Homogénéisation numérique de la résistance mécanique des massifs fracturés

Determination of rock mass strength properties by numerical homogenization

G.3S, École polytechnique 91128 Palaiseau Cedex pouya@g3s.polytechnique.fr mg@g3s.polytechnique.fr, France.

Résumé

Une méthode pour déterminer les propriétés de résistance des massifs rocheux fracturés est proposée, à partir de l’homogénéisation numérique par la méthode des éléments finis. Les différentes familles de fractures sont générées à partir des données disponibles et des lois statistiques. Le comportement mécanique de chaque fracture est modélisé en élastoplasticité, en introduisant les caractéristiques mesurées au laboratoire ou in situ : les raideurs normale et tangentielle, la cohésion, l’angle de frottement interne et la dilatance. Le comportement de la matrice est également modélisé en élastoplasticité. Après la détermination numérique du Volume Élémentaire Représentatif, plusieurs simulations sont effectuées avec différents trajets de charge. Leurs résultats révèlent qu’au-delà du VER, le comportement global du massif fracturé est élastoplastique avec écrouissage. Il est caractérisé par une surface de charge orientée dont l’expression est donnée. Les valeurs des résistances anisotropes sont également déterminées.

Abstract

A method for determining strength properties of fractured rock masses is proposed. It is based on numerical homogeneisation using finite element method. Different families of fractures are generated on the basis of data available and statistical laws. Mechanical behaviour of each fracture is modelled in elastoplasticity by Introducing properties measured in laboratory or in situ : normal and tangential stiffnesses, cohesion, angle of internal friction and dilatancy. Matrix behaviour is also modelled in elastoplasticity. After determination of Representative Elementary Volume, several simulations are performed with different loading paths. The results show that beyond REV, global behaviour of fractured rock mass is elasoplastic with hardening. It is characterised by an oriented criterion the expression of which is given. The values of anisotropic strength are also determined.