6.3.2. Calculs en déformation
Calculer les déformations d'un massif rocheux, en
réponse à une sollicitation mécanique ou hydraulique qui
lui est imposée, nécessite un niveau de connaissance
élevé sur les objets géomécaniques en
présence (géométries de ces objets,
hétérogénéités et anisotropies, lois de
comportements mécaniques), sur les conditions initiales (états de
contraintes dans les massifs, etc.) et sur les conditions aux limites
(conditions mécaniques et hydrauliques).
Tous les massifs présentent des aspects qui les
rapprochent des milieux continus (sols en général) ou bien qui
les rapprochent des milieux discontinus (massifs rocheux en
général). Suivant que le comportement du massif soit
principalement contrôlé par son aspect de milieu continu ou son
aspect de milieu discontinu, on fera appel soit à des modèles
physiques (et les méthodes numériques associées) relevant
de la mécanique des milieux continus (calculs par éléments
finis ou en différences finies), soit à d'autres modèles
et d'autres méthodes numériques relevant de la mécanique
des milieux discontinus (calcul par éléments distincts).
À partir de ces résultats, il est possible de
donner une évaluation de l'état de stabilité du massif, de
préconiser des modifications du projet (angles de pente des talus,
concavité ou convexité des profils en travers des talus,
concavité ou convexité en plan des talus, visant à limiter
l'apparition de contraintes trop élevées en certaines zones du
massif) ou de proposer des méthodes de confortement judicieusement
dimensionnées telles que renforcements mécaniques ou drainage.
6.3.3. Méthodes de confortement et de
surveillance
Ir. Sabu Munung
115
En général, une étude de stabilité
de talus fera référence à différentes
méthodes de confortement permettant d'optimiser le projet de mine ou de
carrière. En effet, à sécurité égale, on
peut définir plusieurs dimensionnements de talus, intégrant ou
non des dispositifs de confortement. Les taux de découverture
correspondants et les coûts additionnels de ces dispositifs de
confortement doivent être considérés dans une même
approche économique du problème. Ces coûts additionnels
correspondent à :
? Des volumes de matériaux stériles à
extraire de la fosse (inclinaison plus faible de l'angle de talus ou
déchargement en tête des talus), puis à stockeren verse;
? Des volumes de matériaux de remblai à placer en
pied de talus ;
? Des travaux de drainage de surface en limite d'emprise ou de
rabattement de nappe
par galeries de drainage et drains, puits de pompage, drains
subhorizontaux ;
? Des travaux de renforcement mécanique par boulons
d'ancrage et câbles cimentés dans les roches ou clouage des
sols.
La décision finale appartient à l'exploitant,
mais le spécialiste de stabilité de talus peut proposer
différents scénarios et chiffrer les gains ou pertes de
stabilité correspondante, ainsi que les coûts de ces dispositifs
et de leur mise en oeuvre.
Enfin, dans bien des cas, une surveillance des talus faisant
appel à une large panoplie de dispositifs d'auscultation pourra
être recommandée: suivi topographique, contrôle de niveaux
piézométriques, mesures de déplacements et de
déformation en forage, etc.
Pour tous les « grands ouvrages » miniers ou de
génie civil, la surveillance est devenue l'alliée de la
modélisation et des calculs. Si, à ce sujet, un investissement
initial important doit être fait au début de la vie de l'ouvrage,
c'est ensuite un dialogue continu qui doit s'établir entre la mesure et
le calcul, les résultats devant être analysés dans un cadre
géologique bien compris. Il en résulte toujours un
bénéfice pour l'exploitant, sur le plan économique et sur
le plan de la sécurité.
L'objectif principal de tout système de surveillance
est de détecter les déformations, leur amplitude et leur
direction. Les données recueillies à l'aide de ces
systèmes sont également cruciales car elles peuvent être
utilisées pour définir la relation entre les mouvements verticaux
et horizontaux, pour déterminer l'influence du temps et aussi surveiller
et prévoir les dommages induits par les déformations.
Ir. Sabu Munung
116
Historiquement, une grande variété de techniques
de mesure a été utilisée pour surveiller les
déformations en mine. Les principaux instruments de contrôle des
déformations locales sont les extensomètres, les
fissuromètres et les inclinomètres.
Les extensomètres mesurent le déplacement axial
entre un nombre de points de référence placés le long de
la même ligne de mesure. Les extensomètres peuvent être
installés soit sur la surface de la pente ou à l'intérieur
d'un trou de forage.
Les fissuromètres sont des outils utiles dans le cas
où une fissuration précoce a pu être observée. Ces
dispositifs permettent de mesurer le déplacement entre deux points
situés de part et d'autre d'une fissure qui montre des signes
d'ouverture. Ils sont largement utilisés en raison de leur faible
coût et de leur facilité de mise en oeuvre.
Les inclinomètres sont utilisés pour mesurer la
déformation d'un sondage initialement vertical. La mesure est obtenue
à l'aide d'une sonde contenant un clinomètre. Il existe plusieurs
types d'inclinomètres en fonction des capteurs de mesure utilisés
: les capteurs à corde vibrante, capteurs à corde
différentielle, les servo-accéléromètres ou les
cellules électrolytiques à activation gravitaire.
Les piézomètres sont également d'une
importance capitale car ils mesurent la pression interstitielle de l'eau
souterraine dans la structure géologique.
L'augmentation de pression interstitielle est en effet l'un
des principaux facteurs déclenchants des instabilités de
pente.
Pour une surveillance à grande échelle, les
niveaux, les théodolites, les distancemètres électroniques
(EDM) et les stations totales permettent de mesurer à la fois les
coordonnées et les déplacements de cibles, et de contrôler
plusieurs points ensemble. La photogrammétrie aérienne ou
terrestre est utilisée pour déterminer les coordonnées de
points, construire des cartes topographiques, des coupes transversales des
déformations ainsi que les vecteurs des mouvements.
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Les techniques de surveillance de déformation en mine
sont généralement basées sur la détermination de
déplacements relatifs entre différentes stations d'un
réseau de mesure. Les méthodes classiques comprennent le
nivellement par station totale, les systèmes GPS (Global Positioning
System), la télédétection laser (LiDAR) à partir de
stations terrestres fixes (TLS) ou aéroporté (ALS) et la
cartographie aérienne par photogrammétrie. Plus récemment
les techniques de radar (SlopeStability Radar) et des techniques basées
sur l'interférométrie radar différentielle (InSAR) ont
été développées pour la surveillance des talus de
mine à ciel ouvert.
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