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  • 1METHODES DE CLASSIFICATION DES

    TERRAINS ET UTILISATION DANS LA CONCEPTION DES

    PROJETS

  • 2METHODES DE CLASSIFICATION DES MASSIFS ROCHEUX

    Trois mthodes principales : Classifications AFTES La classification de BARTON ( Q System ) La Classification de BIENIAWSKI (RMR)

  • 3METHODES DE CLASSIFICATION DES MASSIFS ROCHEUX

    Objectif : valuer les facteurs ncessaires pour tablir un projet douvrage souterrain.

    Moyens : reconnaissances gologiques, gomtriques, puis gotechniques des terrains.

    Finalit : dfinir des zones homognes pour le dimensionnement du projet.

  • 4METHODES DE CLASSIFICATION DES MASSIFS ROCHEUX

    Utilises essentiellement en tudes prliminaires (faisabilit, APS).

    Mthodes simples et rapides

  • 5METHODES DE CLASSIFICATION DES MASSIFS ROCHEUX

    Exemple de profil gologique avec classes AFTES des terrains

  • 6METHODES DE CLASSIFICATION DES MASSIFS ROCHEUX

    Permet de dfinir des sections de caractristiques similaires

  • 71. METHODE AFTES

    Base sur les recommandations du groupe de travail N1 caractrisation des massifs rocheux utile ltude et la ralisation des ouvrages souterrains

    (juin 2003)

  • 8Paramtres utiles la description du massif :1. Conditions gologiques gnrales2. Conditions hydrogologiques : charge hydraulique,

    permabilit3. Discontinuits du massif rocheux : densit de

    fracturation, orientation, organisation en familles, comportement mcanique

    4. Caractristiques mcaniques des terrains : Identification, Rsistance, Gonflement, Altrabilit.

    5. Les contraintes naturelles6. La dformabilit du massif

  • 91. Conditions gologiques gnrales Les tudes gologiques concernant le projet

    doivent comprendre : carte des affleurements, carte des formations rencontres et

    phnomnes superficiels (fontis, glissements, )

    description des couches rencontres (importance du contexte rgional)

  • 10

    1. Conditions gologiques gnrales

  • 11

    1. Conditions gologiques gnrales Etat daltration

    du massif rocheux.

  • 12

    2. Conditions hydrogologiques Charge hydraulique

  • 13

    2. Conditions hydrogologiques Permabilit

  • 14

    3. Discontinuits du massif rocheux orientation des discontinuits

  • 15

    3. Discontinuits du massif rocheux RQD

  • 16

    3. Discontinuits du massif rocheux ID

  • 17

    3. Discontinuits du massif rocheux organisation en familles :

    nombre de familles

  • 18

    3. Discontinuits du massif rocheux organisation en familles :

    espacement des discontinuits de chaque famille

  • 19

    3. Discontinuits du massif rocheux

    comportement mcanique des discontinuits

  • 20

    4. Caractristiques mcaniques des roches indice de continuit de la roche : calcul de la

    vitesse thorique Vp* de propagation des ondes

  • 21

    4. Caractristiques mcaniques des roches

    Identification : indice de continuit de la roche (partir des vitesses de propagation des ondes : thorique Vp* en fonction de la minralogie et mesur sur chantillon Vp)

  • 22

    4. Caractristiques mcaniques des roches Rsistance

    de la roche

  • 23

    4. Caractristiques mcaniques des roches

    Rsistance de la roche (autre classification issue de la recommandation du GT7 soutnement et revtement)

  • 24

    4. Caractristiques mcaniques des roches

    Gonflement : rechercher la prsence de minraux gonflants (argiles, hydroxydes, sulfates, anhydrite ).

    Altrabilit : rechercher la prsence de minraux sensibles : leau (feldspaths, micas, gypse), au gel, aux variations de contraintes(essais spcifiques raliser)

  • 25

    5. Contraintes naturelles Profondeur de lexcavation : caractrise par le

    rapport entre la rsistance c et la contrainte initiale ( rester dans le domaine lastique ou non)

  • 26

    6. Dformabilit du massif Attention bien distinguer les paramtres du

    massif (chelle dcamtrique) . Classe DM : modules de dformation dtermins

    partir dessais en place pour tenir compte de linfluence de la fracturation

  • 27

    6. Dformabilit du massif

    des paramtres de la matrice (chelle dcimtrique)

    Classe DE : modules de dformation dtermins partir dessais sur chantillons

  • 28

    Utilisation de cette classification AFTES dans le choix dun soutnement (GT7,

    juillet 1982)

