Fiches de cours 2017-2018

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Mécanique des roches et ouvrages souterrains

CIVIL-308

Enseignant(s) :

Sandrone Federica
Violay Marie Estelle Solange

Langue:

Français

Résumé

Les étudiants comprennent le comportement mécanique de la roche intacte, des joints et des massifs rocheux et savent déterminer les facteurs influençant un projet. Ils savent utiliser les méthodes appropriées pour analyser et dimensionner l'excavation et le soutènement des ouvrages souterrains.

Contenu

MECANIQUE DES ROCHES

• Généralités : Processus géologique de formation des massifs rocheux, description et projection stéréographique, contraintes in situ et hydrogéologie, investigations de terrain

• Matrice rocheuse : Propriétés mécaniques, critère de résistance et mode de rupture, essais de laboratoire

• Discontinuités : Caractéristiques et résistance des joints rocheux, écoulement dans les joints, essais de cisaillement

• Massif rocheux : Classifications (RMR, Q, GSI), résistance et déformation, essais in situ

• Fondations en rocher : Capacité portante et dimensionnement

• Talus en rocher : Modes de rupture, analyses cinématique et mécanique, méthodes de confortement

OUVRAGES SOUTERRAINS

• Généralités : Mécanique des roches et des sols appliquée aux ouvrages souterrains, facteurs géologiques influençant l'excavation, conditions du massif rocheux et propriétés mécaniques des géo-matériaux

• Creusement des tunnels : Méthodes d'excavation et classes d'excavation

• Contraintes et déplacements du massif autour des ouvrages souterrains : Réponse du massif, interaction massif rocheux et système de soutènement (solutions de Kirsch, méthode de convergence-confinement), mécanismes de rupture/collapse des tunnels, analyse de la stabilité du front de taille, calcul de la charge du massif pour des ouvrages à faible profondeur, estimation des tassements en surface, Introduction à la modélisation numérique appliquée à la mécanique des roches et aux ouvrages souterrains (méthodes continues et discontinues)

• Types de soutènement et méthodes empiriques : Méthode observationnelle pour les ouvrages souterrains, méthode conventionnelle - NATM, analyse des mesures de surveillance / monitoring, méthodes empiriques pour le dimensionnement des soutènements (méthodes basées sur les systèmes de classification des massifs rocheux - RMR, Q), méthode des réactions hyperstatiques

Mots-clés

Matrice rocheuse, discontinuités, massif rocheux, fondations en rocher, talus en rocher, excavation des ouvrages souterrains, contraintes et déplacements autour des cavités, types de soutènement, interaction massif-soutènement, stabilité du front de taille, tassements

Compétences requises

Cours prérequis obligatoires

• Géologie(CIVIL-103)

• Mécanique des sols et écoulements souterrains (CIVIL-203)

Concepts importants à maîtriser

• Genèse et nature des principales formations géologiques
• Contraintes totales et effectives
• Ecoulements, potentiel hydraulique et pression d'eau
• Théorie de l'élasticité ; résistance au cisaillement et critère de Mohr-Coulomb

Acquis de formation

A la fin de ce cours l'étudiant doit être capable de:

• Enoncer et décrire les paramètres permettant de caractériser et classifier les massifs rocheux
• Déterminer la qualité d'un massif rocheux selon les principaux systèmes de classification
• Décrire et discuter les propriétés mécaniques de la matrice rocheuse, des discontinuités ainsi que des massifs rocheux
• Expliquer les essais de laboratoire et in situ pour la détermination des caractéristiques mécaniques de la matrice rocheuse, des discontinuités ainsi que des massifs rocheux
• Investiguer et expliquer les questions liées à l'eau lors de projets en massif rocheux
• Vérifier la stabilité de fondations et talus en rocher et dimensionner les éléments de confortement envisageables
• Enoncer et expliquer les méthodes d'excavation et de soutènement des ouvrages souterrains
• Enoncer et expliquer les éléments principaux de la mécanique des roches qui influencent les ouvrages souterrains
• Appliquer les méthodes empiriques pour le dimensionnement des soutènements
• Résoudre des problèmes simples d'interaction massif-soutènement et d'estimation des tassements induits par des tunnels à faible profondeur
• Déterminer les contraintes et les déplacements autour d'un tunnel en considérant différents comportements du massif et conditions aux limites (par ex. tunnels profonds et à faible profondeur)
• Différencier les conditions de stabilité du front de taille et les modes de rupture

Méthode d'enseignement

Cours ex-cathedra, séances d'exercices

Travail attendu

Participation au cours, résolution des exercices

Méthode d'évaluation

Examen écrit en session d'examens

 

Encadrement

Office hours	Non
Assistants	Oui
Forum électronique	Non

Ressources

Polycopiés

 

 

Liens Moodle

• http://moodle.epfl.ch/enrol/index.php?id=12471

Préparation pour

• Travaux souterrains (CIVIL-404)