Étude du comportement d'un milieu rocheux fracturé : application à la réalisation du tunnel de St Béat (France 31)

La conception des ouvrages de genie civil dans les massifs rocheux fractures necessite une connaissance de leur comportement lors des travaux. Les ma ssifs fractures sont generalement tres complexes et representes par des matrices et des discontinuites rocheuses. Cette these a pour objectif d'etudier le comportement mecanique du massif du futur tunnel de St Beat. La these est divisee en trois parties. Nous etudions tout d'abord les phenomenes preponderants et les facteurs agissant sur le comportement mecanique des massifs rocheux. Dans la seconde partie, nous effectuons separement des etudes experimentales sur le comportement mecanique de la matrice et des discontinuites rocheuses. Enfin, dans la derniere partie, nous presentons une modelisation en 2D du comportement du massif fracture lors du creusement du tunnel. L'etude experimentale s'appuie sur des marbres rencontres sur le site du tunnel. Le comportement de la matrice rocheuse est etudie a partir des essais de compression triaxiale sur des echantillons de roche saine. L'evolution de l'endommagement est caracterisee a l'aide des mesures de vitesses de propagation des ondes elastiques. Une enveloppe de rupture selon le critere lineaire de Mohr-Coulomb est proposee pour la matrice rocheuse. Le comportement au cisaillement des discontinuites naturelles est ensuite etudie sous differentes conditions de chargement (contrainte normale constante et rigidite normale imposee). La mesure de topographie des surfaces des discontinuites avant et apres chaque essai mecanique permet de determiner les parametres statistiques de la rugosite. L'influence de la contrainte normale, la rigidite normale imposee, la rugosite initiale et la vitesse de cisaillement sur le comportement des discontinuites est mise en evidence. Des lois de comportement pertin entes sont proposees pour chaque type d'essais.Les caracteristiques mecaniques obtenues sont alors introduites dans le code de calcul UDEC afin de modeliser le comportement du massif en presence du tunnel, sous differentes conditions aux limites. La reponse en terme de deformations et de contraintes induites autour du tunnel est analysee