    Critres prendre en considration pour orienter le choix dun type de soutnement

    MAIS Ne permet pas le dimensionnement de ce

    soutnement

  • 29

    Utilisation de la classification AFTES pour le choix dun soutnement

    Diffrents tableaux correspondants aux diffrents critres importants, et prcisant si tel type de soutnement est plus ou moins bien adapt vis--vis de ce critre

    + superposition des critres

  • 30

    Critre : Comportement mcanique

  • 31

    Critre : DiscontinuitsExplosif avec pr dcoupage

  • 32

    Critre : DiscontinuitsExplosif sans pr dcoupage

  • 33

    Critre : DiscontinuitsExcavation mcanique (hors explosif)

  • 34

    Critre : Altrabilit gonflement

  • 35

    Critre : Hydrogologie

  • 36

    Critre : Couverture

  • 37

    Critre : Dimensions de la galerie et environnement

  • 38

    Exemple 1 : tunnel de 12 m de diamtre dans des schistes fracturs sous forte couverture (c o < 2) et hors deau

    Conclusion : boulons ancrage ponctuel ou rparti avec grillage ou bton projet + cintres coulissants

  • 39

    Exemple 2 : tunnel de 6m de diamtre dans des argiles gypseuses sous 10 m de couverture dont 8 m sous la nappe et en

    agglomration

    Conclusion : soit cintres lourds actifs + blindage, soit plaques mtalliques assembles + enfilage, soit voussoirs prfabriqus mis en place dans un bouclier

  • 40

    Exemple 3 : tunnel de 11 m de diamtre dans les argiles plastiques sous 50 m de couverture ; pas de nappe ; milieu urbain

  • 41

    PARIS A86 OuestPROFIL GEOLOGIQUE

  • 42

    SOCATOP

    1. Argile Plastique : Rc = 0,4 MPa2. Pas de discontinuit3. Risque de gonflement4. Hydrologie : permabilit trs faible (k

  • 43

    SOCATOP

    1. Argile Plastique : Rc = 0,4 MPa R6a (ou R5a)2. Pas de discontinuit : sans objet3. Risque de gonflement4. Hydrologie : permabilit trs faible (k

  • 44

    R6aSans Objet

    GonflementK1Modre11m

    X X

    X

    xX X

    X

    xxx

    X

    XX

    x

    x

    X

    Xx x

    xX xx

  • 45

    SOCATOP

    TUNNEL CIRCULAIRE REALISE AU TUNNELIER AVEC VOUSSOIR BETON

  • 46

    COMMENTAIRES sur mthode AFTES

    Pas de dimensionnement du soutnement Orientation pour le choix du type de

    soutnement En milieu rocheux : importance de la

    fracturation relativement limite

  • 47

    2. Classification de BARTON(Q system)

    ...

    ..

    FRSJ

    JJ

    JRQDQ w

    a

    r

    n

    =

  • 48

    Classification de BARTON(Q system)

    RQD/Jn : caractrise la taille des blocs rocheux

    Jr/Ja : caractrise la rsistance au cisaillement entre blocs

    Jw/SRF : Contrainte / force active

    SPAN : largeur, diamtre ou hauteur ESR : coefficient correcteur de dimension

    SPAN/ESR = diamtre quivalent

  • 49

    Classification de BARTON(Q system)

    Importance du terme RQD : Attention au travers de la mesure (qualit du

    sondage , diamtre de la carotte, orientation du forage, etc)

  • 50

    Classification de BARTON (Q system) :

    RQD

    Description de la fracturation R.Q.D.

    Nombre de familles de discontinuits

    Jn

  • 51

    Classification de BARTON (Q system) :

    Jr

    Rugosit des discontinuits Jr

    Les deux pontes sont en contact

    Les deux pontes ne sont pas en contact

  • 52

    Classification de BARTON (Q system) :

    Ja

    Altration de la discontinuit Ja approximatif

    Contact entre les deux pontes

    Epontes rocheuses restant en contact aprs un lger cisaillement

  • 53

    Classification de BARTON (Q system) :

    Ja

    et

    Jw

    Altration de la discontinuit Ja approxi

    matif

    Effet de leau Jw H charge hydro-statique

    en m

  • 54

    Classification de BARTON (Q system) :SRF :

    Stress Reduction

    Factor(tat

    tectonique du massif)

    Facteur de contrainte c/1 t/1 SRF

    Ouvrage souterrains rencontrant des zones altres susceptibles

    dinduire des instabilits de masses rocheuses lors de lexcavation

    Roches comptentes Etat de contrainte

  • 55

    Classification de BARTON (Q system) : SRF

    Facteur de contrainte c/1 t/1 SRF

    Roches poussantes, dformation importantes

    Roches gonflantes

  • 56

    Classification de BARTON (Q system) : ESR (Equivalent Support Ratio)

