Structures géologiques et stabilité des pentes dans les massifs rocheux : description, analyse et modélisation

Geological structures and slope stability in rock masses : description, analysis and modelling

Centre de Géologie de l’Ingénieur École des mines de Paris École nationale des ponts et chaussées Université de Marne-la-Vallée, Bâtiment IFI 5, bd Descartes Champs-sur-Marne 77454 Marne-la-Vallée Cedex 2 fleurisson@cgi.ensmp.fr, France.

Résumé

Les structures géologiques constituent les facteurs de prédisposition majeurs des instabilités de pentes dans les massifs rocheux, puisqu’elles contrôlent les mécanismes de déformation et de rupture qui les affectent. Leur étude représente donc une étape capitale pour comprendre le comportement mécanique et hydraulique des massifs rocheux. Une méthodologie rigoureuse, basée sur une approche typique de géologie de l’ingénieur et de mécanique de roches, doit être mise en place pour : 1) caractériser le massif rocheux et en particulier son réseau de discontinuités ; 2) déterminer si, en fonction de l’échelle d’analyse, le comportement du massif relève plutôt de ses propriétés de milieu discontinu ou continu. On peut alors identifier les mécanismes de déformation et de rupture les plus réalistes, et procéder à leur modélisation par des méthodes de calcul appropriées ; 3) analyser l’influence des facteurs déclenchants ou aggravants des instabilités potentielles. Cet article présente différentes techniques et outils existants pour aborder ces étapes successives, et illustre leur utilisation pratique ainsi que leurs limitations par des études de cas dans les domaines des mines et carrières à ciel ouvert et du génie civil.

Abstract

Geological structures constitute the major predisposition factors to slope instabilities in discontinuous rock masses, as they govern the deformation and failure mechanisms likely to occur. Their study accounts then for an essential stage in the understanding of the mechanical and hydraulic behaviour of the rock mass under consideration. A rigorous methodology, directly relevant from an engineering geological and rock mechanics approach, must therefore be carried out with the following purposes : 1) to obtain an accurate characterisation of the rock mass, and mainly its natural discontinuity network ; 2) to determine if. depending on the scale of analysis, the rock mass behaviour is dependent on either their continuous or discontinuous properties. It becomes consequently possible to identify the most realistic deformation and failure mechanisms, and to implement the appropriate modelling techniques ; 3) to analyse the influence of the triggering or aggravating factors on the possible instabilities. This paper presents various techniques or existing tools related to these different items, and gives illustrations of their practical uses and restrictions, in the fields of open pit mining and quarrying as well as civil engineering works.