Softening damage contributions to the failure zone around deep tunnels in quasi-brittle rocks PDF Download

Author: Edoardo Trivellato
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

Get Book Here

Book Description
L'Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra) gère un laboratoire souterrain de recherche au Centre de la Meuse/Haute-Marne (CMHM), pour étudier la faisabilité d'un stockage géologique profonde dans l'argilite du Callovo-Oxfordien. Les galeries suivent les deux contraintes horizontales principales majeure et mineure. Tandis que certaines galeries possèdent un état de contraintes presque isotrope dans leur section, les autres montrent une anisotropie plus importante.Ces travaux étudient les phénomènes de rupture et fracturation à court terme, induits par l'excavation autour des ouvrages. L'endommagement fragile est considéré comme mécanisme fondamental de rupture. En effet, on retrouve dans la littérature scientifique une estimation de cette zone à partir d'un post-traitement du champ des contraintes en élasticité ou basée sur un calcul élasto-plastique. Si la première méthode ne considère pas la redistribution des contraintes due aux phénomènes dissipatifs, les approches élasto-plastiques semblent parfois insuffisantes pour expliquer la géométrie de cette zone dans certains cas des excavations en roches quasi-fragiles (Pouya et al 2016). Deux phénomènes sont étudiés, avec des simulations numériques aux Eléments Finis 2d : le développement d'une rupture diffusé, autour de la section des galeries, et l'apparition des fractures le long de l'excavation. Alors qu'une modélisation en déformations planes simule le premier cas, le deuxième est étudié en axisymétrie.Pour la première approche, deux décharges isotropes, en élasto-plasticité ou élasto-endommagement radoucissant, démontrent une instabilité globale liée au premier modèle, alors que des ruptures localisées se produisent avec le deuxième. Ceci, enrichi pour considérer les anisotropies d'élasticité, de résistance et d'endommagement du matériau, permet une bonne estimation de la zone de rupture à court terme, avec des valeurs des convergences conformes aux données, pour une galerie testée comme cas d'étude. Ensuite, la transition de la rupture du matériau de fragile à ductile, avec le confinement, est aussi prise en compte, avec les différentes conditions aux limites d'une deuxième galerie. Les zones endommagées à court terme estiment correctement la forme et l'extension de la rupture et les valeurs des convergences instantanées sont comparables aux mesures (Trivellato et al 2018).Le deuxième axe de recherche concerne la prédiction de la longueur des fractures, simplifiées comme des discontinuités finies et parallèles, ainsi que leur espacement. Numériquement, ces sont assimilées aux éléments joints (Goodman 1976). Le modèle de la fracture cohésive (Pouya et Bemani 2015) a été choisi pour ces éléments. Avec une seule discontinuité, on observe une initiation instable de la fracture, possiblement suivi par une évolution stable, d'une longueur réduite. Plusieurs séquences des joints ont été employés pour calculer la périodicité des fractures. Ces travaux ont permis aussi l'étude de différentes méthodes numériques qui simulent l'avancement d'un front d'excavation. Selon un choix précis des paramètres, on calcule des longueurs de fracturation comparables aux mesures, ainsi que la possibilité d'obtenir l'activation d'une seule fracture parmi plusieurs (Trivellato et al 2018).Ces travaux constituent une nouvelle approche de prédiction des effets du creusement sur l'argilite du Callovo-Oxfordien. Ils étudient une rupture à court terme due au comportement fragile sous faible confinement. Le mécanisme de dissipation en endommagement est intégré par les effets à la fois de l'anisotropie intrinsèque du matériau et de sa transition fragile-ductile. Les résultats obtenus par les deux axes de recherche favorisent l'utilisation de ce modèle comme complément aux études des excavations. En perspective, on peut envisager d'intégrer ces modèles avec les effets de la plasticité/fluage du matériau ainsi qu'avec la poro-élastique en comptant les effets hydrauliques.