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Chapitre I- Revue bibliographique
l'ouvrage qui va faire la différence d'une méthode
à l'autre. Nous exposons uniquement les
méthodes empiriques actuellement les plus
utilisées, à savoir celle de :
V' Geological Strength Index GSI.
V' AFTES
V' Barton
V' Bieniawski (RMR)
V' Terzaghi
V' Rock Quality Designation (R.Q.D)
Geological Strength Index GSI
L'indice GSI varie entre 5 et 85. Les valeurs de GSI proches de
5 correspondent à des
masses rocheuses de très mauvaise qualité, tandis
que celles proches de 85 décrivent des
masses rocheuses d'excellente qualité. Pour ce dernier
cas, la résistance de la masse rocheuse
est sensiblement similaire à celle de la matrice rocheuse.
[2]
Cependant, en raison du manque de paramètres mesurables
plus représentatifs et de la
largeur des intervalles permettant de décrire les
conditions de surface des discontinuités,
seules des gammes de valeur peuvent être estimées
à partir de la classification GSI. [3] [4]
[5]
Tableau I-1 : Qualité du massif rocheux selon
la valeur du GSI (Hoek-Brown ,1995).
Valeur du
GSI
|
76-85
|
56-75
|
41-55
|
21-40
|
< 20
|
Qualité du
massif
|
Très bonne
|
Bonne
|
Moyenne
|
Mauvaise
|
Très mauvaise
|
|
L'A.F.T.E.S
L'A.F.T.E.S. a établi en 1976 des recommandations
"relatives au choix du type de soutènement en galerie".
La définition des critères et paramètres
retenus pour caractériser les terrains se base, pour ce qui concerne le
cas des galeries exécutées à l'intérieur de massifs
rocheux, sur d'autres recommandations de l'A.F.T.E.S., "pour une description
des massifs rocheux utile à l'étude de la stabilité des
ouvrages souterrains" Les critères plus spécialement retenus pour
le choix du soutènement sont :
? La résistance de la roche (Comportement
mécanique) ;
? Les discontinuités ;
10
Chapitre I- Revue bibliographique
? L'altérabilité ;
? Les conditions hydrologiques ; ? Les contraintes naturelles ;
? Dimension de la galerie.
Pour chacun de ces critères, une classification du
terrain est opérée et des indications sont données pour
orienter le choix du type de soutènement. On tient compte
également des dimensions de la cavité, du procédé
de creusement et de la sensibilité aux tassements. On distingue quatre
classes principales de soutènement suivant leur mode d'action par
rapport au terrain. [1]
L'indice Q de Barton
Sur la base des données issues d'un grand nombre de
cas d'excavations souterraines, Barton et al (1974) du NGI (Norvegian
Geotechnical Institute) ont proposé un paramètre intitulé
Tunneling Quality Index (Q). Ce paramètre est identifié indice
Q.
Il permet de prendre en compte la qualité de la
matrice rocheuse et de la surface des discontinuités afin d'en
déduire le comportement mécanique de la masse rocheuse et
l'estimation du système de soutènement requis pour les galeries
souterraines. En fonction de la qualité générale de la
masse rocheuse, l'indice Q de Barton est une valeur globale variant de 0,001
à 1000. [8]
Méthode de Z. Bieniawski
Z. Bieniawski (1973-1983) utilise six paramètres pour
classer les roches ; [9]
La résistance de la matrice
rocheuse
Bieniawski reprend la classification de la résistance
à la compression uni axiale de la
roche intacte proposée par Deere. Il propose
également l'évaluation par le test de la charge
ponctuelle dans lequel une carotte est chargée suivant un
diamètre par deux pointes en acier
(Broch & Franklin, 1972). [9] [10]
La Qualité de la roche via RQD de
Deere
Le RQD est calculé sur la longueur de passe de sondage
par longueur des morceaux d'une
dimension supérieure à 10 cm.
L'espacement des discontinuités de la roche
:
Le terme discontinuités reprend ici les joints, failles,
stratifications et autres plans de
faiblesse. À nouveau, Bieniawski s'inspire de la
classification proposée par Deere.
