

stté ♦ ♥ ♠♥tt♦♥ ♥stté

P♦r ①♣qr s ér♥s s t♥♥s ♥tr s ① r♣s r s♥t q

φ = 25 ♦ φ = 35 ♥♦s ♦♥s r♣rés♥té rt♦♥ ♦♥tr♥t t♥♥t ♥ ♦♥t♦♥

♦♥tr♥t ♥♦r♠ ♥ s ♣♦♥ts rtqs ♦ù λcrit été é ♣♦r Kn/Kt = 1 t ♣♦r s

♥ré♠♥ts K0 ♥tr t st ♦r ♦rrs♣♦♥♥t à λ = 1 ♥s r

r♣rés♥t étt s ♦♥tr♥ts σn σt s ér♠♥t r st t♦t ét

♦r ♦rrs♣♦♥ à K0 = 0.5 t ♥ à K0 = 2

♦r rt à λ = 0 r♣rés♥t étt ♥t s ♦♥tr♥ts σ0n σ0t ♥t ①t♦♥

tt r ♣rés♥t ss s ♦♥tr♥ts t♥♥ts résst♥ts ♥ ♦♥t♦♥ s ♦♥tr♥ts

♥♦r♠s σn σn tanφ ♣♦r φ = 25 t φ = 35

♥s ♣r♠r s φ = 25 ♥été σn tanφ < σt st r ♣♦r t♦t K0 ♦♥ ♣stt♦♥

Page 101: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

ts ♣r♠étrqs ♥ t ♦♠♣rs♦♥s

0

1

2

3

4

5

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9

σt (M

Pa)

σn (MPa)

Bloc 1, Kn/Kt=1, K0=[0.5,2], c=0 MPa

σt à λ=1

σt−plastique, φ=25°

σt−plastique, φ=35°

σt à λ=0

r t♦♥ ♥tr σt t σn ♣♦r ♥ ♥ré♠♥t K0 Kn/Kt = 1

♥t ér♠♥t t♦t r ♦♠♠ ért ♥tr s ① ♦rs ♠♥t

K0 ♥♦s ♣♦♦♥s r q ♥stté ♠♥t K0 ♦♥ λcrit ♠♥ ♥s ①è♠

s φ = 35 ♥été σn tanφ > σt st r ♣♦r t♦t K0 ♦♥ ♣stt♦♥ ♥ ♣t ♣s ♦r

♥t ♥ ér♠♥t ♦♠♠ ért ♥tr s ① ♦rs ♠♥t K0 ♥♦s

♣♦♦♥s r q stté ♠♥t K0

♥ ♦♥s♦♥ ♥♦s ♦♥s ♠♦♥tré q q♥tt♦♥ ré stté r s♥t

rtèr stté tsé ♥s s ♦ s tr sérté st tsé ♦♠♠ rtèr

stté ♠♥t ♠♥tt♦♥ ♣r♠ètr K0 ♥é♣♥♠♠♥t ♥ r♦tt♠♥t

tr ér♠♥t rtq st tsé ét♦♥ stté é♣♥ ♥

r♦tt♠♥t ♦ ♥t q λcrit < 1 t q ♦ st ♥ ♦♠♣rss♦♥ ♥stté ♠♥t

♠♥tt♦♥ K0 λcrit > 1 stté ♠♥t ♠♥tt♦♥ K0 é♥♠♦♥s sr

qst♦♥ s♦r s ♦ st st ♦ ♥st s ① rtèrs λcrit t s♦♥t ♦r

♥♥ ♣♦st♦♥ ♦ à ♣r♦ r

♠ê♠ ♦ ♣rés♥té ♥s ♣rr♣ ♣réé♥t st été à ér♥ts ♣♦st♦♥s t♦r

r ♥ t ♥♦s s♦♥s sr à ♦ ♥ r♦tt♦♥ t♦r ① ①t♦♥ OY ♥

♥ θ ♠sré à ♣rtr ① rt réér♥ OZ θ r♥t ♥tr 0 t 180 réstt s

♠ét♦s t ♦s és s♦♥t ♦♠♣rés ♥ ♦♥t♦♥ t ♥ ♥st ① ♣♦st♦♥s

♣rtèrs à θ = 45 t θ = 90 strés ♥s r s♦♥t étés ♣s ♥ ét

t ♥ ♦♥t♦♥ ♣♦st♦♥

stté ♦ st ♥②sé ♥ ♦♥t♦♥ ♥ ♣♦st♦♥ θ s ♣r♠ètrs ♦♣tés s♦♥t

Kn/Kt = 1 ♦ 10 φ = 35 t ♣srs rs K0 s♦♥t ♦♥sérés

♥t ♠ét♦ s ♦s és ♦ ♣ss ♣r♦rss♠♥t ♣r tr♦s ♠♦s ♠♦♠♥t

s r♦tt♦♥ t♦r r t r ss♠♥t sr ♥ ss♠♥t sr ① s

P♦r ♥ ♥ θ s♣érr à 135 ♦ ♥ ♣t ①r ♥ ♠♦♠♥t s ér♥ts ♠♦s s♦♥t

Page 102: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

r♣rés♥tés ♥s r ♥ ♦♥t♦♥ ♥ ♣♦st♦♥ t♦r r ♥②s

♥é♠tq ♠♦♥tr q ♦ ♥ ♣rés♥t ♥ ♠♦♠♥t st ♦♥séré êtr st t tr

sérté st ♥♥

r♣rés♥tr tr sérté ♣♦r étr ♦r s rs ♥♥s ♥♦s ♦♥s

r♣rés♥té ♥ r♦tt♠♥t ♠♥♠ ♥éssr ♣♦r ♦r stté φmin ♥ ♦♥sér♥t ♥

♦és♦♥ ♥ ♦s ttr♦♥s φmin = 0 à t♦t ♦ ♥②♥t ♣s ♠♦ ♠♦♠♥t s♥t

♠ét♦ s ♦s és t q st ♦♥ st qq s♦t ♥ r♦tt♠♥t ♦♥t Pr rs

s ♦ st ♥ t r s♥t ♥②s s ♦s és ♦ q♥ trt♦♥ ♣♣rt sr ♥

ss s s♥t ♠ét♦ ♦ st ♥st ♥é♣♥♠♠♥t ♥ r♦tt♠♥t

♥s s s φmin ♥st ♣s r♣rés♥té ♦ ♦♥ ♣t é♠♥t ♦♥sérr φmin = 90 Ps φmin

♠♥ ♣s stté ♦ ♠♥t

♥t ♠ét♦ s ♦s és φmin ♠♥ ♥ θ ♦♠♠ ♠♦♥tr r

stté ♦ ♠♥t ♣r♦rss♠♥t ♠♥tt♦♥ θ

♠ét♦ φmin st é ♥ t♦s s ♣♦♥ts t st r ♠①♠

q st rt♥ réstt é♣♥ ♦rt♠♥t s ♦♥tr♥ts ♥ts t r♣♣♦rt s

rtés ♦♠♠ ♠♦♥tr s rs t ♦rsq K0 = 1 φmin st ♣rtq♠♥t

♥é♣♥♥t ♣♦st♦♥ ♦ t♦r r ♣♦r t♦t r r♣♣♦rt s rtés

très rt♦♥ ♥st qà ♣rs ♥ ♦♠♣t t q s ♦♥tr♥ts ♥ts é♣♥♥t

♣r♦♦♥r q r 195m à 205m

♥②s♦♥s ♣s ♥ ét r ♦rrs♣♦♥♥t à Kn/Kt = 1 P♦r K0 = 0.5 ♦ K0 = 1.5

♥♦s r♠rq♦♥s q stté ♣ss ♣r ① ②s ♠♥t♦♥ ♣s ♠♥tt♦♥ ♣♦st♦♥

s ♦s s ♣s sts ♦rrs♣♦♥ à θ = 0 ♦ t♦t θ = 90 t θ = 180 ♦ ♠r ♥s

à ér♥ ♠ét♦ s ♦s és stté ♥st ♣s ♥ ♦♥t♦♥ ♠♦♥♦t♦♥ ♥ θ

Pr rs stté ♥st ♣s ♥éssr♠♥t r♦ss♥t ♠♥tt♦♥ K0 ♥s ♣♦r

t♦ts s ♣♦st♦♥s ♦ s ♣♦r θ = 0 s K0 = 1 st ♣s st q s K0 = 1.5 q st

♣s st q s K0 = 0.5 ♥ ♦♠♣r♥t ♠ét♦ s ♦s és ♥♦s r♠rq♦♥s q

♥st sértr ♣r r♣♣♦rt à ♠ét♦ q ♣♦r s ♣♦st♦♥s θ ♦ ♥tr

0 t 95 ♥ ♦tr ♠ét♦ s ♦s és ♥♦r t q♥ ♦ sté ♠r ♥ ①t♦♥

♣t ♦r ♥ q ♣st ê♠ s ♠♦♠♥t ♥ t ♦ rs s♣ ♥térr

r ♥ ♣rés♥t ♣s rsq ♠r ♣sq ♥ st ♣s t ♦t êtr ♣rs ♥ ♦♠♣t

♥s ♥ ét r♦rs stté ♦s

♥ ét♥t r ♦rrs♣♦♥♥t à Kn/Kt = 10 ♥♦s r♠rq♦♥s q r φmin

st ♣s éé ♣♦r t♦ts s ♦♥rt♦♥s ♣r r♣♣♦rt s Kn/Kt = 1 ♥s s ss φmin

♣ss ♣r ① ②s ♠♥tt♦♥ t ♠♥t♦♥ ♦ù ♠①♠♠ stté st tt♥t ♣♦r s

♠ê♠s ♣♦st♦♥s q ① r trt♦♥ ♣♣rt ♥ ♦ ♣♦r K0 = 0.5

♣♦r t♦ts s rs θ ♥érrs à 78t s♣érrs à 110 ♠ét♦ s ♦s és st ♥♦♥

sértr ♥s s K0 = 0.5 t Kn/Kt = 10

♣rès ♥②s r ♥♦s ♦②♦♥s ♥ q s♥t ♠ét♦ ét♦♥

stté st r♠♥t ♥♥é ♣r s ♦♥tr♥ts ♥ts t s r♣♣♦rts s rtés

♠ét♦ s ♦s és s♦sst♠ étt ♥stté ♦rsq s ♦s ♦♥t s ♣♦st♦♥s ♦rrs♣♦♥♥t

à s ♥s θ éés

Page 103: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

ts ♣r♠étrqs ♥ t ♦♠♣rs♦♥s

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

φm

in(°

)

θ(°)

ét♦ Kn/Kt = 1

0

10

20

30

40

50

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70

80

90

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

φm

in(°

)

θ(°)

ISOBLOC K0=0.5

ISOBLOC K0=1

ISOBLOC K0=1.5

Blocs Clés

ét♦ Kn/Kt = 10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

34 81 135

φm

in(°

)

θ(°)

Ch

ute

lib

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Glis

se

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nt

su

r 1

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Glis

se

me

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su

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fa

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Pa

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r ♥ r♦tt♠♥t ♠♥♠ ♥éssr ♣♦r ♦r stté ♥ ♦♥t♦♥ ♣♦st♦♥ t♦r t♥♥ s♥t ér♥ts ♠ét♦s

t ♦ ♦rrs♣♦♥♥t à θ = 45

♥s ♣rr♣ ♥♦s ét♦♥s ♥♥ s ♦♥tr♥ts ♥ts t s rtés s ♦♥ts

sr ♠♦♠♥t t stté ♦ sté à ♣♦st♦♥ θ = 45 ♦ t sé♠tsé ♥s

r

♥s r ♥ r♦tt♦♥ Wy ♦ st r♣rés♥té ♥ ♦♥t♦♥ s ♣r♠ètrs

K0Kn tKt ♣♣♦♥s q ~W st tr r♦tt♦♥ ♦ ♣rès ①t♦♥ t ♦♥Wy r♣rés♥t

♠♣t r♦tt♦♥ ♦ t♦r ♥ ① ♣ss♥t ♣r s♦♥ ♥tr rté t ♣rè à

① Oy) r

♦rsq K0 = 1 s ♦rts ♥t① ss♥t sr ♦ s♦♥t ♣r♣♥rs ① s s

s②♠étr ♦ t ♥ ♥é♥t t rté rést♥t s ♦rts ♥t① ♣♣qés sr

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à ♣♦♥t st ♥ ~M0 st ♥ tr ♥ ♥s s②stè♠ éqt♦♥s st ♦♥ ♣rés

♦t♥r s rs ♣s s r♦tt♦♥ ♣♦r K0 = 1 ♠♥tt♦♥ ♦ ♠♥t♦♥

K0 ♣♦r t ♠♥tt♦♥ ♥ r s♦ s ♠♦♠♥ts réés ♣r s ♦♥tr♥ts ♥ts

ss♥t sr r ♦ ♥érté rt♦♥ Wy (K0) st ss ♣rés t st

Page 104: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

♦♥séq♥ ♥érté s ♦s ♦♠♣♦rt♠♥t s ♦♥ts Pr rs ♥♦s ♦sr♦♥s q

♣♦r ♥ étt ♥t ♦♥♥é ♦♥ ♣♦r ♥ r K0 ♦♥♥é t s trs ~F0 t ~M0 ♦♥♥és

♠♣t r♦tt♦♥ ♠♥ ♠♥tt♦♥ rté ♥♦r♠ ♥ t ♠♣t

♠♦♠♥t ♦ ♠♥t ♠♥t♦♥ s rtés ♦♠♠ ♥♦s ♦♥s é♠♦♥tré ♥s

♣rr♣

r str ♠♦♠♥t ♦ ♣♦r K0 = 0.5 t Kn/Kt = 1 ♦s ♣♦♦♥s

♦srr ér♥ rt♦♥ ♠♦♠♥t s♥t ♠ét♦ t s♥t

♠ét♦ s ♦s és tr é♣♠♥t ♥♦r♠é st tsé ♣♦r r♣rés♥tr ♣♦st♦♥

♥ ♦ ♥t ♠ét♦ s ♦s és ♦ ss sr ♥ ♦rs q s♥t

♠ét♦ ♦ s ét t♦ts s s t ♥ ér ♠♦♠♥t r♦tt♦♥ t♦r

♥ ① ♦r③♦♥t ♣ss♥t ♣r s♦♥ ♥tr

−0.02

−0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

An

gle

de

ro

tation

Wy(°

)

K0

ISOBLOC, Bloc 2, Kt=1000 MPa/m

Kn/Kt=1

Kn/Kt=10

Kn/Kt=100

♥ r♦tt♦♥ ♥ ♦♥t♦♥ K0 t s rtés

ISOBLOC

Etat initial

Blocs Clés

♦♠♥t ♦ s♥t ♣♦r K0 = 0.5 t Kn/Kt = 1 ts♥t ♠ét♦ s ♦s és

r t ♠♦♠♥t ♦ ♦rrs♣♦♥♥t à θ = 45 ♦

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Facte

ur

de s

écurité

K0

Bloc 2, φ=35°, c=0 MPa

ISOBLOC, Kn/Kt=1

ISOBLOC, Kn/Kt=10

ISOBLOC, Kn/Kt=100

Blocs Clés

r tr sérté ♥ ♦♥t♦♥ K0 ♣♦r θ = 45

t♦♥s ♣♦r ♦ rt♦♥ tr sérté ♥ ♦♥t♦♥ s ♦♥tr♥ts ♥ts t

Page 105: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

ts ♣r♠étrqs ♥ t ♦♠♣rs♦♥s

s rtés s ♦♥ts ♦s r♠rq♦♥s ♣rès r q é♦t♦♥ tr sérté

♥ ♦♥t♦♥ K0 ♥st ♣s ♠♦♥♦t♦♥ ♦♠♠ ♣♦r s ♦ t♦t ♦ st r♦ss♥t

♣s ér♦ss♥t tr ♣rt ♠♥tt♦♥ r♣♣♦rt s rtés ♥ t ésts♥t sr

♠rq♦♥s q tr sérté st ♣s éé ♣r r♣♣♦rt à ♦♥♥é ♣r ♠ét♦

s ♦s és ♦rsq Kn/Kt = 1 ♣♦r t♦ts s rs K0 ♦t♦s ♣♦r Kn/Kt = 10 ♦

Kn/Kt = 100 ♥ ♦ tr s ♠ét♦s st ♣s sértr s♥t r K0

P♦r ♠① ♦♠♣r♥r t ♠♥tt♦♥ r♣♣♦rt s rtés sr stté ♦

r♣rés♥t♦♥s rt♦♥ tr sérté ♥ ♦♥t♦♥ r♣♣♦rt s rtés ♣♦r tr♦s s

♦♥tr♥ts ♦r③♦♥ts ♥ts ♦♠♠ ♠♦♥tr r tr st t♦♦rs ér♦ss♥t

à ♣rtr ♥ r♣♣♦rt s rtés s♣érr à ♥té

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0.1 1 1.9 2.8 3.7 4.6 5.5 6.4 7.3 8.2 9.1 10

