Essais Geotechniques

ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE

Essais de laboratoire en mécanique des roches J.-F. Mathier 

L M R 

LABORATOIRE DE MÉCANIQUE DES ROCHES LCPC / 9 février 2005

Equip Eq uipem ement entss du LMR LMR EPFL - LMR  g

Laboratoire Presses 500 et 2000 kN Cellule triax Hoek, Legep, GDS Cisaillement direct n n n

g

2 Halles d’essai Presse TRIROC 3500 kN Modélisations physiques n n

creusement tunnel, stabilité front 4 éboulement rocheux 4 chutes et impacts de blocs 4

avril 2 000

2

Presses 500 kN et 2000 kN EPFL - LMR 

avril 2000

3

Essais standards EPFL - LMR  g

Essais standards Triax Compression uniaxiale, traction module E, coeff. Poisson Cisaillement Gonflement Fluage n n n n n n

g

avril 2000

Banque de données

4

Plusieurs degrés de tectonisation EPFL - LMR  100

100

80

80

    ]    a     P

    ]    a     P

    M     [

    M     [

60

Grès quartzitiques

60

40

40

m*

s*

a

m*

a = 0.50 m* = 441.70 s*= 216.69 R = 0.98

20

0

s*

a

a = 0.61 m* = 91.17 s*= 8.66 R = 0.99

20

0 0

5

10

15

20

0

5

10

[MPa]

15

20



beaucoup d’essais



bonne corrélation

[MPa]

1. Légèrement tectonisé 100

2.

Tectonisé

100

m* 80

    ]    a     P     M     [

s*

a

m* 80

    ]    a     P     M     [

a = 0.70 m* = 11.79 s*= 1.32 R = 0.99

60

60

40

40

20

20

0

s*

a

a = 0.75 m* = 6.14 s*= 0.31 R = 0.98

0 0

5

10

15

[MPa]

3. Très tectonisé

20

0

5

10

15

20

[MPa]

4. Extrêmement tectonisé

Cisaillement direct EPFL - LMR 

avril 2000

6

Gonflement EPFL - LMR  g

Trois types d’essais

g

libre, empêché, Huder-Amberg

g

Procédure AFNOR

g

Interprétation

g

Minéralogie

g

Corrélations ?

avril 2000

7

Fluage : dispositif expérimental EPFL - LMR 

3 cellules triaxiales de fluage montées en parallèles

avril 2000

Source et contrôle des pressions

8

Banque de données géotechniques EPFL - LMR  g

Stockage Version EXCEL Consultation Filemaker  Version ACCESS n

g

n

Types de roches 10% roches ignées 65% roches sedimentaires 25% roches métamorphiques n

n

n n

g

6000 échantillons 4000 compr. uniaxiale 3400 module E 2200 essai brésilien 900 triax n

g

Répartition géographique

n n n

avril 2000

9

Banque de données géotechniques EPFL - LMR  

Suisse romande



Grands ouvrages • autoroutes • tunnels • aménagements

hydroélectriques

avril 2000

10

Essais particuliers EPFL - LMR  g

Essais particuliers Perméabilité Emission acoustique Ténacité Abrasivité n n n n

avril 2000

11

Perméabilité EPFL - LMR 

Pressure sensor 

LVDT

valve Load cell g g

outer drain Inner drain

g

 jacket Strain gages

Outer cell inner  pressure  pressure  pressure controller  controller  controller 

Personal computer additional data acquisition

Ex: Projet SELFRAC Perm div. et conv. dans cylindre creux Argile de Boom Ki = 10-12 m/s n

g

Opalinuston Ki = 10-13 m/s n

 personal computer  pressures control volumes and pressures acquisition avril 2000

12

Emission acoustique – Effet Kaiser EPFL - LMR 

16 cm 8 cm

Préchargement

3Crack

Chargement et Mesure AE

growth Li 1996

avril 2000

13

Ténacité de fracture EPFL - LMR  3.0

2.5

2.0

h a0

    ]     N     k     [ 1.5    e    c    r    o     f

1.0

KCB = 1.02

0.5

0.0 0

D

L

S

h

ao

t

55

220

183

13.8

8.3

1.0

60

240

200

15.0

9.0

1.0

80

320

266

20.0

12.0

1.0

avril 2000

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

déplacement vertical [mm]

K CB =  Amin F max /  D  Amin =

1.5

1.84 + 7.15ao /  D + 9.85(ao /  D) 2 S  /  D 14

Abrasivité: Essai CERCHAR EPFL - LMR 

70 N

1

1 cm 2

1

2

avril 2000

15

Abrasivité: Essai LCPC NF P 94-430-2 EPFL - LMR 

avril 2000

16

Echelles d’abrasivité EPFL - LMR 

ICA

ABR 

Jugement

Exemple de roche

0-1

0

très peu abrasif 

calcaire, schiste

1

500

faiblement abrasif 

grès

1-2

1000

moyennement abrasif 

gneiss

2-4

1500

fortement abrasif 

granite

4-6

2000

très abrasif 

quartzite

avril 2000

17

Comparaison ICA-ABR EPFL - LMR 

1800

1500

Rapport

1200

   ]   n   o    t    /   g    [    C    P    C    L

Roches

900

ABR / ICA ~ 300 Suisse + Islande

600

300

0 0

1

2

3

4

5

6

ICA

Granodiorit igneous rocks Olivine basalt avril 2000

Biotit -Serizit Gneis metamorphic rocks Porphyritic basalt

Granit sandstone Tholeitic basalt 18

Accréditation EPFL - LMR 

g

LMS+LMR

g

ISO 17025

g

Type C

g

Valable 2009

g

Normalisation

g

Essais croisés

avril 2000

19

Essais croisés EPFL - LMR  g g

8 laboratoires 4 types de roches Marbre de Carrare Grès molasse Anhydrite de Bex Calcaire de Sixt n

g

Résultats Test Cochran Test Grubbs n n

n n n

g

4 types d’essai Poids vol. apparent Compression uniaxiale Module E Essai brésilien n n n n

avril 2000

20

Compression uniaxiale EPFL - LMR 

L1

L2

L3

L5

L7

L8a

L8b

L9

L1- L9

grès

12.1

9.8

8.5

9.9

9.1

11.5

12.2

8.9

10.3

anhydrite

154.8

158.6

163.2

158.8

162.9

167.5

153.0 144.0

158.1

marbre

104.7

103.4

106.7

107.5

100.7

104.6

105.8 101.5

104.3

calcaire

188.5

193.1

165.7

186.4

184.8

200.9

198.3 204.3

189.9

avril 2000

21

Presse TRIROC

Thèse F.Pellet EPFL - LMR 

avril 2000

22

Comportement massif boulonné –

F. Pellet

EPFL - LMR 

Joint 1

orienté à 45 et 60°

à 5 joints

2

types de matériau (plâtre et calcaire de Sixt) Barres

acier ø 3mm

avril 2000

23

Frottement de base EPFL - LMR 

avril 2000

24

Frottement de base: exemple d’application EPFL - LMR  g

Simulation qualitative du fauchage

avril 2000

25

Frottement de base: exemple d’application EPFL - LMR  g

Creusement d’un tunnel faible profondeur (thèse Karaca 1991)

avril 2000

26

Tunnel faible profondeur EPFL - LMR 

avril 2000

27