? La qualité des discontinuités de la
roche
11
Chapitre I- Revue bibliographique
Ce paramètre prend en considération l'ouverture
des joints, leur continuité, leur rugosité et la présence
éventuelle de matériaux de remplissage
? Les conditions hydrologiques
Des tentatives de prise en considération de
l'influence de l'eau souterraine sur la stabilité des excavations, sont
présentées sous diverses formes :
? Une mesure du débit d'eau entrant dans l'ouvrage.
? Le rapport entre la pression d'eau dans les joints et la
contrainte principale maximale. Une observation qualitative des venues d'eau.
[9] [10]
Orientation des
discontinuités
Ce dernier paramètre est traité
séparément, car l'influence de l'orientation des joints se marque
différemment suivant le type d'application ; à savoir les
tunnels, les talus ou les fondations. Remarquons que la valeur prise par cette
note d'ajustement est le fruit d'une estimation qualitative.
Chaque paramètre reçoit une note (voir tableau
3) pour aboutir par addition à une note globale caractérisant la
qualité de la roche. [9] [10]
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Chapitre I- Revue bibliographique
Tableau I-2 . Paramètres de classification
des roches et notes de pondération [9]
[10]
Tableau I-3 . Note d'ajustement pour orientation
des joints (Z. Bieniawski 1973-1983) [9]
[10]
Orientation
des joints
|
Très
favorable
|
Favorable
|
Moyen
|
Défavorable
|
Très
défavorable
|
Note
d'ajustement
|
0
|
-2
|
-5
|
-10
|
-12
|
|
Après addition des notes obtenues, la globale
caractérisant la qualité de la roche appelée Rock Mass
Rating (RMR). On utilise le (tableau I.2) pour connaitre :
? La classe de la roche
? Le temps pendant lequel une excavation est stable sans
soutènement
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Chapitre I- Revue bibliographique
Tableau I-4 : Classe de rocher (RMR) (Z.
Bieniawski 1973-1983). [9]
[10]
Note globale
RMR
|
100-81
|
80-61
|
60-41
|
40-21
|
<20
|
Classe de
rocher et
description
|
1
Très bon
rocher
|
2
Bon rocher
|
3
Rocher
moyen
|
4
Rocher
médiocre
|
5
Rocher très
médiocre
|
Temps de
tenue moyen
|
10ans pour
5m de portée
|
6 mois pour
4m de portée
|
1 semaine
pour 3m de
portée
|
5heures pour
1.5m de
portée
|
10mn pour
0.5m de
portée
|
|
Pour chaque classe de rocher, Z.BIENIAWSKI propose
également des recommandations sur le soutènement à mettre
en place.
Tableau I-5 : Recommandations d'avant-projet
sommaire du soutènement d'après [9]
[10]
Classe
de la
roche
|
Type de soutènement
|
|
Béton projeté
|
Cintres métalliques
|
|
Complément
d'ancrage
|
Voute
|
Piédroits
|
Complément de
soutènement
|
Type
|
Espacement
|
1
|
Généralement pas nécessaire
|
2
|
1.5-2.0m
|
Occasionnellement
treillis soudé en
voute
|
50mm
|
Néant
|
Néant
|
Non rentable
|
3
|
1.0-1.5m
|
Treillis
soudé+30mm de
béton
projeté en
voute
|
100mm
|
50mm
|
Occasionnellement
treillis et boulons
si
nécessaire
|
Cintres
légers
|
1.5-2.0m
|
4
|
0.5-1.0m
|
Treillis soudé+30-
50mm de
béton
projeté en voute et
en piédroits
|
150mm
|
100mm
|
Treillis soudé et
boulons de 2 à
3m
d'espacement
|
Cintres moyens +50mm de béton projeté
|
0.7-1.5m
|
5
|
Non recommandé
|
200mm
|
150mm
|
Treillis soudé et
boulons et
cintres
légers
|
Treillis
soudé
et
boulon
et cintres légers
|
0.7m
|
|
Rock Quality Designation (R.Q.D)
Le RQD (Rock Quality Designation) a été
développé par Deere et autres (1967 [11],
1988
[12] et 1989 [13]) dans le
but de donner une estimation quantitative de la fracturation du massif rocheux,
à partir de carottes obtenues par des forages. Le RQD est défini
comme étant
| 