Facte

ur

de s

écurité

Kn/Kt

Bloc 2, φ=35°, c=0 MPa

ISOBLOC, K0=0.5

ISOBLOC, K0=1

ISOBLOC, K0=1.5

Blocs Clés

r tr sérté ♥ ♦♥t♦♥ Kn/Kt ♣♦r θ = 45

t ♦ ♦rrs♣♦♥♥t à θ = 90

♥s ♣rr♣ ♥♦s ♥♦s ♥térss♦♥s ♦ sté à ♣♦st♦♥ θ = 90 ♦ sé♠tsé

♥s r

P♦r ♦ ♦♠♠ ♣♦r ♦ ♥♦s ♣♦♦♥s é♠♦♥trr q ♠♦♠♥t ♥ r♦tt♦♥ st

♥ à s s②♠étr ♦♥rt♦♥ ♦ ♣r r♣♣♦rt ① ♦♥tr♥ts ♥ts ss♥t

sr s r ♥ t rést♥t s ♦♥tr♥ts ♦r③♦♥ts ♥ts ss♥t sr r

♦ ♣ss ♣r s♦♥ ♥tr rté ss rést♥t s ♦♥tr♥ts rts ♥ts ss♥t

sr tt st qs ♥ r t rté st ♥é ♣r r♣♣♦rt ① ♠♣ts s

♦♥tr♥ts rts ♦♥ ♣♦r ♦ ~M0 st ♥ tr qs ♥ qq s♦t r

K0 ♦t♦♥s q ♠♦♠♥t M0y ♥st ♣s ♥ à très s ♣r♦♦♥rs ♦rsq rt♦♥ s

♦♥tr♥ts rts ♥ts sé ♣r rté ♥st ♣s ♥é

é♦t♦♥ tr sérté ♥ ♦♥t♦♥ s ♦♥tr♥ts ♦r③♦♥ts ♥ts t r♣♣♦rt

s rtés st r♣rés♥té ♥s r ♦♠♠ ♣♦r s ♦ tr sérté st

r♦ss♥t ♥ ♦♥t♦♥ K0 sqà ♥ rt♥ r K0 ♣r♦ ♥té à ♣rtr q

♥t ér♦ss♥t

Page 106: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

♠♦ ♠♦♠♥t s♥t ♠ét♦ s ♦s és st ♥ ss♠♥t sr ① s tt

♠ét♦ ♥st ♣s sértr ♣r r♣♣♦rt à ♠ét♦ ♣♦r Kn/Kt = 100 q q

s♦t ♠♣t s ♦♥tr♥ts ♦r③♦♥ts ♥ts P♦r Kn/Kt = 10 ♥st ♣s sértr s

K0 > 1.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Facte

ur

de s

écurité

K0

Bloc 3, φ=35°, c=0 MPa

ISOBLOC, Kn/Kt=1

ISOBLOC, Kn/Kt=10

ISOBLOC, Kn/Kt=100

Blocs Clés

r tr sérté ♥ ♦♥t♦♥ K0 ♣♦r θ = 90

t ♥ ♦ ♥♦♥ s②♠étrq

é♦♠étr ♦ ♥ rô étr♠♥♥t sr ♣♣rt♦♥ r♦tt♦♥ ♦s ♦♥s ♥s s

♣rr♣s ♣réé♥ts q s ♦s t ♥ ♣rés♥t♥t ♣s ♠♦♠♥t r♦tt♦♥ ê♠ ♣♦r

♦ ♥♥é à 45 s ♠♣ts ♥ r♦tt♦♥ rst♥t ♠tés à très s rs

t ♣rr♣ st étr ♥ ♦ ♦♥t s s ♦♥tt ♥ ♣rés♥t♥t ♣s s②♠étr ♣r

r♣♣♦rt à r ♦

♦s ♦♥s ♦♥sérr ♦ t♦t ♦ t ér s♦♥ s♦♠♠t ♥ tr q ♠ê♠

rt♦♥ q ôté r♥t s ♦♥ts t é♥s ♥s t tr st é♥ ♣r~V = β ~A ~A tr r♥t s ① s♦♠♠ts ♦♥r♥és ♦ ♦♠♠ ♠♦♥tr

r ♥s r ♥♦ ♦ st ♠ê♠ q ♦ ① s r♥t

♠ê♠ ♣♥ t rt♦♥ ♣♥ ♠s s♦♠♠t ♦ st éé t s s②♠étr st r♦♠♣

Psrs rs tr β s♦♥t ♦♥sérés s ♥s r♦tt♦♥ ♦ ♥ ♦♥t♦♥

♦♥t é s♦♥t r♣rés♥tés ♥s r étt ♥t β = 1 ♦rrs♣♦♥ ♦

s②♠étrq ♦ P♦r ♦ ♠♦♠♥t ①ré ♣r s ♦♥tr♥ts ♥ts sr ♥tr

♦ st qs ♥ s♥ st q r♦tt♦♥ ♦ st ♥ Ps s♦♠♠t st éé ♣r r♣♣♦rt

♥tr rté ♦ ♣s r♦tt♦♥ ♠♥t sqà ♥ rt♥ ♣♦st♦♥ ♦♥♥é ♦rrs

♣♦♥♥t à β = 1.54 s①♣q ♣r ♠♥tt♦♥ ♠♣t ♠♦♠♥t s ♦♥tr♥ts

♥ts ss♥t sr sr r ♦ ♥t ①t♦♥ ♠♥t♦♥ ♠♣t r♦t

t♦♥ q st ♣t êtr ①♣qé ♣r ♠♥tt♦♥ t ♦ ♥ t s éé♠♥ts

♠tr rté R s②stè♠ à rés♦r ♦♥stt♥t s ♥térs sr s s♦♥t t♥t

♣s éés q t ♦ ♠♥t t♦t st ①é ♥s s②stè♠ éqt♦♥s à rés♦r

Page 107: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

ts ♣r♠étrqs ♥ t ♦♠♣rs♦♥s

−0.025

−0.02

−0.015

−0.01

−0.005

0

0.005

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Angle

s d

e r

ota

tion (

°)

Coefficient de décalage du sommet β

Bloc 1 modifié, Kn=1000 MPa/m, Kt=1000 MPa/m

Wx

Wy

Wz

r ♦♠♥t r♦tt♦♥ ♥ ♦ ♥ ♦♥t♦♥ é s♦♠♠t

♠♥tt♦♥ t ♦ ♣♦r t ♠♥t♦♥ s♦♥ ♠♣t é♣♠♥t

s é♦♠étr r ♦ s ♦♠♣♦s♥ts ♦r③♦♥ts ~F0 t ~M0 s♦♥t

♥s qs qs s♦♥t s rs K0 st ♠♦♠♥t s ♦♥tr♥ts rts q ♥st ♣s

♥ ♣r r♣♣♦rt ♥tr rté ♦ t q ♠♥t é s♦♠♠t ♦

♦♥ tr β P♦r ♥ ♦♥rt♦♥ ♦♥♥é ♠♦♠♥t ♦ st ♦♥ ♥é♣♥♥t

r K0

P♦r ♦ ♦♥t r♦tt♦♥ st ♠①♠ ♦ ♦rrs♣♦♥♥t à β = 1.54 r str

♠♦♠♥t Kn/Kt = 1 t q q s♦t r K0 ♥♦ ♣♦st♦♥ st stré ♥

♣r♥♥t s trs é♣♠♥t ♥♦r♠és r sé♠ts ♠♦♠♥t ss♠♥t

♦ sr ♥ ♦t♥ ♠ét♦ s ♦s és s♥ r♦tt♦♥

ét♦ Kn/Kt = 1 t ♥ rq♦♥q K0

ét♦ s ♦s és

r strt♦♥ r♦tt♦♥ ♦ ♦rrs♣♦♥♥t à β = 1.54

♦♥s♦♥

♦s ♦♥s ♠♦♥tré q réstt é♣♥ r♠♥t s ♦♥tr♥ts ♥ts t s

rtés s ♦♥ts ♠♥tt♦♥ s ♦♥tr♥ts ♦r③♦♥ts ♣t ♦r ♥ t sts♥t sr

♦ t q st ♥♦ré ♣r ♠ét♦ s ♦s és t t sts♥t st ♠rqé ♣♦r ♦

♦♥t ♠♦ ♠♦♠♥t st t r s♥t ♠ét♦ s ♦s és ♦t♦s ♣♦r

trs t②♣s ♦s ♠♥tt♦♥ s ♦♥tr♥ts ♦r③♦♥ts ♣t ♦♥trr ♦r ♥ t

Page 108: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

ésts♥t à ♣rtr ♥ rt♥ r rtq

♠ét♦ s ♦s és é♣♥ ♥q♠♥t é♦♠étr ♦ t ♦r t ss♥t

sr ♦ ♥s s ♠♦ ♠♦♠♥t st ss♠♥t sr ♥ ♣s ♣♥t

♠♥ ♣s stté ♦ ♠♥t t ♣♦r ♥ ♣♥t ♥ stté ♦ st ♥♥

q q s♦t ♥ r♦tt♠♥t t ♠ét♦ ♠♦♥tré q♥ ♦

♦♥t ss♠♥t st ♠♦♥s ♣♥t ♥st ♣s ♥éssr♠♥t ♣s st ♥ t s♦♥ tt

♠ét♦ ♥st ♣s rt♦♥ ♦r t ♣r r♣♣♦rt ① s ♦ q st étr♠♥♥t

♣♦r stté ♦ ♠s ♣tôt rt♦♥ s ♦rts ♥t① sr s s ♦ P♦r ♥

♦ t♦t ♠ét♦ s ♦s és st ♣s sértr ♣sq ♦♥♥ ♥ tr sérté

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ˆ

ΣJ

d~σ dS + dλ ~F0 = ~0

ˆ

ΣJ

~x ∧ d~σ dS + dλ ~M0 = ~0

λ st tr ér♠♥t q ♦♥ ♠♥t ♣r♦rss♠♥t λ = 0 à λ = 1 s♥t

q λ = 0 ♦rrs♣♦♥ à étt ♥t ♥t ①t♦♥ t λ = 1 ♦rrs♣♦♥ à étt ér♠♥t

t♦t ♣rès ①t♦♥ ♦ù sr r ΣL st s♦♠s à s ♦rts ♥s

s trs ~F0 t ~M0 és♥♥t s rt♦♥s ♦rts q st ♦ ♥tr étt ♥t t

étt ♣rès ①t♦♥ rs ①♣rss♦♥s ♦♥t éà été ♦♥♥és ♥s ♣tr ♣r éqt♦♥

♣♣♦♥s q♥ s♥ ♣rss♦♥s t ♣rss♦♥s s♦tè♥♠♥t ~F0 t ~M0 s♦♥t é①

rs♣t♠♥t ① ♦♣♣♦sés rést♥t t ♠♦♠♥t rést♥t s ♦rts ①rés sr sr

r st ♥t ét ①t♦♥ ♥s s rs ①♣rss♦♥s sér♥t ♦♠♠ st

~F0 = −ˆ

ΣL

σ0 ~n dS

~M0 = −ˆ

ΣL

~x ∧ σ0 ~n dS

Pr rs ♥♦s s♣♦s♦♥s ♥ t♦t ♣♦♥t ~x ΣJ ♦s ♦♠♣♦rt♠♥t ♦♥t q ♦♥t

♥tr♥r tr ♦♥tr♥t ~σ t é♣♠♥t ~u ♥ ♣♦♥t ♦♥♥t♦♥ s♥ st t q

σn = ~σ ·~n < 0 r♣rés♥t ♥ ♣rss♦♥ t un = ~u ·~n > 0 trt ♥ ♠♥t♦♥ ♦rtr ♦♥t

♦ ♦rrs♣♦♥♥t ♦♥t s r♣♣r♦ ♠ss r♦s ♦ ♦♠♣♦rt♠♥t

♦♥t st é♥ ♦rs ♣r rt♦♥ ♥ré♠♥t

d~σ = −K (~u) d~u

t♥sr K st ♥ ♦♥t♦♥ ♦♥♥ ~u q sr ①♣té ♥s s ♠tér ♦♥t ♦s

♥s ♣rr♣ ♠s ♥ tt♥♥t r♠rq♦♥s q st ♥ rt♦♥ q r♣rés♥t

♥ r♥ ♠ ♦s ré♦♦qs ♣s ♥éssr♠♥t ♠té rtèr ♦♦♠

♥s tt rt♦♥ ~u st ét tr tr♥st♦♥ ~U t r♦tt♦♥ ~W ♦♠♠ ♥s ♣tr

♥ ts♥t éqt♦♥ ♠♦♠♥t ♦r♣s s♦ ♥ é♥ss♥t t♥sr ♥ts②♠étrq r

t q ∀~a r~a = ~a ∧ ~x ♥t q

Page 116: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

~u = ~U + r ~W

①♣rss♦♥ ♥ré♠♥t é♣♠♥t d~u st ♦rs

d~u = d~U + r d ~W

és♥♦♥s ♣r Y =(

~U , ~W)

♥♦♥♥ ♣r♥♣ ♣r♦è♠ q st ♦♥t♦♥ t♠♣s ♥é♠

tq λ t ♣r Y =dY

dλs tss

♦♠♥s♦♥ s éqt♦♥s éqr t ♦ ♥ré♠♥t ♦♠♣♦rt♠♥t

♦♥t t ♥ré♠♥t ♠♦♠♥t ♦r♣s s♦ ♥ t♦t ♣♦♥t ♦ éqt♦♥

♦tt s②stè♠ ♥ér ♦♠♣♦sé ♣r s rt♦♥s t

A ~U +B ~W = ~F0

D ~U + C ~W = ~M0

A =

ˆ

ΣJ

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ˆ

ΣJ

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ˆ

ΣJ

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ΣJ

rT KdS

♥s s②stè♠ s t♥srs A B C t D ♥ s♦♥t ♣s ♦♥st♥ts ♦♠♠ st s ♥s

♣tr ♠s é♣♥♥t Y r étr♠♥t♦♥ ♥ésst r ~u ♥ t♦t ♣♦♥t ΣJ ♥

♦♥t♦♥ Y t ~x éqt♦♥ ♣s r K (~u) ♥ ♦♥t♦♥ s ♦s ré♦♦qs q

réss♥t ♦♥t ♣♦♥t ~x étér♦é♥été é♥t ♦♠♣♦rt♠♥t ♥ sr st

♦rs ♣rs ♥ ♦♠♣t s t♥srs é♣♥♥t ss ♦r♠ é♦♠étrq ♦ s ♥térs

sr t r

s♦♥ ♠♠r(

~F0 , ~M0

)

st ♥ ♦♥♥é ♥é♣♥♥t λ st ♦♥t♦♥ étt ♥t

s ♦♥tr♥ts t t♦t r♠♥t s♣♣é♠♥tr ♣rss♦♥ ♦ ♣rss♦♥ s♦tè♥♠♥t

s②stè♠ ♥ér èr s②stè♠ ♥ér ♣rés♥té ♥s ♣tr éqt♦♥ ♣r

t q ♥ st ♣s ♥éssr♠♥t ♥ s②stè♠ s②♠étrq ♥ t D = BT ♥q♠♥t ♦rsq

K st s②♠étrq ♥ t♦t ♣♦♥t ΣJ

rés♦t♦♥ s②stè♠ ♣r♠t Y ♦♠♠ ♠tr rté s②stè♠ st

♦♥t♦♥ Y ♥♦s ♦♥s ♥ t r à ♥ rt♦♥ q ♣r♠t r ①♣t♠♥t Y ♥

♦♥t♦♥ Y t q♦♥ ♣t érr ♦♠♠ st

Y = ξ (Y )

♦tr ♣r♦è♠ ♦♥sst ♦rs à tr♦r ♦♥t♦♥ Y q ér éqt♦♥ t ♦♥t♦♥

♥t ♣♦r λ = 0 ♦♥ Y = 0 st ♥ éqt♦♥ ér♥t ♣r♠r ♦rr ♦♥♥é

♥t ♣r♦è♠ ② ♦s ①♣♦sr♦♥s ♠ét♦ ♥♠érq ♦♣té ♣♦r rés♦t♦♥

tt éqt♦♥ ♣rès ♦r été ♦ ré♦♦q ♠♣é♠♥té

Page 117: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

é♦♣♣♠♥t ♠♦è ♦♥ ♥ér

♦ ré♦♦q ♠♣é♠♥té

♥s ♣rr♣ ♥♦s ét♦♥s ♦ ré♦♦q tsé ♥s ♦♥ ♥ér q

♥♦s ♠è♥ à é♦♣♣r ①♣rss♦♥ ♠tr K

P♦r ♣rés♥tr ♦ ♦♠♣♦rt♠♥t ♦♥t ♥s ♥ ♦r♠s♠ ssq ést♦♣stté

♥♦s ♣♦s♦♥s ~ε = −~u tr ~ε ♦rrs♣♦♥ à s♦♥t♥té é♣♠♥t ♦rsq ♦♥ ♣ss

♦ ♠♦ été rs ①térr q st ♥ s♦ r ♠♠♦

♥ ♥tr st♦rq ~σ t ~ε st ré ♣r ♥ ♦♥t♦♥ ♦♥tt ss♠♥t

q ♣r♥ ♥ ♦♠♣t ①st♥ ♥ rt♦♥ ♣réé ~n ♥ ♣♦s ♦rs σn = ~σ ·~n t ~σt = ~σ−σn ~nt ♠ ♣♦r ~ε

♥s ♣s éstq ♥♦s s♣♣♦s♦♥s ♥ ♦♠♣♦rt♠♥t ♥ér ♦♥t ♥s rt♦♥

t♥♥t t ②♣r♦q ♥s rt♦♥ ♥♦r♠ ♣ss à ♣s ♣stq st ré ♣r

rtèr ♦r♦♦♠ t♥ st ♣rs ♥ ♦♠♣t r♥t tt ♣s

Ps éstq ♥♦♥ ♥ér

♥ s♥ ss♠♥t rrérs t t♥t q ♦♥tt ①st ♦♥

dεn =dσn

Kn (σn)

t

~dεt =~dσtKt

st s ♠ê♠s éqt♦♥s ♦♠♣♦rt♠♥t ♦♥t ♦♣tés ♥s ♠♦è ♥ér s q

rté ♥♦r♠ ♥st ♣s ♦♥st♥t ♠s é♣♥ étt ♦♥tr♥t ♥♦r♠ t σn

♥ t ♥♦s s♣♣♦s♦♥s q ♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ ♦♥t st ♦ ②♣r♦q ssq

♣rés♥té ♣r ♥s t ❬❪ ♥t q εn st s♦♥t♥té é♣♠♥t ♥♦r♠ ♠sré

à ♣rtr étt ♥t ♦♥tr♥t ♥♦r♠ σ0n ♦ ♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ ②♣r♦q

stré ♥s r s①♣r♠ ♣r

εn = g (σn)− g (σ0n) avec g (σn) =

σnKn0

1− σnKn0 e0

Kn0 st rté ♥♦r♠ ♣♦r ♥ ♦♥tt ♥ss♥t ♦rrs♣♦♥♥t à ♥ ♦♥tr♥t ♥♦r♠

♥t ♥ ♥ t ♣♦r σn ♦♥ g (σn) ∼σnKn0

e0 > 0 r♣rés♥t r♠tr ♠①♠ ♦♥t ♦ é♣ssr ♠①♠ ♦rsq σn t♥

rs −∞ g (σn) ♥t s②♠♣t♦tq à r −e0

♥ ♥ ét ①♣rss♦♥ Kn (σn)

Kn (σn) = Kn0

(

1− σne0Kn0

)2

♦t♦♥s q Kn0 = Kn(0) ♥st ♣s à ♦♥♦♥r rté ♥♦r♠ ♦rrs♣♦♥♥t à étt

♥t Kn (σ0n)

s rt♦♥s t ♣♥t s rés♠r ♥ ♥ été t♥s♦r ♦ù ♠tr H st

s②♠étrq

~dε = H−1 ~dσ avec H = Kt I + (Kn (σn)−Kt) ~n⊗ ~n

Page 118: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

σn

−εne0Kn0

Kn(σn)

