Emission acoustique des roches et endommagement : approches experimentale et numerique, application a la sismicite miniere

par DAVIDE AMITRANO

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Didier Hantz.

Soutenue en 1999

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Lors de la sollicitation mecanique des roches, la propagation de fissures provoque l'emission d'une onde acoustique (ea) ainsi qu'une modification des proprietes elastiques du materiau. L'ea est donc un moyen direct pour etudier l'evolution de l'endommagement, depuis le stade diffus jusqu'a celui ou il se localise pour former une discontinuite macroscopique. L'ea est egalement consideree comme un modele a petite echelle de la sismicite induite par les travaux souterrains ou de celle de la croute terrestre. En effet, on observe a ces differentes echelles des distributions en loi puissance (exposant b) qui indiquent une invariance d'echelle. La premiere partie de ce travail est consacree a une etude experimentale de l'ea du granite du sidobre en compression triaxiale. Nous montrons que l'ea est liee a un comportement macroscopique non lineaire et peut etre utilisee comme un estimateur de l'endommagement. L'augmentation de la pression de confinement rend le comportement mecanique plus ductile et fait diminuer l'exposant b. Nous proposons, dans la deuxieme partie, un modele numerique base sur l'endommagement elastique et sur la methode des elements finis. Ce modele permet de simuler les principales observations concernant l'ea et le comportement des roches. En particulier, il permet de simuler un comportement macroscopique allant du fragile avec un endommagement localise au ductile avec un endommagement diffus avec un seul parametre de controle : l'angle de frottement interne. En utilisant des valeurs experimentales de ce parametre, nous parvenons a simuler les transitions fragile-ductile et localise-diffus observees lorsque la pression de confinement augmente. La troisieme partie concerne l'etude de la sismicite induite dans une mine. Le caractere critique de la distribution de la taille des seismes est propose comme un critere de surveillance du risque sismique. La relation entre l'exposant b et la dimension de correlation spatiale des sources sismiques est etudiee.


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Informations

  • Détails : 257 P.
  • Annexes : 223 REF.

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