  • 57

    Classification de BARTON (Q system) : Choix des soutnements

  • 58

    Classification de BARTON (Q system) : Choix des soutnements

  • 59

    Classification de BARTON (Q system) : Choix des soutnements

  • 60

    Classification de BARTON (Q system) : Choix du soutnement

    Exemple classe 21

  • 61

    Classification de BARTON (Q system) : Choix du soutnementAutre prsentation (plus synthtique)

  • 62

    Commentaires sur mthode de Barton : - base sur plus de 200 cavits existantes (Europe et Scandinavie), - essentiellement en terrain rocheux,- recommandations pour le choix du soutnement utiliser avec prudence (aboutit souvent un surdimensionnement)

  • 63

    3. Classification de Bieniawski

    (RMR)Rock Mass Rating

  • 64

    Classification de BIENIAWSKI(RMR) : 5 Critres principaux

    Rsistance de la roche (Rc ou essai Franklin) Fracturation : RQD Espacement des joints (tous types de

    discontinuits : stratification, schistosit, fractures, diaclases)

    Nature des joints Venues deau

  • 65

    Classification de BIENIAWSKI

    Chaque paramtre reoit une note RMR = somme des notes Ajustement pour tenir compte de lorientation

    de la fracturation 5 classes (roche trs mauvaise pour RMR80)

  • 66

    Attribution des notes

  • 67

    Attribution des notes (suite)

  • 68

    Attribution des notes (suite)

  • 69

    Attribution des notes (suite) Classification Caractristiques moyennes des massifs

  • 70

    Classification de Bienawski :

    choix du type de soutnement

  • 71

    4. Classifications AFTES, RMR et Barton : Exercice Tunnel de Bocognano (Corse) diamtre 10.5 m

    Granite altr Poids volumique : = 24,8 kN:m3 Vitesse des ondes longitudinales Vp = 2500 m/s Rsistance en compression Rc = 10 MPa Couverture / cl de vote = 50 m Module de dformation de la matrice E = 3700 MPa Module de dformation du Massif Em = 1000 MPa RQD = 20% Nombre de familles de discontinuit : 2 Discontinuit diffuse : Oui Joints rugueux et altrs Espacement : 30 cm Orientation : angle de 20entre le pendage et laxe davancement Pendage de 45 Massif trs altr Charge hydraulique : 30 m ; permabilit : 5.10-6 m/s

  • 72

    Classifications : Exercice

    Classe AFTES : Identification (classe IC) Caractristiques mcaniques (classe RC) Contraintes naturelles (classe CN) Dformabilit (classes DE et DM) Discontinuit du massif (classes RQD, N, ES, OR) Altration du massif (classe AM) Conditions hydrogologiques (classe H et K)

    RMR (Bieniawski) :

    Nombre Q (Barton)

  • 73

    Classifications : Exercice

    Classe AFTES :Tunnel de Bocognano Granite altr

    Caractristiques mcaniquesRC5 Rsistance faibleIC4 Continuit faible

    Contrainte naturelles CN1 Etat de contraintes naturelles faibleDformabilit DE4 Matrice moyennement raide

    Discontinuit du massif

    RQD5 Densit de fracturation trs forte

    N3b Deux familles principales et des discontinuits diffusesES3 Discontinuits moyennement espacesOR2

    Etat d'altration AM4 Rocher trs altrConditions hydrogologiques H3 Charge forte

    K3 Permabilit forte

  • Classifications : Exercice RMR (Bieniawski) : Valeurs des Paramtres Coefficient (note)

    Rsistance Rc (MPa) 10 Rsistance Rc (MPa) 2RQD RQD (%) 20 RQD R 3Espacement des joints E (cm) 30 Espacement des joints E 10Nature des joints Ji 10 Nature des joints Ji 10Venues d'eau Venues d'eau 4

    Charge/radier H (m) 30

    Permabilit K (m/s) 5.00E-06 Ajustement orientation des joints -5Dbit sur 10 m de

    longueur (l/min) 100Rapport pression eau / 0.2

    Hydrogologie

    Conditions gnrales pression modre Note finale RMR 24

    Note 4 Classe de rocher IVOrientation des joints Moyen

    Note -5 Descriptionrocher

    mdiocre

  • 75

    Classifications : ExerciceDETERMINATION DE L'INDICE DE QUALITE Q DU ROCHER (Mthode de BARTON)

    RQD 20 %

    Famille de joints Jn 6Deux familles principales et des discontinuits diffuses

    Rugosit des joints Jr 3Altration des joints Ja 2Venue d'eau en forage Jw 0.66

    Zone de faiblesse SRF 2RDQ/Jn 3.3

    Jr/Ja 1.5Jw/SRF 0.33

    Q 2Qualit du massif rocheux mdiocre

    ESR 1De 10.5

    catgorie soutnement 23