Kn(σ0n)

r ♦ ♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ ②♣r♦q ♦♥t

st ♥ ①♣rss♦♥ s♠r à éqt♦♥ ♥s ♣tr s q

rté ♥♦r♠ st ♥ ♦♥t♦♥ ♦♥tr♥t ♥♦r♠ ♥s tt ①♣rss♦♥ ~dε st ♥ré♠♥t

s♦♥t♥té é♣♠♥t éstq rérs

Ps ♣stq ss♠♥t

P♦r ♣r♥r ♥ ♦♠♣t ss♠♥t rrérs st ♥♦qr ♦ ♣rtt♦♥ q é♦♠

♣♦s é♦r♠t♦♥ é♥érsé ~dε ♥ ♥ ♣rt rérs ♦♥♥é ♣r éqt♦♥ t ♥ ♣rt

♣r♠♥♥t ~dεp

~dε = H−1 ~dσ + ~dεp

♣rt ♣r♠♥♥t st ré ♣r ♥ ♦ é♦t♦♥ ♦r♠

~dεp= dl

∂P

∂~σavec dl ≥ 0

♣♦t♥t ♣stq P (~σ) ♦s st ♦♦♠ ss♦é à t♥ ψ ∈ [0 , φ]

P (~σ) = ‖~σt‖+ tanψ σn

♥s éqt♦♥ dl st ♠t♣tr ♣stq st ♥ ♦rsq♥ rtèr st s♦t strt

♠♥t ♥ét s♦t t ♥r Ps ♣résé♠♥t ♦♥ ♥tr♦t ♥ ♦♥t♦♥ F (~σ) q st ♦♥st♠

♠♥t ♥ét ♦ ♥ ♥s rs♦♥ t ♥♦tr ♠♦è st rtèr ♦r♦♦♠

♥ r♦tt♠♥t φ t ♦és♦♥ c

F (~σ) = ‖~σt‖+ tanφσn − c

r♥t ♣s éstq ♥♦s ♦♥s F (~σ) < 0 t ♣r ♦♥séq♥t dl = 0 ♦s s♦♠♠s ♦rs

r♠♥és à éqt♦♥

r♥t t♦t ♣s ♣stq ♥♦s ♦♥s F (~σ) = 0 ♦s ♣♦♦♥s érr ♦♥t♦♥ dF = 0

q ♥t∂F

∂~σ· ~dσ = 0

♥ ♦♠♥♥t tt éqt♦♥ s éqt♦♥s t ♥♦s rr♦♥s à étr♠♥r dl ♥

♦♥t♦♥ ~dε ♦♠♠ st

~dσ = H

(

~dε− dl∂P

∂~σ

)

Page 119: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

é♦♣♣♠♥t ♠♦è ♦♥ ♥ér

♣s

∂F

∂~σ·H

(

~dε− dl∂P

∂~σ

)

= 0

♦ù

dl =

∂F

∂~σ·H ~dε

∂F

∂~σ·H ∂P

∂~σ

♦♠♣t t♥ ①♣rss♦♥ é♦r♠t♦♥ ♣stq ♦♥♥é ♣r éqt♦♥ t ①♣rss♦♥

♠t♣tr ♣stq ♦♥♥é ♣r éqt♦♥ ♥♦s ♣♦♦♥s érr

H ~dεp=

(

~h1 ⊗ ~h2)

~dε

~h1 =H∂P

∂~σ∂F

∂~σH∂P

∂~σ

et ~h2 = H∂F

∂~σ

♥ ♦♠♥♥t s éqt♦♥s t ♥♦s ♦t♥♦♥s rt♦♥ ssq Pr♥tss

~dσ = K (~u) ~dε avec K = H − ~h1 ⊗ ~h2

P♦r ①♣tr s s ♥♦s é♦♣♣♦♥s s ①♣rss♦♥s s érés ♣rts P t F

∂P

∂~σ= ~τ + tanψ ~n

t∂F

∂~σ= ~τ + tanφ~n

~τ =~σt‖~σt‖

♥ ts♥t é♥t♦♥ t♥sr H ♦♥♥é ♥s éqt♦♥ ♥s q s éqt♦♥s

t ♥♦s rr♦♥s à ①♣r♠r s tr ~h1 t ~h2

~h1 =Kn (σn) tanψ ~n+Kt ~τ

Kt +Kn (σn) tanφ tanψet ~h2 = Kn (σn) tanφ~n+Kt ~τ

♥s s ① stt♦♥s éstté ♥♦♥ ♥ér F < 0 t ss♠♥t F = 0) ♦♥ ♦ré♠♥t

♥ ♦♥tt t ♦♥ σn < 0 ♥s s rt♦♥s t s ♦s ♦♠♣♦rt♠♥t éà ①♣tés

♥ s♣♣q♥t ♣s ♥ stt♦♥ é♦♠♥t

s é♦♠♥t

stt♦♥ é♦♠♥t ♦rsq σn = 0 ♦♥tt ♥tr ♣♦♥t ♦♥séré t ♠ss

r♦s st ♦rs ♣r t ♣♦♥t r ♦♥st♠♠♥t ♥ étt ♦♥tr♥ts ♥s ~σ = ~0 Pr

♦♥séq♥t ~dσ = ~0 ♦s ♣♦s♦♥s ♦rs K (~u) = 0 r♥t ♥ t ♣s

Page 120: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

és♦t♦♥ ♥♠érq ♣r♦è♠

r ♣♥ ♥♠érq étr♠♥t♦♥ ♥♦♥♥ ♣r♥♣ ♣r♦è♠ Y ♥ésst ♦r

♥ ♠ét♦ rés♦t♦♥ ♥ ♣r♦è♠ ② éqt♦♥ ♥s ♥ s♣ ♠♥s♦♥

♦rt rét Pr rs ♥♦s ♦♥s s♦♥ t♥qs ♥tért♦♥ sr sr r ♣♦r

♦t♥r ~F0 t ~M0 t sr s ♦♥ts ♣♦r ♦t♥r A B C t D

és♦t♦♥ ♥s t♠♣s ♥é♠tq

♦♥r♥♥t t♠♣s ♥é♠tq λ éqt♦♥ ér♥t st s♠♣ ♥s s ♥ér

♣tr ♥s s ♠tr rté K é♥ss♥t ♦ ré♦♦q ♦♥t ♥ é♣♥

♣s ~u ♣sq s rtés ♥♦r♠ t t♥♥t s♦♥t ♦♥st♥ts Pr ♦♥séq♥t ξ (Y ) st ♥

♦♥st♥t t ♥♦s ♣♦♦♥s érr q ∀Y ξ (Y ) = ξ (0) ♥tért♦♥ ♥s t♠♣s st ♦rs ①t

t ♦rrs♣♦♥ à Y = λ ξ (0) t♠♥t ♥s ♠♦è ♥ér ♠tr rté

s②stè♠ st ♥ ♦♥st♥t t é♣♠♥t st ♥ér ♥ ♦♥t♦♥ t① ér♠♥t

♥ r♥ ♥s s ♥♦♥ ♥ér ♥♦s ♦♥s ♦sr ♥ s ♥♦♠rss t♥qs ♥tér

t♦♥ ♥♠érq ♥ ♣r♦è♠ ② ♦s ♦♥s ♦♣té ♣♦r t♥q ♣s s♠♣ ♠ét♦

r ①♣t q ♦♥sst à tsr ♣♣r♦①♠t♦♥ s♥t

Y (λ+ dλ) = Y (λ) + ξ(Y (λ)) dλ

♣s t♠♣s dλ st ♦s ♦♥st♥t t ss♠♠♥t ♣tt ♥ dλ = 1/N ♦ù N st ♥♦♠r

ét♣s ♣♦r ♣ssr λ = 0 à λ = 1

♦♥rèt♠♥t ♥s ♦ ♥♠érq ♥♦s ♦♥s Y (λ+ dλ) = Y (λ) + dY ♦ù dY st

s♦t♦♥ s②stè♠ s♥t

G

[

d~U

d ~W

]

=

[

~F0/N~M0/N

]

avec G =

[

A B

D C

]

♥s s ♦ù t♦s s ♣♦♥ts ss s♦♥t ♥s ♣s éstq ♣♦r ♥ ♣s ♦♥♥é K = H

♥ t♦t ♣♦♥t t ♦♥ D = BT ♠tr rté ♦ G sr s②♠étrq é♥ ♣♦st ♦♥

♥rs ♦♠♠ s ♠tr rté ♦ R é ♥s ♥ér ♥s

s ♦ù ♥ ♣rt ♦ ♥tr ♥ ♣stté G ♥st ♣s s②♠étrq t ♦♥ ♣s ♥éssr♠♥t

♥rs

♦♥♥t ♥♦tr q ♥s ♠♦è ré♦♦q ♦♣té ♥s ♦♥ ♥ér K (~u)

st é♥ ♥♦♥ ♣s à ♣rtr ~u = −~ε ♠s à ♣rtr ~σ ♥ t ♥s t♦ts s rt♦♥s ①♣tés

♣rr♣ s♦♥t s ♦♥t♦♥s ~σ q ♥tr♥♥♥t Kn(σn), F (~σ) P (~σ)

P♦r ♦♠♣étr ♦rt♠ ♥♠érq ♥tért♦♥ ♥s t♠♣s ♥é♠tq λ ♥♦s ♦♥s ♦♣té

♣♦r ♥ sé♠ ①♣t ♥ ts♥t ♣♣r♦①♠t♦♥

~σ (λ+ dλ) = ~σ (λ) + d~σ (λ) avec d~σ (λ) = K (~σ (λ)) ~dε (λ)

s♦ q♥ t é♠r q ♦♥t ♣r ①♠♣ q♣rès ♥ é♦♠♥t ♦♥ rst ♥

♠♦ é♦♠♥t ♥st sté q ♣r t q ♥♦s ♦♥s r à ♥ st♦rq s♦tt♦♥

s r♠♥♥t à ♥ sr ♥q λ ♦♥t♦♥ ♠♦♥♦t♦♥ t♠♣s ré

Pr rs ♦♠♠ st ♥ ♠ét♦ ♥ré♠♥t t ♥ q ♣s dλ s♦t ♦s ss③

♣tt st ♣♦ss q rtèr F é♣ss r té♦rq ♥ ♥ ♥tr♦t ♦rs ♥ r

♦♥trô t q s F > ♦ srrêt ♣♦r ♥♦♥ rs♣t rtèr

Page 121: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

♥tt♦♥ stté

s ♥térs sr

t♥q ♥♠érq ♣♦r s ♥térs sr ♦♥sst ♦♠♠ ♣♦r ♣tr

à ♣rtt♦♥♥r s srs ♥ s éé♠♥ts é♦♠étr s♠♣ sr ♥ sqs ♥tért♦♥

st t ♣r ♠ét♦ s ♣♦♥ts ss tt t♥q st ①♣té ♥s ♥♥①

♥s s ♠♦è ♥ér ♣rés♥té ♥s ♣tr ♣rtt♦♥♥♠♥t ♥ ♦t ♣s êtr

♥ t ♥♥♥ ♣s s réstts s tté st ♣♦r ♥♠érq s ♥térs

sr ♥s ♣tr ♥♦s ♦♣t♦♥s s ♦s ♦♠♣♦rt♠♥t q r♥t ♥♦♥ ♥ér♠♥t ♥s

t♠♣s ♥é♠tq ♠s é♠♥t ♥s s♣ ♥s é♦♣ s♣ ♦t ssrr q

s ♥térs ♦♥t♦♥s ♥♦♥ ♥érs s♦♥t ts ♠♥♠♠ rrr

♦♥♥t s♦♥r q ♣rtt♦♥♥♠♥t s srs ♥st ♣s ♦é s ♦♥♦r♠r ①

rès strts ♥ ♠ ♣r éé♠♥ts ♥s ♣♥♥t ♦♠♠ ♣♣rt s ♦s q é♥èr♥t

♥ t é♦♣ t s ♦s sst♦♥ r♣q ♦♥t ♥t s s rès éé♠♥ts

♥s t♦s s s trtés ♥s tt tès ♦♥t t ♣♣ à tt t♥q srétst♦♥ ♥

♥♦t♦♥ ♥÷ ♥s ♥♦tr ♦ s ♦♥♥és ts q ♣♦st♦♥ ~x tr ♥♦r♠ ~n s

♦♥tr♥ts ♥ts s rté s ♦♥ts s♦♥t é♥s ♥ s ♥÷s t ♣♦r s ss♦r

① ♣♦♥ts ss é♥♠♦♥s ♣♦r ♥ srétst♦♥ rtrr ♥♦t♦♥ ♥÷s

♥ ♠ ♣r éé♠♥ts ♥s ♥♦tr ♦ ♥ ré♠♥t s♦♥ q ♣♦♥ts ss t

♦♥♥és é♥s ♥ s ♣♦♥ts

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λcrit

♦♠♠ ♣♦r ♥ér st ♣♦ss étr♠♥r t① é♦♥♥♠♥t rtq

λcrit ♣♦r q rtèr ♣stté tt♥t ♥ r ♥ ♥ ♠♦♥s ♥ ♣♦♥t ΣJ st

♥ t t① ♦rrs♣♦♥♥t ét ♣stt♦♥ s s ♣♣♦♥s q ♥s s

♥ér rtèr st é ♣rès ♦♣ stàr à ♣rtr s ♦♥tr♥ts ♥s sr

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rtèr st éé ♥ t♦s s ♣♦♥ts ΣJ à q t① ér♠♥t t λcrit ♦rrs♣♦♥

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λcrit ≤ 1 s♥ q ♣stt♦♥ s s été ♥t ér♠♥t t♦t

r ♣♥♥t ♥♦s ♥ ♣♦♦♥s ♣s ♦♥r q ♦ st ♥st

λcrit > 1 s♥ q ♦ st st à étt ♥ t s ♦♥tr♥ts s♦♥t ♥♦r ♥s

♣s éstq r té♦rq♠♥t trr sss ♥ ♣r♦♦qr ét ♣stt♦♥

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♠♦è ♦♥ ♥ér st ♣♦ss sr ♣stt♦♥ s s

ér♠♥t ♣r♦rss sr ΣL t① ér♠♥t rtq ♦ q ♥♦s és♥♦♥s

♣r λglob ♦rrs♣♦♥♥t t① ♣♦r q ♦ ♥ s♥t♠♥t rté ♦ G

tt r ♣t êtr é ♦ ér♥t λcrit ♦♠♠ ♥♦s ♠♦♥trr♦♥s ♥s ♣rr♣

♦t♦♥s q ♠♦è ♥ér st st ♣♦ss ♦♥♥tr t① é♦♥

♥♠♥t ♣♦r q ♣stt♦♥ ♦♠♠♥ s♥s s♦r s ♦♠♣♦rt♠♥t ♦ ♦ st

Page 122: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

té à t① Pr rs ♣♦r s t① s♣érrs à λcrit s ♦♥tr♥ts és ♣r ♠♦è

♥ér ♥ s♦♥t ♣s rs ♠ê♠ ♣s ♣♦r s ♣♦♥ts q s♦♥t ♥♦r ♥s ♣s éstq st

û t q ♣♣r♦ ♥ér ♥ ♣r♠t ♣s ♠♦t♦♥ rté s ♣♦♥ts ②♥t ♣sté

t ♣r ♦♥séq♥t rté ♦ s②stè♠ à rés♦r

λinst

t① λinst ♦rrs♣♦♥ t① é♦♥♥♠♥t ♣♦r q ♦♠♣tté ♥tr ♦♥tr♥ts

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tt♦♥s ♦rsq rtèr ♣stté é♣ss rtèr ♦♥trô F > ♦ q ♠tr

rté G s②stè♠ à rés♦r ♥st ♣s ♥rs

λinst ≤ 1 s♥ q ♦ st ♥st ♥t é♦♥♥♠♥t t♦t r t

t ♣ré♦r ♠s ♥ ♣ ♥ s♦tè♥♠♥t

λinst > 1 ♦ st st ♣rès rs♠♥t t r (λinst − 1) ♦♥stt ♥ résr

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Prss♦♥ s♦tè♥♠♥t Pmin

♦♠♠ ♥s ♣tr st ♣♦ss r ♥ ♣rss♦♥ ♠♥♠ Pmin à ♣♣qr sr

sr ΣL ♣♦r ssrr q t♦s s ♣♦♥ts ♦ rst♥t ♥s ♣s éstq ♥♦♥

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t ♦ q ♣r♠t ssrr stté ♦ s♥s ①r q t♦s ss ♣♦♥ts s♦♥t ♥s ♣s

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♥ ♥tér♥t ♦ ♦♠♣♦rt♠♥t s♦tè♥♠♥t

♠♥s♦♥♥♠♥t s♦tè♥♠♥t

♥s ♣rr♣ ♥♦s ♣rés♥t♦♥s ① ♠ét♦s ♠♥s♦♥♥♠♥t s♦tè♥♠♥t

♦ ♥ ♣r♥♥t ♥ ♦♠♣t ♦ ♦♠♣♦rt♠♥t s♦tè♥♠♥t ♠s ♥t

s♦♥s ♥ r ♣rç sr s ♣♣r♦s tsés ♥s s ♠ét♦s ♦♥♥t♦♥♥s ♦s s♦és

♣♣rt s ♠ét♦s ♦s s♦és ①st♥ts ♥s ttértr s♦♥t s ♠ét♦s à éqr

♠t Pr ♦♥séq♥t s♦tè♥♠♥t st ♣rs ♥ ♦♠♣t ♣r ♦r ♠①♠ q ♣t ①rr sr

♦ ♦r ♣r s ♣té ♠①♠ à ♠♦♥s q ♥ s♦t rét ♣r ♥ ♦♥t sérté

♥ t ♥s s ♠ét♦s s♦tè♥♠♥t st s♣♣♦sé r ♦♠♠ ♥ ♦r résst♥t q♦♥

♣r♦tt ♥s rt♦♥ ♦♣♣♦sé ♠♦♠♥t ttr ①♠♣ ♥s ♦ ❬❪

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Page 123: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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r ♣s r♦rs♠♥t s♦♥ t♦♥ sr ♦ t érr ♣ré♠♥s♦♥♥♠♥t

