Modèles continus pour les structures rocheuses discontinues

Continuous models for discontinuous rock structures

¹ Centre d’enseignement et de recherche en mécanique des sols École nationale des ponts et chaussées/Laboratoire central des ponts et chaussées 6-8, avenue Blaise-Pascal Cité Descartes Champs-sur-Mame 77455 Mame-la-Vallée Cedex 2, France sulem@cermes.enpc.fr.
² Instituto de materiales y modelos estructurales Universitad central de Venezuela, IMME Facultad de Ingeniería Universitad central de Venezuela Apartado Postal 50361 Caracas 1050, Venezuela mcerrola@reacciun.ve.

Résumé

On présente un modèle continu de Cosserat pour les structures de blocs rocheux. L’introduction d’une rotation de Cosserat et de couples de contraintes permet de prendre en compte la rotation individuelle des blocs et leur rigidité en flexion. On montre que le domaine de validité de cette homogénéisation est étendu au cas de structures dont les dimensions sont un faible multiple de la taille des blocs. Par ailleurs différents modes de plastification par glissement inter-blocs ou pivotement des blocs sont introduits dans un modèle de plasticité multicritères. Ce modèle est illustré par l’étude de la réponse dynamique d’une structure de maçonnerie et par deux exemples de géotechnique, la stabilité d’une fondation souple et la stabilité d’une pente dans un massif constitué de blocs rocheux.

Abstract

The discontinuous structure of blocky rock is approximated by an equivalent Cosserat continuum. This implies the introduction of couple stresses and internal rotations which model the relative rotations between blocks and the bending stiffness of the blocks. It is shown that the domain of validity of the homogenisation is extended to the case of structures with few blocks. The advantage of the Cosserat homogenisation for blocky structure is also that various failure modes such as interblock slip and block tilting can be easily described through a multi-criteria plasticity model. This model is illustrated by the analysis of the dynamic response of a masonry structure and by two examples of soft foundation and slope stability in blocky rock.