Modélisation du comportement hydromécanique d’un joint rocheux sous contrainte normale: Fid-Bau Portal

Modélisation du comportement hydromécanique d’un joint rocheux sous contrainte normale

Duveau, G. / Sibai, M. / Dunat, X. / Skoczylas, F. / Henry, J.-P.

Cet article présente une modélisation du comportement normal, hydromécanique, d’un joint rocheux. Souvent, un tel comportement est décrit par des relations empiriques permettant de reproduire la non-linéarité de la courbe d’écrasement (l’effet d’hystérésis observé pendant la réourverture du joint est rarement modélisé). Le modèle que nous exposons ici est une approche physique du processus d’écrasement. La rugosité du joint est prise en compte par un modèle géométrique composé d’un ensemble de plots de hauteurs et surfaces différentes qui se mettent successivement en contact avec l’augmentation de la contrainte normale. La non-réversibilité à la réouverture est obtenue en prenant un comportement élastoplastique avec écrouissage cinématique pour le plot. Moyennant l’identification de quelques paramètres par méthode inverse, il est possible avec ce modèle de reproduire avec une bonne corrélation le comportement de joints de roches de natures différentes (granité ; marbre...). Le modèle permet de trouver la surface en contact des différents plots et donc en cas de pression de liquide de définir une notion du type contrainte effective. On reproduit dans ce cas assez fidèlement le comportement d’une fracture sous contrainte normale et pression interne. Cette approche permet de calculer l’ouverture moyenne du joint, localement en fonction de la contrainte et de la pression. A partir de cette ouverture et de l’utilisation d’une loi classique d’écoulement - la loi cubique - il est possible de modéliser le comportement hydraulique du joint et d’y évaluer la distribution des pressions. De nouveau la correspondance entre la simulation et les résultats expérimentaux est bonne.