♥♦♥s q ♦sr s♦tè♥♠♥t s♥s ♣ré♠♥s♦♥♥♠♥t ♥ésst résr ♣srs t♥

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s♣♣♦s♦♥s ♥s tt ét q ♦♦♥ ♥tr♥t ♥q♠♥t ♦♠♠ ♥ t q s♣♣♦rt ♥

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Page 126: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

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~dF s = −Kb

(

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♠♦♠♥t ①ré ♣r ♦♦♥ sr ♦ st ♦rs

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Pr rs ♥♦s r♦♥s é♣♠♥t ♣♦♥t A ① ♥♦♥♥s ♣r♥♣s ♣r♦è♠

éqt♦♥ ♠♦♠♥t ♦ ♥ ♦r♣s r ♥ é♥ss♥t ra t q ∀~b ra~b = ~b ∧ ~xa ♥♦s♦♥s

~dua = d~U + ra d ~W

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t♦♥s t ♣r♠t r s ♥ré♠♥ts s ♦rs t ♠♦♠♥ts ①rés ♣r

s♦tè♥♠♥t ♥ ♦♥t♦♥ s ♥♦♥♥s ♣r♥♣s ♣r♦è♠ ♦♠♠ st

~dF s = −S ~dU − T ~dW

~dMs = −T t ~dU −Q ~dW

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[

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T t Q

]

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♥ t♦♥♥♥t rs ♠trs rté rs♣ts ♣ss s ♣r♠ètrs ♥ s♦tè♥♠♥t

♥♦♠r ♥trs rtérstqs à ♠tr ♦ E st t à ①térr ♦

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♥♥ srétst♦♥ sr s réstts

♥s ♣rr♣ ♥♦s ♥②s♦♥s t é♦♣ t♠♣♦r ♦① ♥♦♠r ♣s

t é♦♣ s♣t ♦① ♠ s s sr s réstts ♦♥

Page 127: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

♥♥ srétst♦♥ sr s réstts

♥ér

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~U , ~W)

st ♦♥♥ st

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41 t ♥ r ΣL ♦r③♦♥t s♦♠♠t st sté à ♥ tr ♠ à ♣rtr ΣL tt

♦r♠ é♦♠étrq ♥♥é ♣r♠t ♦r ♥ r♦tt♦♥ ♦ ♥ ♠rqé ♦s ♦♥sér♦♥s ♥

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Kn0 = 10000MPa/m t é♣ssr ♦♥t e0 = 1mm rté t♥♥t st Kt = 1000MPa/m

P♦r ♦♠♣♦rt♠♥t ♥ ss♠♥t ♥♦s ♦♣t♦♥s φ = 25 t c = 0MPa

r r♣rés♥t ♦ s tr♦s ♦♥rt♦♥s ♠ étés s ♦ù

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♠♦②♥♥ ♠ t s ♦ù ♠ ♠ été t ♦ ♦s t ❬❪

♥s ♠ ♠ ♠

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♦♥♥♠♥t rts ① ♦♠♣♦s♥ts é♣♠♥t ~U t r♦tt♦♥ ~W ♥ s♥t rr

♥♦♠r ♣s ér♠♥t s♦♥ s rs t

s ♦rrs♣♦♥ à ♥ ♥ér éstq ♥ér ♥ ♣♦s♥t

Kn = Kn (σ0n) ♥ t♦t ♣♦♥t ♦ st ①t♠♥t éq♥t ♦♥ ♥ér

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s ♥st ♣s ss♥t ♣♦r r♥r ♦♠♣t ♥♦♥ ♥érté ♣r♦è♠ ♥ ♣s

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Page 128: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

♦s très = 0.01MPa s ♥ré♠♥ts ér♠♥t ♥ s♦♥t ♣s ss♠♠♥t ♣tts

♣♦r ♥ r♦r① ♥s ♣s ♣stq

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♠♦♥s ♣s s t♠♣s st très rs♦♥♥ ♥érr à s sr P à

ISOBLOC Non Linéaire, H0=200 m, K0=0.5, Kn0=10000 MPa/m, e0=1 mm, Kt=1000 MPa/m, φ =30°, c=0 MPa

0

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λ

Uy (mm)

N=1

N=2

N=10

N=100

N=500

N=1000

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−0.5 −0.4 −0.3 −0.2 −0.1 0

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λ

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0

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λ

Wx (10−3

radians)

0

0.2

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1

0 0.04 0.08 0.12 0.16

1−

λ

Wy (10−3

radians)

0

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1

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λ

Wz (10−3

radians)

r ♦rs ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♣♦r ér♥ts ♥♦♠rs ♣s

srétst♦♥ s♣t

P♦r ♥ ♥♦♠r ♣s ér♠♥t ♥♦s r♣rés♥t♦♥s ♥s r s ♦rs

♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♥ ♦♥t♦♥ s ♦♠♣♦s♥ts ~U t ~W ♣♦r s tr♦s s srétst♦♥

s♣t érts ♥s r

♦s r♠rq♦♥s q réstt st très ♣ s♥s ♠ ♥ t s♥s ♠

♥ tr♥ ♣r ♦♥♥ ♥ réstt q s r♣♣r♦ ♦♣ s ♠ ss

♥ ♠ très ♥ ♠ st ①t♠♥t éq♥t ♥ ♠ r♦ssr

♠ ♣♣♦♥s q s éé♠♥ts tr♥rs tsés ♥s ♦ s♦♥t à s♣t ♣♦♥ts

ss ♥♦♠r éé ♣♦♥ts ss ♣r tr♥ ♣r♠t ♦♥ ♦r ♥ ♥tért♦♥ ss③

♣rés s rs ♥♦♥ ♥érs ♥s s♣ s♥s ♥ésstr ♥ é♦♣ très ♥ ♦♥♥t ♣♥

♥t s♦♥r q é♦♣ ♥ tr♥s ♦ qrtèrs r♦♥tèr ♦ ΣJ t ΣL

♦t r♣rés♥tr ♠① ♣♦ss r é♦♠étr s srs ♥ss ♦ srétst♦♥

é♣♥ ♦♥ ♦rr ss sr

Page 129: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

ts ♣r♠étrqs

ISOBLOC Non Linéaire, N=1000, H0=200 m, K0=0.5, Kn0=10000 MPa/m, e0=1 mm, Kt=1000 MPa/m, φ =30°, c=0 MPa

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

−0.02 0 0.02 0.04

1−

λ

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0

0.2

0.4

0.6

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1

−0.5 −0.4 −0.3 −0.2 −0.1 0

1−

λUy (mm)

Sans mailles

d=1

d=0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

−0.5 −0.4 −0.3 −0.2 −0.1 0

1−

λ

Uz (mm)

0

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1

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1−

λ

Wx (10−3

radians)

0

0.2

0.4

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1

0 0.04 0.08 0.12 0.16

1−

λ

Wy (10−3

radians)

0

0.2

0.4

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1

−0.02 0 0.02 0.04

1−

λWz (10

−3 radians)

r ♦rs ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♣♦r ér♥ts ♥stés ♠

ts ♣r♠étrqs

♥s ♣rr♣ ♥♦s ♣r♦é♦♥s à ♣♣t♦♥ ♠♦è ♦♥ ♥ér ♥

♦♠♣r♥t ♠♦è ♥ér s éts ♣r♠étrqs s♦♥t tés ♣♦r ♠♦♥trr ♥♥ s

♣r♠ètrs ♥tr♥♥t ♥s ♦ ♥♦r♠ ②♣r♦q ♥ r♦tt♠♥t t ♥

t♥ sr ♦r♠ ♦r ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♦ s ♥ts ♠♦è ♥♦♥

♥ér ♣r r♣♣♦rt ♠♦è ♥ér s♦♥t ♠s ♥ é♥

♣r♠r ♦ ♦♥séré st ♠ê♠ q ♦ été ♥s ♣tr ♥st ♥ tr ♣♦

st♦♥ ♦ t♦r t♥♥ st été ♥ ♥②s♥t ♥ ét é♦t♦♥ s ♦♥tr♥ts ♣stqs

sr ss s s ① ♦♥rt♦♥s s♦♥t strés ♥s r

r s ♦♥rt♦♥s é♦♠étrqs s ♦s étés

Page 130: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

t ♥ ♦ s②♠étrq s ♦♥tr♥ts ♥ts s♦tr♦♣s

♦♥sér♦♥s ♦ t♦t été ♥s ♣tr ♦ t ♣♣q♦♥s ♣♦r ♦ ♠ét♦

♦♥ ♥ér ♥ ♦♠♣r♥t réstt ♠ét♦ ♥ér P♦r s

♦♥tr♥ts ♥ts ♥♦s ♦♥sér♦♥s ♥ ♣r♦♦♥r H = 200m t ♥ r ♥q r♣♣♦rt s

♦♥tr♥ts ♦r③♦♥ts t rts ♥ts K0 = 1

Psrs ♦s ♦♠♣♦rt♠♥t s ♦♥ts s♦♥t étés

♦♥t ♥ér éstq st té ♥ ts♥t ♠♦è ♥ér é♦♣♣é

♥s ♣tr

♦♥t ♥ér ést♦♣stq ♥♦ ♠♦è st ♣♣qé ♥ ♣r♥♥t ♣♦r é♣ssr ♠①

♠ ♦♥t ♥ r très éé ♣r♦ ♥♥ t ♥ rté ♥♦r♠

Kn0 = Kn (σ0n) ♥ t ♦rsq s②♠♣t♦t ♦ ♥♦r♠ ②♣r♦q ♥ r

♣rsq ♥♥ tt ♦ ♥t éq♥t à ♥ ♦ ♥ér ♣♥t Kn0

♦♥t ♥♦♥ ♥ér éstq st té ♦♥ ♥ér rtèr

éstq st ssré ♥ ♥tr♦s♥t s ♣r♦♣rétés rts rtèr ♦r♦♦♠ très

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♣rs ♥ ♦♠♣t t♥

♦t♦♥s q ♦♥t ♥ér éstq ♣t êtr é♠♥t té ♥ ts♥t

♦♥ ♥ér ♣rs ♥ ♦♠♣t à ♦s ♥ é♣ssr ♣rsq ♥♥ ♦♥t t ♥ ♦és♦♥

♣rsq ♥♥ ♦ ♥ ♥ r♦tt♠♥t ♣r♦ 90

♦① s ♣r♠ètrs ♣♦r s ♦s ♦♠♣♦rt♠♥t s ♦♥ts ♠ê♠ rté t♥♥

t st ♦♣té ♥s ♠♦è ♥ér t ♥♦♥ ♥ér s♦t Kt = 1000MPa/m

♦♥r♥♥t ♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ ♣♦r q ♥ér s♦t ♦♠♣r

♦♥ ♥ér s ♣r♦♣rétés ♦ ♥♦r♠ ②♣r♦q Kn0 t e0 ♥

♥ ♣♦♥t ♦♥♥é ♦♥t êtr ♦ss ç♦♥ à q rté Kn (σ0n) ♥ ♣♦♥t t♥♥t à

♦ ♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ ét ①t♦♥ s♦t é à rté ♥♦r♠ Kn ♦

♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ ♥ér

♥s ♥♦tr s ♦♥tr♥t ♥♦r♠ ♥t σ0n st ♥é♣♥♥t rt♦♥ s s ♣sq

s ♦♥tr♥ts ♥ts s♦♥t s♦tr♦♣s σ0n = σ0z = −ρg(H − z)) rt♦♥ st ♥q♠♥t sé

♣r rté t ♦♥ ♣t êtr ♥éé r s ♠♥s♦♥s ♦ s♦♥t ♣tts ♣r r♣♣♦rt à s

♣r♦♦♥r

♥s ♣♦r t♦s s ♣♦♥ts ♦ ♥♦s ♦♥s ♦♣tr ♥ t♦t ♣♦♥t ♥ ♠ê♠ rté

Kn(σ0n) = Kn q ♦rrs♣♦♥ à ♦♥tr♥t σ0n = −4.875MPa ♦♥tr♥t ♥♦r♠ ♥t ♠♦②♥♥

P♦s♦♥s Kn = 10000MPa/m q ♦rrs♣♦♥ s Kn/Kt = 10 été ♥s ♣tr

t♥t ♦♥♥é ♥ r♠tr ♠①♠ ♦♥t e0 Kn0 à ♦r♥r ♦ s

t ♥ rés♦♥t éqt♦♥

♥ ♣t ♦rs étr♠♥r ♣srs ♦♣ts Kn0 e0 ç♦♥ à ♦r Kn(σ0n) = 10000MPa/m

♦s ♦sss♦♥s étr s ① s s♥ts

• e01 = 2mm Kn01 = 3353MPa/m

• e02 = 5mm Kn02 = 7930MPa/m

r r♣rés♥t ♦ ♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ ♦♥t s ♣r♠ètrs ♦ss P♦r tr

r s ♦rs ♥♦s ♦♥s ♣rs ♦♠♠ ♦r♥ s é♣♠♥ts ♣♦♥t ♦rrs♣♦♥♥t à ♦♥tr♥t

Page 131: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

ts ♣r♠étrqs

♥♦r♠ ♥t σ0n ♥ ♣♦♥t s ① ♦s ②♣r♦qs s♦♥t t♥♥ts à ♦ ♦♠

♣♦rt♠♥t ♥ér

tt r ♠♦♥tr r♠♥t q ♦rsq é♣ssr ♦♥t r♠tr ♠①♠ ♠♥t

♦ ②♣r♦q t♥ à s r♣♣r♦r ♦ ♥ér

−50

−40

−30

−20

−10

0

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005

σn (

MP

a)

∆un (m)

Lois de comportement normal avec Kn(σ0n)=10000 MPa/m

(0,σ0n) Hyperbolique : Kn0=3353 MPa/m, e0=2 mm

Hyperbolique : Kn0=7930 MPa/m, e0=5 mm

Linéaire : Kn=10000 MPa/m

r ér♥ts ♦s ♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ ♠ê♠ rté ♥♦r♠ à ♦r♥

♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♥ éstté

t st ♠♦♥trr ♥♥ rtèr ♥♦♥ ♥ér ♦ ♥♦r♠ ②

♣r♦q sr ♠♥s♦♥♥♠♥t s♦tè♥♠♥t ♥s r st r♣rés♥té t①

♦♥♥♠♥t (1− λ) ♥ ♦♥t♦♥ é♣♠♥t rt ♦ ♥s s ♥ ♦♥t ♥ér t

éstq s ♣rés♥té ét ♣rr♣ t ♥s s ♥♦♥ ♥ér éstq s

P♦r ♦ s②♠étrq s ♦♥tr♥ts ♥ts s♦tr♦♣s t ♥ ♠♦♠♥t ~M0 ♥ ♠♦♠♥t

st rt rs s s♥s r♦tt♦♥ ♥s tr é♣♠♥t st ♠ê♠ ♥ t♦t ♣♦♥t

♦ ♦♠♠ s♦tè♥♠♥t êtr ♠s ♦rt♦♦♥♠♥t à sr r r ♦♥sérr

é♣♠♥t ♥♦r♠ ♥ s ♣♦♥ts ΣL ♦rs s♦♥ ♠♥s♦♥♥♠♥t é♣♠♥t rt

Uz ♦ ♦rrs♣♦♥ é♣♠♥t ♥♦r♠ ♠①♠ ♥ sr r ♦ st

♦♥ tsé ♣♦r trr ♦r ♦♥r♥♦♥♥♠♥t

♣rès r ♣♦r ♥ t① ♦♥♥♠♥t ♦♥♥é é♣♠♥t st ♣s éé ♣♦r ♥

♦♥t ②♣r♦q q ♣♦r ♥ ♦♥t ♥ér Pr rs ♥ ♦♠♣r♥t s ① s ♥♦♥ ♥érs

♥♦s r♠rq♦♥s q é♣♠♥t ♠♥t ♦rsq é♣ssr ♦♥t ♠♥ ♥ t ♦rsq

é♣ssr ♦♥t ♠♥t s♦t♦♥ ♠♦è ♥♦♥ ♥ér s♣♣r♦ s♦t♦♥ ♠♦è

♥ér

♦rsq♥ s♦tè♥♠♥t st ♠s ♥ ♣ ♣rss♦♥ q ♦t s♣♣♦rtr à éqr ♦rrs♣♦♥

à ♥trst♦♥ ♦r rtérstq ♦ ♦r r s♦tè♥♠♥t

r str s ①♠♣s ♥trst♦♥ ♣♦r s tr♦s s étés ♣rss♦♥ à éqr st

♣s éé ♣♦r ♠♦è ♥♦♥ ♥ér ♦rsq é♣ssr ♦♥t ♠♥ t st ♠♥♠ ♣♦r

♠♦è ♥ér ér♥ st t♥t ♣s r♥ q rté s♦tè♥♠♥t st ♣s

Page 132: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

1−

λ

Uz (mm)

Calcul ISOBLOC en élasticité, K0=1, Kt=1000 MPa/m

Pe1/σ0

Pe2/σ0Pe1/σ0

CAP/σ0

Pe1/σ0

Pe2/σ0Pe1/σ0

CAP/σ0

Non linéaire, Kn0=3353 MPa/m, e0=2 mm

Non linéaire, Kn0=7930 MPa/m, e0=5 mm

Linéaire, KnL=10000 MPa/m

Exemples de soutènement

r ♦rs ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♥ éstté ♣♦r ér♥ts ♦s ♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ s ♦♥ts t ①♠♣ éqr s♦tè♥♠♥t

♦ q ♠s ♥ ♣ s♦tè♥♠♥t st rtré

♥s tst♦♥ ♥ ♠♦è ♥ér ♠♦è ♥♦♥ ♥ér ♣t ♦♥r à s♦sst♠r

♣té ♠①♠ s♦tè♥♠♥t à ♣ré♦r P ♦ ♥ à srst♠r tr sérté

s♦tè♥♠♥t P/Pe

♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♥ ést♦♣stté

t st étr ♦r ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♦rsq rtèr ♣stté

st tt♥t r♥t ér♠♥t sr r ♣♦r s ♦♥ts à ♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ ♥ér

s ♦ ②♣r♦q s s réstts s♦♥t ♦♥r♦♥tés ① s éstqs s t P♦r

♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ ②♣r♦q ♥♦s ♦♣t♦♥s e0 = 2mm t Kn0 = 3353MPa/m P♦r s

s ♥♦♥ éstqs s ♣r♦♣rétés rts rtèr ♣stté s♦♥t φ = 20 t c = 0P

r r♣rés♥t s ♦rs ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♣♦r s ér♥ts s ♦s r

♠rq♦♥s q ♣♦r s ① s ♥♦♥ éstqs ①st ♥ t① é♦♥♥♠♥t à ♣rtr q

♣♥t ♦r ♦♥r♥ st ♥ s♦♥t♥té t ♥ré♠♥t é♣♠♥t ♦

♠♥t s♥t♠♥t st ♥ t λglob é♥ ♥s ♣rr♣ q st é

♥s s à λcrit ♦♠♠ ♦♥ rr ♣r st ♥s s ♥trst♦♥ ♦r rtérstq

s♦tè♥♠♥t ♣♦r ♥ t① ♦♥♥♠♥t ♥érr à 1−λglob ♣rss♦♥ s♦tè♥♠♥t

à éqr sr ♥tt♠♥t ♣s éé ♣♦r ♠♦è ♥♦♥ éstq q ♣♦r ♠♦è éstq

st r ♥s s ♦♥ts à ♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ ♥ér ♦♠♠ ♥s s ♦♥ts à

♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ ②♣r♦q

Pr rs ♠♣t é♣♠♥t ♣stq ♥s s ♦♥ts ②♣r♦qs st ♥tt♠♥t

♣s éé q ♥s s ♦♥ts ♥érs ♥s s ♣stt♦♥ st ♠♦ésé ♥ ♦

♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ ♥ér ♠♥s♦♥♥♠♥t s♦tè♥♠♥t st ♠♦♥s sértr q

tst♦♥ ♥ ♦ ②♣r♦q

♥trst♦♥ ♦r rtérstq s♦tè♥♠♥t ♥s ♣s éstq ♣s

rté s♦tè♥♠♥t ♠s ♥ ♣ ♠♥ ♦ ♣s s ♠s ♥ ♣ st rtré ♣s ♣rss♦♥

Page 133: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

ts ♣r♠étrqs

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

1−

λ

|Uz| (mm)

Calcul ISOBLOC, K0=1, Kn(σ0n)=10000 MPa/m, Kt=1000 MPa/m

Hyperbolique, élastoplastique φ=20°

Hyperbolique, élastique

Linéaire, élastoplastique φ=20°

Linéaire élastique

r ♦rs ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♥ ♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠ s ♦♥ts♥ér ♦ ②♣r♦q ♥ éstté ♦ ♥ ést♦♣stté

à éqr ♠♥ t ♣s tr sérté rt s♦tè♥♠♥t ♠♥t ♦t♦s ♥

♠♥♥t rté s♦tè♥♠♥t ♦♥ ♦rt rsq q ♦ ♥tr ♥s ♣s ♣stq

é♥♠♦♥s ♥♦s rr♦♥s ♣s tr q st ♣♦ss ♣♦r s♦tè♥♠♥t rt♥r ♦ ♠ê♠ s

♣s ♣stq éà été ♥t♠é

tst♦♥ ♥ ♠♦è éstq ♦♠♠ ♥s ♣tr ♣r♠t r♣érr ♠♦♠♥t ♦ù

♣stt♦♥ ♦♠♠♥ ♠s ♥♦s ♥♦♥s ♣s ♥♦r♠t♦♥s sr é♦t♦♥ ♦r ♣rès

♣rss♦♥ ♠♥♠ s♦tè♥♠♥t à ♣ré♦r s♥t ♠♦è ♥ér ♦rrs♣♦♥

♣♦♥t ♦ù ♦r ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♥ ♣♥t ♥s ♠♦è ést♦♣stq

♥♥ ♥ r♦tt♠♥t r r♣rés♥t ♦r ♦♥r♥♦♥♥♠♥t

♥ s♥t rr ♥ r♦tt♠♥t ♦♥t φ = 20 15 t 10 ♥ ♦és♦♥ c = 0P

♦rsq ♥ r♦tt♠♥t ♠♥ ♥♠♥t ♣♥t ♣♦r ♥ ♣s é♣♠♥t

♦ ♥s q♥ ♣s t① é♦♥♥♠♥t λ Pr ♦♥séq♥t s éqr s♦

tè♥♠♥t r♥t ♣s ♣stq ♣rss♦♥ à éqr ♠♥t ♠♥t♦♥

♥ r♦tt♠♥t

r r s tr♦s ♦rs s♦♥ r φ ♦♥r♥t ♣♦r λ t♥♥t rs rs

♠ê♠ é♣♠♥t Uz ♥ s♥t ♥ r♥ss♠♥t tt ♣rt r♠♠ ♦♥ r♠rq

♥ é♣♠♥t ♠té à ♣rtr ♥ rt♥ ♠♦♠♥t s①♣q ♥ ♥②s♥t s réstts

♥ tr♠s ♦♥tr♥ts sr sr ΣJ ♥ t ♦♠♣t t♥ s ♦♥♥és ♥♦s ♦♥s ♥

♣rt ♥ s♠♣ ♠♦♠♥t tr♥st♦♥ ♦♥t ♦♥séq♥ st q sr ΣJ é♣♠♥t st

♥♦r♠ t tr ♣rt qs ♥♦r♠té s ♦♥tr♥ts ♥ts t ♣♦s rst ♥é

t ♥♥tr♥r q ♦rsq λ st ♦s♥ ♥ ♥t ♦♥ r ♥tr♥r ♣♦s ①♣t♦♥

tt ♥é♣♥♥ Uz sàs φ ♣♦r λ ♣tt st à tr♦s rs♦♥s

• é♣♠♥t un ♥ t♦t ♣♦♥t ΣJ st ré ♥ér♠♥t à Uz ♥ ♦♥t ♦♥st♥t

♥é♣♥♥t λ q ♥st é qà ♦r♥tt♦♥

• s♥ t♥ ♦♥t à ♥ rt♦♥ ♥tr σn t un ♦ ②♣r♦q ♥é♣♥♥t

λ

Page 134: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

1−

λ

|Uz| (mm)

ISOBLOC Non Linéaire, Kn(σ0n)=10000 MPa/m, e0=2 mm, Kt=1000 MPa/m, ψ=0°

Elastique non linéaire

φ=20°

φ=15°

φ=10°

0

0.004

0.008

1.66 1.68 1.7

1−

λ

|Uz| (mm)

r ♦rs ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♣♦r ér♥ts ♥s r♦tt♠♥t

• ♥ ér♠♥t λ ♦s♥ ♦rrs♣♦♥ à σn ♣rtq♠♥t ♥ sr t♦t ΣJ Pr

♦♥séq♥t é♣♠♥t st ré à tt r t ♥é♣♥♠♠♥t φ ♦♥ Uz ♥

♥st é qà ♦ ②♣r♦q ét♥t ♦♠♠ ♦és♦♥ st ♥ ♦rsq σn t♥ rs

③ér♦ ♥ st ♠ê♠ σt = σn tanφ Pr ♦♥séq♥t ♣♦r ♥ λ t♥♥t rs ♦♥ rr à

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♦s ♥ ♦♥♦♥s q ♦ st ♥st t r ♣r rté ♥ s♥ s♦tè♥♠♥t

♣♦r t♦t r φ

♥♥ t♥ t♥ ♥ t q r♥t ♣s ♣stq r

r♣rés♥t s ♦rs ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♦ ♣♦r ① ♥s r♦tt♠♥t ér♥ts t

♥ s♥t rr ♥ t♥ ψ = 0, 5, 10 P♦r ♥ ♥ r♦tt♠♥t ♦♥♥é q q

s♦t ♥ t♥ ♥♠♥t ♣♥t ♣♦r ♠ê♠ t① é♦♥♥♠♥t λcrit

P♦r ♥ é♣♠♥t ♦♥♥é ♥s ♣s ♣stq t① ♦♥♥♠♥t st ♣s éé ♦rsq

t♥ st ♥♦♥ ♥ Pr ♦♥séq♥t s éqr s♦tè♥♠♥t ♥s ♣s

♣stq ♣rss♦♥ à éqr st ♣s éé

Pr rs ♣rés♥ t♥ ♣r♠t ♦r ♥ ♣s r♥ ♠r é♣♠♥t

♥t éstst♦♥ ♦ ♦t♦♥s ss q λinst st ♣s éé ♦rsq ♥ t♥

♠♥t ♠s tt ér♥ st très ♥s ♥♦tr s t ♥st ♣s s sr r

♥s s♥s à t♥ ♥ t sts♥t sr ♦ ♦ ♣t s tr♦r ♦♥é ♥tr s

ssrs q é♠t♥t t q s t♥t t s♦♥ ♥stté st ♦rs rtré

t été ♣stt♦♥ ♦ ♦♥sér♦♥s ♥♦ ♦ ♥ ♦♠♣♦r

t♠♥t ♥♦♥ ♥ér s ♦♥ts rtérsé ♣r Kn0 = 3353MPa/m e0 = 2mm Kt = 1000MPa/m

φ = 20 t c = 0MPa r r♣rés♥t ré♣rtt♦♥ rtèr ♣stté sr sr

ΣJ ♣♦r ér♥ts trs ér♠♥t st r q ♣stt♦♥ ♥tèr s s s t

ç♦♥ qs s♠t♥é ♣♦r λ = 0.85 ♥ t ♦♠♠ s ♦♥tr♥ts ♥ts s♦♥t s♦tr♦♣s

t q é♣♠♥t s t s♥s r♦tt♦♥ s ♦♥tr♥ts ♥ t♦s s ♣♦♥ts ♦ à ♥

♥st♥t ♦♥♥é s♦♥t qs ♥tqs

Page 135: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

ts ♣r♠étrqs

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 0.5 1 1.5 2 2.5

1−

λ

|Uz| (mm)

ISOBLOC Non Linéaire, Kn(σ0n)=10000 MPa/m, Kt=1000 MPa/m

φ=20°,ψ=0°

φ=20°,ψ=5°

φ=20°,ψ=10°

φ=15°, ψ=5°

φ=15°, ψ=10°

r ♦rs ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ér♥ts ♥s t♥

λ = 0.84 λ = 0.85 λ = 0.86

r ♦t♦♥ ♣stté sr s s ♦rs rs♠♥t ♣♦r φ = 20

tr ♣rt r r♣rés♥t ♥ ♦♥t♦♥ tr ér♠♥t é♦t♦♥

é♣♠♥t rt ♦ ♥ ♣rè é♦t♦♥ rtèr ♠①♠ ♦s s♥♦♥s ♣r

rtèr ♠①♠ r ♠①♠ rtèr ♣stté é sr t♦s s ♣♦♥ts ΣJ r

♠①♠ té♦rq rtèr st r ♥ tt♥t ♥ ♣stté ♣♣♦♥s q tt r ♣t

êtr é♣ssé ♥s ♥♠érq à s ♥tr ♥ré♠♥t ♠ét♦ ♥tért♦♥

♥s t♠♣s ♥é♠tq ♥♠♥t ♣♥t ♠ê♠ t① é♦♥♥♠♥t λcrit = 0.85

♣♦r s ① ♦rs P♦r ♦ ♥♦s ♦♥s ♦rs λcrit = λglob

♥ t s♦t♦♥ é♣♠♥t é♣♥ ♠tr ♦ s②stè♠ G tt ♠tr

st ♦♥stté ♠♦②♥♥♥t ♥térs sr s ♠trs rté ♦s K ♦♠♠

é♦♣♣ rt♦♥ K ♥ ♥ ♣♦♥t ♦♥♥é é♣♥ étt s ♦♥tr♥ts ♥

♣♦♥t ♥ t s♦♥ ①♣rss♦♥ ♥ s♥t q ♣♦♥t ♦rrs♣♦♥♥t ♣s ♣réé♥t

st ♥s ♣s éstq ♦ ♥s ♣s ♣stq t s ♣rès éqt♦♥ ♦

♦♠♠ ♣stt♦♥ ♣rsq ♥ ♠ê♠ t♠♣s ♣♦r t♦s s ♣♦♥ts sr ΣJ

♦ ♣♦r réstt ♠♦t♦♥ rté ♦ s②stè♠ Pr ♦♥séq♥t ♣♥t

Page 136: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

−1.8

−1.6

−1.4

−1.2

−1

−0.8

−0.6

−0.4

−0.2

0

0.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1−1.8

−1.6

−1.4

−1.2

−1

−0.8

−0.6

−0.4

−0.2

0

0.2

Critè

re m

axim

al (M

Pa)

Dépla

cem

ent U

z (

mm

)

λ

Calcul ISOBLOC Non Linéaire, K0=1, Kn0=3353 MPa/m, e0=2 mm, φ=20°, Kt=1000 MPa/m

λcrit=0.85λcrit=0.85

Critère maximal (MPa)

Déplacement (mm)

r ♦t♦♥ é♣♠♥t ♦ t rtèr ♠①♠ ♥ ♦♥t♦♥ λ

♦r é♣♠♥t ♥ ss ♥ ♠ê♠ t♠♣s

♥ér ♦♥ ♣♦r ♦ λcrit = 0.87 tt ér♥ ♣r r♣♣♦rt à

λcrit é ♠♦è ♦♥ ♥ér st à ér♥ ♦♠♣♦rt♠♥t ♥♦r♠

♦♥t ♥tr s ① ♠♦ès Pr rs ♥s ♠♦è ♥ér ♦♠♠ ♦♥ ♥ ♣s ♥♦r♠t♦♥

r♦rs étt ♦ à ♣rtr t① é♦♥♥♠♥t rtq ♣rss♦♥ s♦tè♥♠♥t

st é rt♠♥t à t①

♦s rr♦♥s ♣r st q ♣♦r trs s ♦s ♣stt♦♥ ♣r♦rss♠♥t

s ♥ré♠♥ts é♦♥♥♠♥t ♥s s s à éstq st ♥♦r ♣s ♥ss♥t

♣sq ♥ ♣r♠t ♣s r♣érr t① é♦♥♥♠♥t λglob ♣♦r q ♦♠♣♦rt♠♥t

♦ st ♠♦é s♥t♠♥t

t ♥ ♦ ♥♥é s ♦♥tr♥ts ♥ts ♥♦♥ s♦tr♦♣s

t♦♥s ♥ tr ♣♦st♦♥ ♦ ♥ t♦r♥♥t ♥ ♥ θ = 45 t♦r ① t♥♥

st ♠ê♠ ♦♥rt♦♥ é♦♠étrq q ♦ été ♥s ♣tr s s

♦♥tr♥ts s♦tr♦♣s (K0 = 1) ♦♥♥rt qs♠♥t ♠ê♠ réstt q ♣♦r ♣r♠r ♦ ♦♠♠

♥♦s ♦♥s ♦sré ♥s ♣tr à s s②♠étr ♣r♦è♠ t t ♥é

rté t♦♥s ♦rs stté ♦ ♣♦r K0 = 0.5

♦♥ ♥ér ♦rsq s ♦♥tr♥ts ♥ts ♥ s♦♥t ♣s s♦tr♦♣s

r ♦♥tr♥t ♥♦r♠ ♥t σ0n st ér♥t s♥t ♦♥séré ♦ P♦r ♦r

♥ r ① Kn (σ0n) = 10000MPa/m sr s tr♦s s ♦ r ♦♥sérr ér♥ts

rs Kn0 t e0 ♣♦r q ♦ é♥♠♦♥s ♥♦s ♦♥s ♦♣tr s ♠ê♠s ♣r♦♣rétés

q s s ♦♥ts ♦ e0 = 2mm Kn0 = 3353MPa/m ♣♦r s tr♦s s ♦ t ♣♦r

♠♦è ♥ér rr Kn (σ0n) ♦rrs♣♦♥♥t

ét ♦♥ ♥ér sr t ♣♦r s s s♥ts

• s éstq ♦és♦♥ ①é à ♥♥

• s ♥♦♥ éstq φ = 20 t c = 0MPa

Page 137: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

ts ♣r♠étrqs

♥ér ♦♠♣rs♦♥ ♠♦è ♥ér ♥ésst r

Kn (σ0n) ♥ t♦t ♣♦♥t ΣJ s s♥t sr éqt♦♥ Kt = 1000MPa/m ♥♦s ♦t♥♦♥s

♣♦r ♥ Kn/Kt ≃ 6.8 t ♣♦r s ① trs s Kn/Kt ≃ 6.5 ♣♣t♦♥

♥ér s r♣♣♦rts rtés t K0 = 0.5 ♠♦♥tr q ② trt♦♥ sr ♥ ♣rt ΣJ t

♦♥ ♦♥t sérté st éré ♥ réstt été ét r ♣tr

♦ù ♥♦s ♦♥s r♣rés♥té ♣♦r ♦ rt♦♥ tr sérté ♥ ♦♥t♦♥ Kn/Kt t

♣♦r ér♥ts rs K0 ♥s ♦♥r♥♥t ♥ tr sérté ét ♦

♠ét♦ ♥ér ♦♥♥ ♥ réstt ♥♦♥ r ♠ê♠ s ② trt♦♥ ♥st

♣s r♦r① ♦♥r q ♦ st ♥éssr♠♥t ♥st

Pr rs tt ♠ét♦ stté ♣t êtr ss éé ♥ s s♥t sr ♥ r

λcrit t① ér♠♥t ♠♥♠ ♣♦r q rtèr st tt♥t ♥ ♥ ♣♦♥t ♦♥♥é st

♣r♠r ♣♦♥t ♦ q ♣st q st ♦♥séré ♠ê♠ ♣rss♦♥ ♠♥♠ s♦tè♥♠♥t

Pmin st é ♥ ♦♥sér♥t ♣♦♥t ♣s rtq ♦ ♦s ♠♦♥trr♦♥s q tt ♠ét♦

q♥tt♦♥ stté ♣♦str♦r ♣rès ♥ éstq q s♦t ♥ér ♦ ♥♦♥ ♣t

♦♥r à srér ♥stté t q ♥②s ♦♥ ♥ér ♦♥♥ s ♥♦r♠t♦♥s

♣s ♣réss sr étt ♣stt♦♥ ♦

t s t① é♦♥♥♠♥t λcrit t λglob

♦♠♠ st ♥ s r♠♥t ♥♦♥ s②♠étrq r♦tt♦♥ ♥st ♣s ♥ q ♣♦♥t

r ♦ ♣♦ssè ♦rs ♥ tr é♣♠♥t ér♥t tr t q st é

s♥t éqt♦♥ ♠♦♠♥t ♦r♣s s♦ ♦s ♦sss♦♥s étr ♦♠♣♦s♥t ♥♦r♠

♥ ♥tr r ♦ ♦rsq sr ♠♥s♦♥♥r s♦tè♥♠♥t ♥♦s

♠♦♥trr♦♥s ♣r st q ♦① st sértr

r r♣rés♥t é♦t♦♥ ♦♠♣♦s♥t ♥♦r♠ é♣♠♥t un ♥

♥tr ΣL ♥ ♦♥t♦♥ t① é♦♥♥♠♥t ♥s s ♥♦♥ éstq φ = 20 t c = 0MPa

t ♥s s éstq sé♣rt♦♥ ♥tr s ① ♦rs ♣♦r λglob = 0.42 st

t① é♦♥♥♠♥t à ♣rtr q ♦♠♣♦rt♠♥t ♦ ♦ st té ♣r ♣stt♦♥

♥ ♣rt ΣJ t ♥ré♠♥t é♣♠♥t ♦ ♠♥t

r r♣rés♥t ss é♦t♦♥ rtèr ♠①♠ ♥ ♦♥t♦♥ t① ér♠♥t

♣♦r ♦♥t ♥♦♥ éstq rtèr ♠①♠ s♥♥ à λcrit = 0.27 tt r ♠rq ét

♣stt♦♥ ♦ ♦s r♠rq♦♥s q λcrit < λglob à ér♥ s ♦ ♣♦r

q s ① rs s♦♥t ♦♥♦♥s

t ré♣rtt♦♥ rtèr ♥ ♦♥t♦♥ t① é♦♥♥♠♥t

P♦r ♠① ♦♠♣r♥r é♦t♦♥ ♣stté ♥♦s ♦♥s r♣rés♥té sr r

ré♣rtt♦♥ rtèr ♣stté sr s s ♦ à ♣srs t① ér♠♥t ♥qés

sr r P♦r λ = λcrit = 0.27 rtèr st ♥ sr ♥ ♣tt ♣rt

♦ ③♦♥ r♦ t① λglob = 0.42 ♦♥ ♦sr ♣stt♦♥ ♣rsq ♥tèr ① s

♦ t ♥♦s ♦♥♥ ♣s ♠r ♣♦r r ♥stt♦♥ s♦tè♥♠♥t q s

♥♦s ♦♥sér♦♥s r ♦ù ♣stt♦♥ ♦♠♠♥ s s ♣st♥t ♥tèr♠♥t à λ = 0.7

s ♦♥tr♥ts ♥♦r♠s s♦♥t ♥s à λ ♦s♥ q s♥ q ♠♦ ♥stté st

é♦♠♥t ♥ t♦ts s s ♦

Page 138: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

−0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1−0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Critè

re m

axim

al (M

Pa)

Dépla

cem

ent u

n (

mm

)

λ

ISOBLOC Non Linéaire, K0=0.5, Kn0=3353 MPa/m, e0=2 mm, Kt=1000 MPa/m

λcrit=0.27 λglob=0.42

Critère maximal (MPa), joint non élastique φ=20°

un (mm), joint non élastique φ=20°

un (mm), joint élastique

r ♦t♦♥ rtèr ♠①♠ t é♣♠♥t ♥♦r♠ à r ♥♦♥t♦♥ t① é♦♥♥♠♥t

λ = 0.27 λ = 0.4 λ = 0.5

λ = 0.6 λ = 0.7

r ♦t♦♥ rtèr ♣stté sr s s ♣♦r ér♥ts t① ér♠♥t ♦rsq φ = 20 t c = 0MPa

♣rès tt ét ♥♦s ♣♦♦♥s r q t ér stté ♥ s s♥t sr λcrit st

tr♦♣ ♣ss♠st ♦rsq ♣stt♦♥ s s ♦ s t ♣r♦rss♠♥t ♥s s ♠♦

t♦♥ ♠tr rté ♦ ♥st ♣s ss③ ♠♣♦rt♥t ♣♦r ♥♥r ♦♠♣♦rt♠♥t

♦ t① λcrit

ér♥ ♠ét♦ s ♦s és ♠ét♦ s ♦s és é♥t ♠♦♠♥t

♦ ♦♠♠ ss♠♥t sr ♦r r ♥s ♣tr ♠♦è

Page 139: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

ts ♣r♠étrqs

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

1−

λ

un (mm)

ISOBLOC Non Linéaire, K0=0.5, Kn0=3353 MPa/m, e0=2 mm, Kt=1000 MPa/m

Début de plastificaiton, λcrit=0.27

Plastification de deux faces, λglob=0.42

Plastification entière, λ=0.7

Elastique

Non élastique, φ=20°

r P♦st♦♥s s ér♥ts t① ♦♥♥♠♥t rtqs sr ♦r ♦♥r♥♦♥♥♠♥t

♦♥ ♥ér ♥♦s r♠rq♦♥s q ♣stt♦♥ ♦♠♠♥ sr t ♠♣t

é♣♠♥t ♠♥t ♣rès ♣stt♦♥ s s t q st éq♥t à r q

ss♠♥t ♣tôt sr s ① s ♥ ér♠♥t ② ét♠♥t ♦♠♣t

♥ t♦ts s s

t t♥

r r♣rés♥t ♦r ♦♥r♥ ♣♦r ♥ ♦♥t t♥t ♥ ♦♠♣r♥t

s s♥s t♥ t s éstq ♣rs ♥ ♦♠♣t t♥ ♦♠♠ ♣♦r s ♦ù

t♥ st ♥ sé♣rt♦♥ ♣r r♣♣♦rt à ♦r ♦♠♣♦rt♠♥t éstq ♥ s t ♣s

ét ♣stt♦♥ ♦ ♠s s♠♥t à ♣rtr λ = 0.42 ♠♣t é♣♠♥t

t♥ st ♣s éé q ♣♦r ♥ s s♥s t♥ ♦♥r♥♥t ré♣rtt♦♥ rtèr sr

s s ♦♥ ♦sr q ③♦♥ ♣sté st éèr♠♥t ♠♦♥s ét♥ ♦rsq t♥ st ♥♦♥

♦rs ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♣♦r ♣srs ♣♦♥ts r

P♦r ♦sr ♦r ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♣s rtq t é♠♥t ♦♠♣rr s

♦rs ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♦rrs♣♦♥♥t à t♦s s ♣♦♥ts r ♦ ♣♦♥t

♣s rtq st ♥ t q é♣♠♥t ♣s éé ♥s rt♦♥ t♦♥

s♦tè♥♠♥t ♥s ♥♦tr s st rt♦♥ ♥♦r♠ à r ♦ r ♥♦s s♣♣♦s♦♥s

q s♦tè♥♠♥t ♦♥stté ♦♦♥s êtr ♠s ♥ ♣ ♦rt♦♦♥♠♥t à tt

P♦r ♦r ♥ ♣r♠èr st♠t♦♥ s ♣♦♥ts s ♣s rtqs ♥♦s ♦♥s r♣rés♥té sr r

♣♦r ♦ ♥♦♥ éstq é♣♠♥t ♥♦r♠ r ♦rrs♣♦♥♥t

t① é♦♥♥♠♥t λ = 0.8 é♣♠♥t ♠①♠ st ♥qé ♣r ♦r r♦

P♦r érr s tt ③♦♥ r♦ ♣s r♥ é♣♠♥t r♥t t♦t ♣r♦sss ér

♠♥t ♥♦s ♦♥s été é♦t♦♥ é♣♠♥t ♥♦r♠ s ♣♦♥ts P P P t P ♥ ♦♥t♦♥

t① é♦♥♥♠♥t r r♣rés♥t s ♦rs ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♣♦r s

Page 140: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

1−

λ

un (mm)

Calcul ISOBLOC Non Linéaire, K0=0.5, Kn0=3353 MPa/m, e0=2 mm, Kt=1000 MPa/m

Plastification de deux faces, λglob=0.42

Elastique

φ=20°, ψ=0°

φ=20°, ψ=10°

r ♦r ♦♥r♥♦♥r♥ ♣♦r φ = 20 ♣rs ♥ ♦♠♣t

t♥ ψ = 10

r é♣♠♥t ♥♦r♠ sr r ♦ ♣♦r λ = 0.8 ♣♦r s ♥♦♥éstq

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

1−

λ

un (mm)

ISOBLOC Non Linéaire en élasticité

P1

P2

P3

P4

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

1−

λ

un (mm)

ISOBLOC Non linéaire en élastoplasticité (φ=20°)

P1

P2

P3

P4

r ♦rs ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♣♦r ér♥ts ♣♦♥ts r ♣♦r♥ éstq t ♥ ♥♦♥ éstq

Page 141: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

♣♣t♦♥ ♠♥s♦♥♥♠♥t s♦tè♥♠♥t

qtr ♣♦♥ts ♥ ♣rt ♦rsq st éstq t tr ♣rt ♦rsq s ♦♥ts ♣st♥t

φ = 20 t c = 0MPa ♦s r♠rq♦♥s q s ♣♦♥ts q ♦♥t é♣♠♥t ♥♦r♠ ♣s

ééé ♥ s♦♥t ♣s s ♠ê♠s s♥t s ♣r♦♣rétés ♠é♥qs s ♦♥ts ♥s s éstq ♣♦♥t

P st ♣s rtq ♥s s ♦ù φ = 20 st s ♣♦♥ts P ♦ P à ♣rtr ♥ rt♥

t① é♦♥♥♠♥t st t tsr ♥tr rté ΣL ♣♦♥t P ♣♦r

♠♥s♦♥♥♠♥t s♦tè♥♠♥t ♥s s ♥♦♥ éstq

♣♣t♦♥ ♠♥s♦♥♥♠♥t s♦tè♥♠♥t

♣rr♣ ♣rés♥t ♥ ①♠♣ ♠♥s♦♥♥♠♥t s♦tè♥♠♥t ♣♦r ♥ ♦ s♦é ♦s

♦♠♠♥ç♦♥s ♣r ♦♥♥r s ♥♦t♦♥s ♣rtqs sr ♠s ♥ ♣ s♦tè♥♠♥t ♥s s ♠①

r♦① rtrés ♣♣r♦ ♦♥r♥♦♥♥♠♥t sr ♥st tsé ♣♦r ♠♥s♦♥♥

♠♥t ♥ s②stè♠ ♦♦♥♥ ♣♦r ♦ été ♦ ♣rs ♥ ♦♠♣t

s♦tè♥♠♥t sr ♥st ♣♣qé ♣♦r érr s ♦♥ rtr♦ ♥ réstt éq♥t

♦t♦♥s ♣rtqs sr s♦tè♥♠♥t s ♦s

♥s ♥ ♠ r♦① r s♦♥t♥ é♦r♠é ♥ s ♣r♦s ♥ ①t♦♥ ♥st

♣s ♦♥t♥ ♦t ♠♦♠♥t q ♣t ♦r st ré ♣r s s♦♥t♥tés Pr ♦♥séq♥t

♥stté ♥ ♦ ♦♥♥é rsq ♦r rt♠♥t ♣rès ♣ss r♦♥t ①t♦♥

♦♥ st à ért♦♥ sr ΣL ♥ ♥tr ♦♠♠ r♦ st r ♦ qs r s

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q sr r st ①é ❯♥ ♠♦♠♥t qqs ♠♠ètrs s♠♥t é♥ér♠♥t

♥t q ♦ ♥ s♦t ♦♠♣èt♠♥t éstsé st s ♣r ①♠♣ ♦ φ = 20

t K0 = 1 ♦ ♦ φ = 20 t K0 = 0.5 éà étés ♥s ♣rr♣ ♥s

s♦tè♥♠♥t ♦t êtr é♠♥t ♠s ♥ ♣ ss③ tôt ♥t q r ♦ ♥ s♦t

♥tèr♠♥t ①é ♣t ♣♦sr s tés t♥qs ♠s rst ♣♦ss à résr

s tés t♥qs ♣♥t êtr réts ♥ ♠♥♠s♥t ♦♥r ♦é ♥ trs

tr♠s ♦♥ ♥ à ♣tts ♣s ①t♦♥ ♦♥t♥♠♥t à r tt ç♦♥ ♦♥ ♣r♦è

à ♠s ♥ ♣ s♦tè♥♠♥t ♥t ①♣♦sr ♦ ♥tèr♠♥t Pr rs ♦rsq♦♥

r à ♥ r ①t♦♥ rs♠♥t s t ♥ ♣srs séq♥s ♦♠♠ ért ♦ ❬❪

♥ ♦♠♠♥ ♣r ♥ ♣rt t♦t ♥st t♦tté t♦t st ①♣♦sé ♣s ♦♥ é♦

♣r♦rss♠♥t t rs s st♦♥ ♥ ①♥t s ♥s ♦r③♦♥ts tt

♣r♦ér st ♣♦ss ♥str s ♦♦♥s ♥ ♥ ♦ ♦♥♥é ♥t q s sr ΣL ♥

s♦t ♥tèr♠♥t ①é r ♠♦♥tr ♥ ①♠♣ ♠s ♥ ♣ ♣r♦rss s ♦♦♥s

①t♦♥ séq♥t ♥ r ♦rtr s♦trr♥

r s ♥ ♣ ♣r♦rss ♦♦♥s r♥t rs♠♥t ♥ r ①t♦♥ s♦trr♥ ♥s ♥ ♠ s♦♥t♥ ♣rès ♦ ❬❪

Page 142: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

Psrs t②♣s s♦tè♥♠♥t s♦♥t tsés ♥s s ♠① s♦♥t♥s s ♦♦♥s à ♥r

♣♦♥t ♦ ré♣rt ♥t ét♦♥ ♣r♦té t r

♥ ttr s♦tè♥♠♥t s♦t ♥ rô s♣♣♦rt s♦t ♥ rô ♦♥♥♥t s♦t s ① à

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s♦tè♥♠♥t ♣♦rtr ♣rès és♦rst♦♥ ♦ ♠ss r♦① s ♥tr♥♥♥t ♣♦r

rr ♦ r♦é ♠ss r♦① tt ♦q ♥t t q♥ é♥ér ♥s s

♠ét♦s ♦♥♥t♦♥♥s ét stté s ♦s ♠ét♦ à éqr ♠t ♦♥ ♥♦r s

♦♥tr♥ts ♥ st t ♦♥ ♦♥sèr q st ♥q♠♥t ♣♦s ♦ q ♥r s♦♥ ♥stté

♥s ♣rr♣ s♥t ♥♦s ♦♥s ♠♦♥trr q s♦tè♥♠♥t ♣t ♦r ♥ rô ♦♥♥♥t ♣♦r

♦ srt♦t ♦rsq s rté st éé

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♦ été st ♦ K0 = 0.5 t s ♦♥ts ♥♦♥ ♥érs ♦♥t s rtérstqs s♦♥t

e0 = 2mm Kn (σ0n) = 10000MPa/m Kt = 1000MPa/m φ = 20 t c = 0MPa ♦ été tr♦é

♥st s♥s s♦tè♥♠♥t à ♥ ér♠♥t r λinst < 1 ♣rès ét t

♣rr♣

♣♣t♦♥ ♠ét♦ ♦♥r♥♦♥♥♠♥t

♦s ♦♥sér♦♥s ♥ s♦tè♥♠♥t ♣r s ♦♦♥s à ♥r ♣♦♥t ♣♦r ♦ t②♣

♦♦♥ st s♦t ♥ré ♥ ♥r ♠é♥q ♦q s♦t rés♥ sr ♥ très

♦♥r ♣s srré ♣rès s♦♥ ♥stt♦♥ ♦s ♥é♦♥s ♣♥♥t rô s♦tè♥♠♥t t

q ♣t ♦r t ♦♥sér♦♥s ♥q♠♥t q tr ♦♠♠ ♥ s♦tè♥♠♥t ♣ss ♥ trt♦♥

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Kb =EπD2

4L

E ♠♦ ❨♦♥ r D ♠ètr t t L s ♦♥r

P♦r ♥♦tr ét ♥♦s ♦♣t♦♥s E = 210000MPa D = 25mm L = 3m rté ①

♦♦♥ st ♦rs Kb = 34.34KN/mm

s ♦♦♥s ♦♥t ♦r ♥ ♦♥r q ssr ♥r ♦ ♥s ♠ss r♦①

tr ♠①♠ ♦ été ét♥t 2m st ♦① ♥ ♦♥r 3m ♣té

♠①♠ st r♠♥t ♠①♠ q ♣t s♣♣♦rtr ♥ ♦♦♥ ♥t s r♦♠♣r ♥ st♠

♣♦r s ♦♦♥s ♠♠ ♠ètr à Cb = 230KN

Pr rs ♥♦s ♦♥s rs♦♥♥r ♥ ♥♦♠r ♦♦♥s ♣r m2 ♦rsq♥ ♥♦♠r Nb ♦♦♥s

st ♥sté rté ♥s♠ Ks st s♦♠♠ s rtés q ♦♦♥ t ♣té

♠①♠ ♥s♠ P st s♦♠♠ s ♣tés q ♦♦♥ ♦ù s rt♦♥s

Ks = KbNb t P = NbCb

♦s ♦♥sér♦♥s q s ♦♦♥s s♦♥t ♣és ♦rt♦♦♥♠♥t à sr r r r

s♦♥t trés s ♦rs rtérstqs s♦tè♥♠♥t ♣♦r ér♥ts ♥stés ♦♦♥s ♥stés

♣rès 0.1mm é♣♠♥t ♦ ♥ r♣rés♥t ♥ t é♦t♦♥ t① ♦♥♥♠♥t

①ré ♣r s♦tè♥♠♥t r♣♣♦rt ♥tr s r t ♦♥tr♥t ♥♦r♠ ♥t ♥ ♦♥t♦♥

s♦♥ é♣♠♥t

s ♦rs ♥trst♥t ♦r ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♣♦r ♦♥♥r étt é♣♠♥t

t ♦♥♥♠♥t ♠♦♠♥t éqr s♦tè♥♠♥t P♦r t♦s s s étés ♣rss♦♥

Page 143: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

♣♣t♦♥ ♠♥s♦♥♥♠♥t s♦tè♥♠♥t

à éqr st ♥érr à ♣té ♠①♠ s ♦♦♥s tr sérté s♦tè♥♠♥t

r♣♣♦rt ♥tr s ♣té ♠①♠ t ♣rss♦♥ à éqr st ♥qé sr r ♥ ♥ ét

q s ♦♦♥s rst♥t ♥ éstté

s ♦♦♥sm2 st é♠♠♥t ♦♠♣èt♠♥t rrést st ♦♥♥é à ttr ♥t ♣♦r

♠♦♥trr q ♣♦r ♦r ♥ éqr ♦rs ♣s éstq ♦ t ♦r ♥ rté

s♦tè♥♠♥t très éé q♦♥ ♥ ♣t é♥ér♠♥t ♣s ssrr ♥ t ♠ê♠ ♥♦♠r

♦♦♥s ♦r s♦tè♥♠♥t ♥trst ♦r ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♣rès s sé♣rt♦♥

♦r ♦rrs♣♦♥♥t s éstq

P♦r ♥ s♦tè♥♠♥t ♦♦♥♠2 ♥trst♦♥ à ♥ très t① ♦♥♥♠♥t

♦♠♠ ♦♥ trt♦♥ sr t♦ts s s ♦ ♣♦r t① ♦ st s♣♣♦sé êtr ♦♠♣èt♠♥t

♥ étt é♦♠♥t t ♥s s ♦♦♥s ♦♥t ♥ rô ♣♦rtr ♥s s

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

Taux d

e c

onfinem

ent (

1−

λ)

Un (mm)

ISOBLOC Non Linéaire et soutènement avec des boulons de rigidité Kb=34 KN/mm

FS=11.5

FS=7

FS=3

FS=11.5

FS=7

FS=3

FS=11.5

FS=7

FS=3

FS=11.5

FS=7

FS=3

Courbe de convergence élastique

Courbe de convergence, φ=20°

Courbes de soutènement : 1 boulons/m2

4 boulons/m2

50 boulons/m2

r ♦r ♦♥r♥♦♥♠♥t t ♥trst♦♥ s ♦rs rtérstqs s♦tè♥♠♥t

♦t♦♥s q ♥s tt ét ♥♦s ♦♥s s♣♣♦sé q ♥stt♦♥ s ♦♦♥s st t ♣rès

0.1mm é♣♠♥t ♦ q ♦rrs♣♦♥ à ♥ t① é♦♥♥♠♥t λ = 0.15 st

éq♥t à r q ♦♥ ♥sté s ♦♦♥s tôt ♥t ér♠♥t ♦♠♣t r

♦♠♣rs♦♥ s ♠ét♦s à éqr ♠t

s ♠ét♦s ♦♥♥t♦♥♥s ♦ s♦és ♠ét♦s s ♦s ❯❲ t

♠♣t é♣♠♥t ♥st ♣s ♦♥♥ t s♦tè♥♠♥t st ♠♥s♦♥♥é ♥ ♦♥sér♥t ♥

q♠♥t s ♣té ♠①♠ s♥s ♣r♥r ♥ ♦♠♣t s ♦ ♦♠♣♦rt♠♥t ♦t♦s s ♣té

♠①♠ ♥st ♣s ♥éssr♠♥t ♠♦sé ♥ rété ♦♠♠ ♠♦♥tr r ♦r

rtérstq s♦tè♥♠♥t st ♥♦r ♥s ♣s éstq ♠♦♠♥t éqr ♥tr ♦

t s♦tè♥♠♥t s ♠ét♦s ♥trt♦♥ ♦strtr st ♥♦ré ♥s q rô ♦♥♥♥t

q ♣t ①rr s♦tè♥♠♥t sr ♦

s♦tè♥♠♥t st ♠♥s♦♥♥é ♥ ♦♥sér♥t ♥q♠♥t ♣♦s ♦ q st

Page 144: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P

t s♥s ♣r♥r ♥ ♦♠♣t ♣♦ssté r♣tr ♦♦♥ ♣r s♠♥t ♥ s ♦♦♥ srt

ss♥t ♣♦r stsr t♦t ♦ ♣rès s ♠ét♦s ♥ ttr ♦rs ♥ rô ♣♦rtr

♣rs ♥ ♦♠♣t s♦tè♥♠♥t ♥s

♦ ♦♥ ♥ér ♣rs ♥ ♦♠♣t s ♦♦♥s st tsé ♥ ♦♠♣rr

s♦♥ réstt à ♠ét♦ ♦♥r♥♦♥♥♠♥t P♦r ♠tr rté

s♦tè♥♠♥t ♥♦s é♥ss♦♥s s ♦♦♥s ♥ à ♥ ♣♦r ♥ s ♣♦st♦♥ t s rt♦♥

♦t♦s ét♥t ♦♥♥é qs s♦♥t t s♣♦sés ç♦♥ réèr ♥ sr

①t♦♥ s②♠étr tt ♦♥rt♦♥ ♥♦s ♣r♠s s r♠♣r ♣r ♥ s ♦♦♥

②♥t ♥ rté éq♥t t ♦rt♦♦♥ à sr r ♥ s♦♥ ♥tr r r♣rés♥t

s ♦r♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♦rrs♣♦♥♥t à ér♥ts sé♠s ♦♦♥♥ s♥t q

s♦tè♥♠♥t été té à λ = 0.15

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

1−

λ

Un (mm)

ISOBLOC Non Linéaire et soutènement avec des boulons de rigidité Kb=34 KN/mm

Convergence−confinement : sans boulons

1 boulon/m2

4 boulons/m2

50 boulons/m2

Courbes de soutènement : 1 boulons/m2

4 boulons/m2

50 boulons/m2

r ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♦ ♣rès ♥stt♦♥ ♥ sé♠ ♦♦♥♥

P♦r s ♦rrs♣♦♥♥t à ♥stt♦♥ ♥ ♦♦♥♠2 rté s♦tè♥♠♥t ♥st ♣s ss③

éé ♣♦r ♦srr ♥ ♠♦t♦♥ ♥♦t t♥♥ ♦r ♦♥r♥ ♦rsq

rté s♦tè♥♠♥t ♠♥t é♣♠♥t ♦rrs♣♦♥♥t à ♥ t① é♦♥♥♠♥t ♦♥♥é

s♣érr à λ = 0.15 ♠♥ ♦♦♥sm2 ♦♥ ♦sr ♥ ♠♣♦rt♥t ♥♠♥t ♣♥t

♣r r♣♣♦rt à ♦r s♥s ♦♦♥♥

♦s s♣r♣♦s♦♥s à s ♦rs s ♦rs r s♦tè♥♠♥t ♦s r♠rq♦♥s q ♣♦r

t♦s s s étés é♣♠♥t ♦ s♦tè♥♠♥t à ♥ ér♠♥t

r λ = 1 ♦ï♥ ①t♠♥t é♣♠♥t ♣♦♥t éqr tr♦é ♠ét♦

♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♣r♠t r ♠ét♦ tsé ♣♦r ♠♣é♠♥tr s♦tè♥♠♥t

♥s

♥t ♠ét♦ ♠♦ést♦♥ s♦tè♥♠♥t ♥ ♥tér♥t ♦ ♣r

r♣♣♦rt à ♠ét♦ ♥trst♦♥ st q♦♥ rr à r♥r ♦♠♣t ♥trt♦♥ ♥tr s♦

Page 145: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

②♥tès

tè♥♠♥t t ♦ r♥t ér♠♥t r t ♥♦♥ ♣s ♥q♠♥t ♠♦♠♥t

éqr ♦s ♦♥s ♥s ♣s ♥♦r♠t♦♥s

②♥tès

♥s ♣tr s ♠é♦rt♦♥s ♠♦è ♥ér ♣rés♥té ♥s ♣tr

♦♥t été ♣♣♦rtés sàs ♦ ré♦♦q s ♦♥ts ♠♣é♠♥té ♥♦ ♠♦è

♦♥ ♥ér ♣r♠t ♥ ♥②s ♣s rést ♦♠♣♦rt♠♥t ♦ ♥ ♣r♥♥t ♥ ♦♠♣t s

♣♦♥ts s♥ts

• ♥ ♦♠♣♦rt♠♥t ②♣r♦q ♦♥t ♥s rt♦♥ ♥♦r♠

• ♦♥t♦♥ ♦♥tt ♥tér q s♥ q s ♦♥tr♥ts ♥♦r♠s ♥ ♣♥t qêtr

♥éts ♦ ♥s

• ♥ ♦♠♣♦rt♠♥t ést♦♣stq ♣rt ♦♥t ♥s rt♦♥ t♥♥t ♥ rtèr

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• t♥ ♦♥t ♥s ♣s ♣stq ♥ ♣♦t♥t ♦♦♠ ss♦é à ♥

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♦ ♦♠♣♦rt♠♥t ♦♥t ♣r♠t ①♣r♠r rt♦♥ ♥tr é♦t♦♥ s ♦♥tr♥ts t

s é♣♠♥ts ♥ ♥ ♣♦♥t ♦♥♥é ♥s ♣s éstq ①♣rss♦♥ st s♠r à

♦♥♥é ♥s s ♦♠♣♦rt♠♥t ♥ér éstq tsé ♥s ♥ér s q

rté ♥♦r♠ ♦♥t ♥st ♣s ♦♥st♥t ♠s é♣♥ ♦♥tr♥t ♥♦r♠ ♥s ♣s

♣stq ①♣rss♦♥ ♦ st ♦t♥ ♥ é♦♠♣♦s♥t é♣♠♥t ♥ ♥ ♣rt rérs

t ♥ ♣rt éstq ♦♥t ①♣rss♦♥ é♣♥ ♣♦t♥t ♣stq ss♦é à t♥ t

rtèr ♦r♦♦♠ ♥ s é♦♠♥t ♥♦s ♦♥sér♦♥s q ♦♥t ♥♥tr♥t ♣s t s

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♦♥t s ♥♦♥♥s s♦♥t s tsss é♣♠♥t t r♦tt♦♥ ♦ ♣r r♣♣♦rt tr

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N ét♥t ♥♦♠r ♣s ♦♥r♥♥t ♥tért♦♥ ♥s s♣ ♠ét♦ s ♣♦♥ts ss st

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|Uz| (mm)

Bloc isolé, roche rigide ou déformable et joint élastoplastique (φ=27°,c=0 MPa)

ISOBLOC Non Linéaire

3DEC Rigide, N=50

3DEC, E=50 GPa, υ=0.2, N=10

3DEC, E=50 GPa, υ=0.2, N=50

3DEC, E=100 GPa, υ=0.2, N=10

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1−

λ

|Uz| (mm)

Soutènement avec 2 boulons de rigidité Kb, joint élastoplastique (φ=20°,c=0 MPa)

3DEC sans soutenement

ISOBLOC sans soutènement

3DEC Kb=250 MN/m

ISOBLOC Kb=250 MN/m

3DEC Kb=1000 MN/m

ISOBLOC Kb=1000 MN/m

3DEC Kb=3000 MN/m

ISOBLOC Kb=3000 MN/m

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Page 156: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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Page 157: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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Numéro du bloc

Limite de stabilité

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Page 160: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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Page 161: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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Page 162: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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Numéro du bloc

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3DEC instable - ISOBLOC stable

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Page 163: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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ISOBLOC

3DEC

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103106 108 109

60

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1

1,5

2

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3

0 50 100 150 200 250

λ inst

Numéro du bloc

ISOBLOC (dernière itération)

3DEC instable - ISOBLOC instable

3DEC instable - ISOBLOC stable

3DEC stable - ISOBLOC instable

3DEC stable - ISOBLOC stable

r ❱ é♣rtt♦♥ t① λinst ♣rès à r♥èr tért♦♥ t ♦♠♣rs♦♥ ét♦♥ stté

Page 165: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

❱ t ♥ r s♦trr♥ t

♦♠♠ ét♥t ♥sts s♦♥t ♦♦rés ♥ rs ♦♥r♥♥t s ♦s t s ♦♥t s

♦♠s très ♣tts ♠3 ♠3 t ♠3 rs♣t♠♥t ♣s s ♦s t s♦♥t s

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r ❱ ♣rés♥tt♦♥ s ♦s ♥sts ♦♦rés ér♠♠♥t s♥ts réstts

r ❱ r♣rés♥t s ♦s tr♦és ♥sts ♠s sts

r♥t ♥t ①st ♦s ♥sts s♥t ♠s sts s♥t

r♥èr tért♦♥ ♥♦♠r séè à

s ér♥ts réstts s♦♥t rés♠és ♥s st♦r♠♠ r ❱ réstt

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Page 166: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

3DEC instables 3DEC stables

No

mb

re d

e b

locs

Comparaison 3DEC/ISOBLOC

Stables

Itération 5

Itération 4

Itération 3

Itération 2

Itération 1

Calcul initial

ISOBLOCIn

sta

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Page 167: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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Page 168: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P ❱ PP

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Page 169: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

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♥ ♣r♠t ♣s tr♦r t♦ts s ♥sttés r♣érés ♣r ♦t♦s t♥q

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Page 170: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P ❱ PP

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tr♠s é♣♠♥t t ♦♥tr♥ts t ♥♦♥ ♣s ♥q♠♥t ♣r ♥ ♠♥t rt à stté ♦

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Pr rs s ♥s ♥ ♦rrs♣♦♥♥t à ③♦♥ ♥st ♣r♠tt♥t tr♦r s ♠ts

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♣s ♣ré ♣♣rt♦♥ ♥stté ♦♠♠ ♣rés♥ étt ♠♣♦rt♥t s tr①

Page 172: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P ❱ PP

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♥s ♣rr♣ ♥♦s ♦♥s étr stté ♦ ♥ ts♥t ♠ét♦

♣srs ②♣♦tèss ♣♦sss

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♣rétés ♦♥t à ♣rés♥ φ = 10

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♦ pc = 3MPa ♦rrs♣♦♥♥t à ♣rss♦♥ ♥t♦♥

♣♣t♦♥ ♥ ♣rss♦♥ ♠♥tt♦♥ sr s♣érr ♦r③♦♥t ♦ pc = 3MPa

t ért♦♥ s ♣r♦♣rétés ♦♥t à ♣rés♥ φ = 10

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st ♦♥ ♣r♦♠♥t sé à ♦s ♣r ért♦♥ s ♣r♦♣rétés s ♦♥ts à é♦♠♥t

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♣rès ①t♦♥

0

0.1

0.2

0.3

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1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

1−

λ

|Uz| (mm)

Calcul ISOBLOC, K0=2, Kn=10000 MPa/m, Kt=1000 MPa/m

φ=27°, pe=0 MPa, pc=0 MPa

φ=10°, pe=0.8 MPa, pc=0 MPa

φ=27°, pe=0 MPa, pc=3 MPa

φ=10°, pe=0 MPa, pc=3 MPa

r ❱ ♦rs ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ér♥ts ②♣♦tèss r♠♥tt ♥s r♦tt♠♥t

♣rès tt ♣tt ét ♥♦s r♠rq♦♥s q ♥♦ ♠ét♦ ♣r♠t éttr ss③

r♣♠♥t ♥stté s♥s ♦r tsr s ♣♣r♦s q ♣r♥♥♥t ♦♣ t♠♣s

♥ s ♥rtts ♦♥r♥♥t s ②♣♦tèss à ♣r♥r ♣srs s ♣♦sss ♣♥t êtr étés

t ♣s rtq ♦s ♠ét♦ ♣r♠t ♥térr ♥s ♥②s s ♦♥tr♥ts

♥ts ♥s q s ♣rss♦♥s t t♦t r♠♥t ①térr s♣♣é♠♥tr

♠♥s♦♥♥♠♥t s♦tè♥♠♥t ♠♥s♦♥♥♠♥t s♦tè♥♠♥t st

té ♣r r♣♣♦rt qtrè♠ s été ♣♦r q ♦ été tr♦é ♥st ♣♣♦s♦♥s

Page 173: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

❱ ②♥tès

q ♦♥ ♥str ♥ ♦♦♥ ♣r ♠2 s♦t ♣♦r ♦ été ❯♥ ét s♥sté st

té ♣♦r ♦sr ♠ètr ♦♣t♠ ♦♦♥ ♦ s rté ① ♦♣t♠ ♥ ♦♥sèr

q ♦♦♥ t ♦♠♠ ♥ t éstq ♦♥t rté st é s♥t rt♦♥

s♥t q s ♦♥r st L = 5.5m t ♠♦ ❨♦♥ r st E = 210000MPa r

❱ r♣rés♥t ♦r ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♣♦r ér♥ts rtés ①s ♣r ♦♦♥

♥ s♣♣♦s♥t q s ♦♦♥s s♦♥t ♥♦r♠é♠♥t ré♣rts sr s s ♦ st ♣s s♠♣

♦rs r ♠tr rté s ♥tr♦r ♦♠♠ ♥ s ♦♦♥ ♣ss♥t ♣r ♥tr

r ♥ rté ① é à s♦♠♠ s rtés ①s s ♦♦♥s

s ♦♦♥s ♠ètrs ♠♠ ♦ ♠♠ ♥ ♣r♠tt♥t ♣s ssrr stté ♦

♣r♠èr r rté ♣♦r q ♦ st st st Kb = 75MN/m q ♦rrs♣♦♥ à ♥

♦♦♥ ♠ètr ♠♠ ♦ ♥r♦♥ ① ♦♦♥s ♠ètr ♠♠ ♥s s é♣♠♥t

rt ♦ st ♥r♦♥ ♠♠ ♥s q s ♦♦♥s r ♦rs q q ♦♦♥

t ♥ ♣té ♠①♠ s♣érr à P♦r ♥ rté Kb = 100MN/m t ♣ré♦r

♥ ♣té ♠①♠ s♣érr à

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1−

λ

|Uz| (mm)

Soutènement par boulonnage, Densité=1 boulon/m2, Rigidité du boulon Kb

Sans soutènement

Kb=19 MN/m (d=25 mm)

Kb=48 MN/m (d=40 mm)

Kb=75 MN/m (d=50 mm)

Kb = 100 MN/m

r ❱ ♦rs ♦♥r♥♦♥♥♠♥t ♣♦r 1 boulon/m2 ér♥ts rtés①s ♣r ♦♦♥

♥ ♦♥s♦♥ ♣♦r ♦r stté t ♥str s ♦♦♥s rté ① s♣érr à

♠ ♦ ♥ ♥sté ♦♦♥♥ ♣s éé q♥ ♦♦♥ ♣r ♠2 ♥♦tr ♦♥♥ss♥ s

♦♥t♦♥s s♦♥t s à ssrr ♥ ♣rtq ♦s és♦♥s q t ss♦r ♦♦♥♥ ♥

tr t②♣ s♦tè♥♠♥t

❱ ②♥tès

♥s ♣tr ♥♦s ♦♥s ♣ à trrs s ♣♣t♦♥s ♠ét♦ ①♠♥r

♥♦ ① ②♣♦tèss s rts à ♣♣r♦ s ♦s s♦és ♣rs ♥ ♦♠♣t ♥

r♦ r t t étr stté ♥ ♦ sté ♥ ♦♥tt ①t♦♥ ♦♠♠ s

①stt s ♥ ♥♦r♥t ♣rés♥ trs ♦s

♦♥r♥♥t ②♣♦tès rté ♥♦s ♦♥s ♠♦♥tré q ♦rsq ♠ss r♦s st éstq

Page 174: Mod elisation de la stabilit e des blocs rocheux isol es ... · tement linéaire élastique des joints. L'évaluation de la stabilité se fait alors a osteriorip en véri ant si les

P ❱ PP

st ♦♠♣♦rt♠♥t s s♦♥t♥tés q rét stté ♦ ♣s q é♦r♠té

r♦ ♥ ♦ s♦é ②♣♦tès r♦ é♦r♠ été té ♦

é♠♥ts st♥ts réstt st ♣s st q ②♣♦tès r♦ r ♣rs

♥ ♦♠♣t ♥ r♦ r st ♦rs ♦♥srtr ♥s s ♦ù ♦♥ r à ♥ r♦ résst♥t

♥tr♣té ♣r s s♦♥t♥tés Pr rs ♥♦s ♦♥s é ♦ s♥s

♣rs ♥ ♦♠♣t s♦tè♥♠♥t ♥ ♦♠♣r♥t r ♣♣qé à ♥ s ♦

①è♠ ②♣♦tès été éré ♥ ♦♠♣r♥t réstt ♠ét♦ à

♥ ♣r♥♥t ♥ ♦♠♣t t♦s s ♦s t♦r ♥ ①t♦♥ s♦trr♥ ♦

st tsé ♣♦r é♥érr s ♦s t ♣♦r étr r stté ♣♣♦♥s q ♠ét♦ s é♠♥ts

st♥ts tsé ♣r st sé sr ♥ ♣♣r♦ ②♥♠q s ♦s ♥sts s♦♥t ① q

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s ♦s stés à sr ①t♦♥ s♦♥t ♥st ré♣érés ♣♦r êtr étés ♠ét♦

♦♥ ♥ér ♠ résé ♣♦r ♠♦è é♦r♠ st tsé ♣♦r

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♣r♦rs t és tt ♣r♦ér st ré♣été t♥t ♦s sqà ♥ ♣s tr♦r ♦s

♥sts tért t♦s s ♦s ♥sts s♦♥t ss rtr♦és ♦♠♠ ét♥t

♥sts é♥♠♦♥s tt t♥q t♥ à ①érr s ♥sttés t ♦♥ ♦t êtr

tsé tt♥t♦♥

♥ ♦tr ♥ tr t♥q ♣♦r r♥r ♦♠♣t t ♥trt♦♥ ♥tr s ♦s

été tsté s ♦s tr♦és ♥sts s♦♥t rr♦♣és s ♦s q r s♦♥t

♥ts tr♦és sts t étés ♦♠♠ ét♥t ♥ s ♦ tt t♥q ♦♥ rtr♦ q

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♠ét♦ ♦s ♠t♣s tért ♣r♠s r♥r ♦♠♣t ♥trt♦♥ ♥tr s

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q ♥stté s ♦s ♣t êtr tr♥s♠s ① ♦s ♥ts ♥♦s ♣♦♦♥s r ré♣r♦q♠♥t

q s s ♦s s ♣s rtqs s♦♥t stsés st ss♥t ♣♦r stsr ♥s♠ ♠ss

r♦s t♦r ①t♦♥ ♦s s♣♣♦s♦♥s ♦rs q s ♦s s ♣s rtqs s♦♥t ① tr♦és

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s r♠t♦♥s

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s ♦♠♣rs♦♥s ♥tr ①t ♣rs ♥ ♦♠♣t t♦s s ♦s t

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❱ ②♥tès

♠ét♦ srt ♥térss♥t ♥s tr résr s ♦♠♣rs♦♥s s♣♣é♠♥trs

♥ s♥t rr s ♦♥tr♥ts ♥ts t strt♦♥ s s♦♥t♥tés ♣♦r ♦♥r♠r q

♠ét♦ st ♥s t♦s s s ♣♦sss

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♥tért♦♥ ♥♠érq

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♣r♠tt♥t ♣ssr s rs s r♥rs ① ♥÷s ① rs s r♥rs ♥ t♦t ♣♦♥t

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♣r r♣♣♦rt ① ♦♦r♦♥♥és réts Qξi = ∂ξNi(ξ, η) t Qηi = ∂ηNi(ξ, η) ♥ és♥ ♣r Qξij t

Qηij s érés ♣rts s ♦♥t♦♥s ♥tr♣♦t♦♥s ♣♦♥t i ♣♦♥t ss j

♥tért♦♥ ♥ ♦♥t♦♥ ϕ (x) ♦♥♥é sr sr S ♣t êtr r♠♣é ♣r s♦♠♠t♦♥

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ϕ (x) dS =N∑

i=1

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ϕ (x) dS

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nE∑

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♥tért♦♥ ♥♠érq

r♣♣♦rt ① ♦♦r♦♥♥és réts (ξ, η)

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nE∑

i=1

Qξij ~xi

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nE∑

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J = ‖~a‖ st ♦♥ tr♥s♦r♠t♦♥ ♥tr s ♦♦r♦♥♥és réts (ξ, η) t s ♦♦r♦♥♥és

rs (~x) s♥t q dS = J dξ dη

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J

♥tért♦♥ ♥ ♦♥t♦♥ sr ♥ éé♠♥t sr ♦♥♥é st é ♣r s♦♠♠t♦♥ s♥t

♥ ts♥t s rs tt ♦♥t♦♥ sr s ♣♦♥ts ss éé♠♥t ♦♥ J t s ♣♦s

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ϕ (x) dS =

nG∑

j=1

ϕ (xj) J wj

Pr ♦♥séq♥t ♥tér sr ♥ ♣rtt♦♥ ♦♥♥é s♣ s t ♣r s♦♠♠t♦♥

sr t♦s s ♣♦♥ts ss t♦s s éé♠♥ts tt ♣rtt♦♥

ˆ

S

ϕ (x) dS =

N∑

i=1

nG∑

j=1

ϕ (xj) J wj

Pr♦♣rétés s ♣♦♥ts ss t ♦♥t♦♥s ♥tr♣♦t♦♥ ♣♦r

ér♥ts éé♠♥ts réts

P♦♥ts ss t ♦♥t♦♥s ♥tr♣♦t♦♥ ♣♦r ♥ tr♥

♦♦r♦♥♥és réts t ♣♦s réts s ♣♦♥ts ss ♣♦r ♥ tr♥ ànG = 7

♥ ♣♦s s =√15

P♦♥t ss j ξj ηj wj

s s s s s s s s s s s s s s s s s s

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♦♥t♦♥s ♥tr♣♦t♦♥ t rs érés ♣♦r ♥ tr♥ à nE = 3

÷ i Ni Qξ Qη

ξ η 3 1− ξ − η

♦♥t♦♥s ♥tr♣♦t♦♥ t rs érés ♣♦r ♥ tr♥ à nE = 6

÷ i Ni Qξ Qη

ξ (2ξ − 1) 4ξ − 1 ξη 4η 4ξ η (2η − 1) 4η − 1 4η (1− ξ − η) −4η 4 (1− ξ − 2η) (η + ξ − 1) (2ξ + 2η − 1) 4 (ξ + η)− 3 4 (ξ + η)− 3 4ξ (1− ξ − η) 4ξ (1− ξ − η) 4ξ (1− 2ξ − η)

P♦♥ts ss t ♦♥t♦♥s ♥tr♣♦t♦♥s ♣♦r ♥ rré

♦♦r♦♥♥és réts t ♣♦s réts s ♣♦♥ts ss ♣♦r ♥ rré à nG = 9

♥ ♣♦s √6

P♦♥t ss j ξj ηj wj

♦♥t♦♥s ♥tr♣♦t♦♥ t rs érés ♣♦r ♥ rré à nE = 4

÷ i Ni Qξ Qη

0.25 (1− ξ) (1− η) −0.25 (1− η) −0.25 (1− ξ) 0.25 (1 + ξ) (1− η) 0.25 (1− η) −0.25 (1 + ξ)3 0.25 (1 + ξ) (1 + η) 0.25 (1 + η) 0.25 (1 + ξ) 0.25 (1− ξ) (1 + η) −0.25 (1 + η) −0.25 (1− ξ)

♦♥t♦♥s ♥tr♣♦t♦♥ t rs érés ♣♦r ♥ rré nE = 6

÷ i Ni Qξ Qη

0.25ξ (−1 + ξ) (1− η) 0.25 (−1 + 2ξ) (1− η) 0.25ξ (1− ξ)

0.5(

1− ξ2)

(1− η) −ξ (1− η) 0.5(

−1 + ξ2)

3 0.25ξ (1 + ξ) (1− η) 0.25 (1 + 2ξ) (1− η) −0.25ξ (1 + ξ) 0.25ξ (1 + ξ) (1 + η) 0.25 (1 + 2ξ) (1 + η) 0.25ξ (1 + ξ)

0.5ξ(

1− ξ2)

(1 + η) −ξ (1 + η) 0.5(

1− ξ2)

0.25ξ (−1 + ξ) (1 + η) 0.25 (−1 + 2ξ) (1 + η) 0.25ξ (−1 + ξ)

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♥tért♦♥ ♥♠érq

♦♥t♦♥s ♥tr♣♦t♦♥ t rs érés ♣♦r ♥ rré nE = 8

♥ ♣♦s A = 1− ξ2 t B = 1− η2

÷ i Ni Qξ Qη

−0.25 (1− ξ) (1− η) (1 + ξ + η) 0.25 (1− η) (2ξ + η) 0.25 (1− ξ) (ξ + 2η) −0.5A (1− η) − (1− η) ξ 0.5A3 −0.25 (1 + ξ) (1− η) (1− ξ + η) 0.25 (1− η) (2ξ − η) −0.25 (1 + ξ) (ξ − 2η) 0.5B (1 + ξ) 0.5B − (1 + ξ) η −0.25 (1 + ξ) (1 + η) (1− ξ − η) 0.25 (1 + η) (2ξ + η) 0.25 (1 + ξ) (ξ + 2η) −0.5A (1 + η) − (1 + η) ξ 0.25A −0.25 (1− ξ) (1 + η) (1 + ξ − η) 0.25 (1 + η) (2ξ − η) −0.25 (1− ξ) (ξ − 2η) −0.5B (1− ξ) −0.5B − (1− ξ) η

♦♥t♦♥s ♥tr♣♦t♦♥ t rs érés ♣♦r ♥ rré nE = 9

÷ i Ni Qξ Qη

−0.25 (1− ξ) (1− η) ξη 0.25 (1− 2ξ) (1− η) η 0.25 (1− ξ) (1− 2η) ξ

0.5(

ξ2 − 1)

(1− η) η (1− η) ξη(

ξ2 − 1)

(0.5− η)3 0.25 (1 + ξ) (η − 1) ξη 0.25 (1 + 2ξ) (η − 1) η 0.25 (1 + ξ) (2η − 1) ξ

0.5 (1 + ξ)(

1− η2)

ξ (0.5 + ξ)(

1− η2)

(1 + ξ) ξη 0.25 (1 + ξ) (1 + η) ξη 0.25 (1 + 2ξ) (1 + η) ξ 0.25 (1 + ξ) (1 + 2η) ξ

0.5(

1− ξ2)

(1 + η) η − (1 + η) ξη(

1− ξ2)

(0.5 + η) 0.25 (ξ − 1) (1 + η) ξη 0.25 (2ξ − 1) (1 + η) η 0.25 (ξ − 1) (1 + 2η) ξ

0.5 (ξ − 1)(

1− η2)

ξ (ξ − 0.5)(

1− η2)

(1− ξ) ξη

(

1− ξ2) (

1− η2)

2(

η2 − 1)

ξ 2(

ξ2 − 1)

η

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❬❪ ♥s ♥ ♣r♦♣rts ♦ r♦ ♦♥ts ♥ rt♦♥ ♥ t♣♥ss♦♥ t♦rs ♦ ♦♥ts

Pr♦♥s ♦ t ♥tr♥t♦♥ ②♠♣♦s♠ ♦♥ r♦ ♦♥ts ♦ttr♠ ♠

❬❪ ♥s ♠s♥ ♥ rt♦♥ ♥♠♥ts ♦ r♦ ♦♥t ♦r♠t♦♥ ♥tr♥t♦♥

♦r♥ ♦ ♦ ♥s ♥ ♥♥ ♥s ♦♠♥s strts

❬❪ r ♦ést♦♥ s ♦♠♣♦rt♠♥ts ♠é♥qs t ②rqs ♠sss r♦① s♠és

♣r s ss♠s ♦s rs ♥tr♦t♦♥ ♥ ♦♣ ②r♦♠é♥q ès ♦t♦rt

♥ é♦♦ ♥é♥r ♦ t♦♥ s P♦♥ts t ssés ♥

❬❪ rt♦♥ ♦ ♥ srstr♥t rtr♦♥ ♦r r♦ ♦♥ts ♥♥r♥ ♦♦②

❬❪ rt♦♥ ②♥♦t tr ♥ttt sr♣t♦♥ ♦ r♦ ♠sss ♦r t s♥ ♦ ♥♠t r♥

♦r♠♥t ♥ ♥tr♥t♦♥ ♦♥r♥ ♦♥ ②r♦ P♦r ♦♣♠♥t ♥ ♠②s ♠ ♥

♠ ♦ttr♠

❬❪ rt♦♥ ♥ ♥s ts ♦ ♦ s③ ♦♥ t sr ♦r ♦ ♦♥t r♦ ♥ Pr♦

♥s ♦ t r ❯ ②♠♣♦s♠ ♦♥ ♦ ♥s ❯ r② ♦r♥ ♠r♥ ♦

♥s ss♦t♦♥ st

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INSTITUT DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES

Modélisation de la stabilité des blocs rocheux isolés sur la paroi desexcavations souterraines avec prise en compte des contraintes initiales et du

comportement non linéaire des jointsRésumé : L’instabilité des blocs situés à la surface des excavations souterraines est un problèmecourant dans les milieux rocheux fracturés. Comme les méthodes exactes prenant en compte tousles blocs et leurs interactions sont très lourdes, l’approche des Blocs Isolés est souvent adoptée. Elleconsiste à étudier chaque bloc en considérant qu’il est rigide et que le reste de la masse rocheuseest rigide et fixe. Néanmoins, aucune des méthodes existantes adoptant cette approche ne prenden compte de façon rigoureuse les contraintes initiales et le comportement des joints. Dans cettethèse, on développe une nouvelle méthode qui apporte des améliorations importantes aux méthodesconventionnelles de Blocs Isolés. Connaissant les contraintes initiales, on rend compte du processusd’excavation par le déchargement de la face libre du bloc. Les efforts sur les faces du bloc en contactavec la roche sont alors modifiés en respectant l’équilibre des forces et des moments, la loi de compor-tement des joints et le mouvement de corps solide du bloc. On aboutit ainsi à un système linéaire oùles seules inconnues sont les vecteurs translation et rotation du bloc. Deux modèles sont proposés :le premier considère un comportement linéaire élastique des joints et, par conséquent, la stabilité estévaluée a posteriori. Le deuxième modèle, plus pertinent, considère un comportement hyperboliquedes joints dans la direction normale et élastoplastique dans la direction tangentielle avec prise encompte de la dilatance. La méthode numérique adoptée pour la résolution du problème non linéaireest une intégration explicite dans le temps cinématique avec des pas de déchargement constants.La technique d’intégration surfacique utilisée permet d’étudier toute forme géométrique de bloc. Laméthode proposée a été validée puis comparée aux méthodes conventionnelles. Des études para-métriques ont montré l’influence des contraintes initiales et des propriétés mécaniques des joints surla stabilité. Le soutènement a été aussi intégré dans le code développé. Finalement, la nouvelle mé-thode a été appliquée pour l’étude d’un assemblage de blocs autour d’une excavation souterraine etcomparée à un modèle prenant en compte tous les blocs via la méthode des Eléments Distincts. Ellea été aussi utilisée pour restituer un cas réel de chute de blocs.

Mots clés : blocs isolés, excavation souterraine, roche rigide, contraintes initiales, joints, comporte-ment non linéaire, taux de déconfinement, méthode numérique, soutènement

Stability modeling of isolated rock blocks at the surface of undergroundexcavations taking into account initial stresses and non-linear joint behavior

Abstract: Failure of rock blocks located at the surface of underground excavations is a commonproblem in discontinuous rock masses. Since exact methods that take into account all blocks andtheir interactions are computationally hard, the Isolated Blocks method is usually adopted. It consistsin studying each block considering it to be rigid and the surrounding rock mass to be rigid and fixed.Nevertheless, none of the existing methods based on this approach takes into account initial stressesand joints behavior rigorously. In this thesis, a new method providing significant improvements toconventional Isolated Blocks methods is developed. Considering that initial stresses are known, theexcavation process is modeled by unloading the block’s free face. Stresses acting on the faces in con-tact with the rock mass are then resolved by taking into account force and moment balance equations,joints behavior and rigid body movement. This leads to a linear system where the block’s translationand rotation vectors are the only unknowns.Two models are proposed: the first one assumes linearelastic joint behavior, thus the stability is evaluated a posteriori. The second, more realistic model,assumes joint behavior to be hyperbolic in the normal direction and elastoplastic in the tangential di-rection, while also accouting for dilatancy. This non-linear problem is solved numerically by explicitintegration in the kinematic time with constant deconfining steps. Also, thanks to the surface inte-gration technique used, any block geometry can be studied. The method proposed is validated andcompared to other conventional methods. Parametric studies show the influence of initial stressesand the joints’ mechanical properties on the stability. Rock support modeling is also integrated into thecode. Finally, the new method is applied to study an assemblage of blocks around an undergroundexcavation and is compared to a model that takes into account all the blocks with the Distinct ElementMethod. It is also used to reproduce an actual block failure case.

Keywords: isolated blocks, underground excavation, rigid rock, initial stresses, joints, non-linearbehavior, deconfining rate, numerical method, support