Étude théorique et expérimentale du boulonnage à ancrage réparti sous sollicitations axiales

Theoretical and experimental study of fully grouted rockbolts and cablebolts under axial loads

• Auteur / Autrice : Laura Blanco Martin
• Direction : Michel Tijani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Techniques et économie de l'exploitation du sous-sol
• Date : Soutenance le 29/03/2012
• Etablissement(s) : Paris, ENMP
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de géosciences (Fontainebleau, Seine et Marne) - Centre de Géosciences
• Jury : Président / Présidente : Jack-Pierre Piguet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Tijani, François Laigle, Behrouz Gatmiri, Faouzi Hadj Hassen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Millard, Rod Stace

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mines (sites d'extraction) -- Appareils et matériel

Contraintes (mécanique)

Mots clés libres

Boulon-câble

Essai d'arrachement

Approche analytique

Interface boulon-scellement

Méthode semi-empirique

Conditions opératoires

Fully grouted rockbolts and cablebolts

Pull-out test

Analytical approach

Bolt-grout interface

Semi-empirical method

Operating conditions

Résumé

Le boulonnage et le câblage à ancrage réparti sont deux techniques de renforcement du terrain couramment utilisées dans l'industrie minière et dans le génie civil. Au fil de cette recherche, on s'intéresse à la réponse de ces éléments sous des sollicitations axiales de traction, en régime statique. Dans ces conditions, l'expérience montre que la rupture se produit le plus fréquemment à l'interface barre-scellement via un processus de décohésion qui commence dès que la force sur la barre atteint une valeur limite. L'objectif est de mieux comprendre le comportement de cette interface, avant et après rupture. Premièrement, on revoit l'état de l'art afin de comprendre le travail effectué et les aspects non maîtrisés à ce jour. Deuxièmement, on décrit des outils analytiques qui permettent de comprendre la réponse d'un boulon ou d'un câble à ancrage réparti soumis à une force de traction. Ensuite, on présente les études expérimentales menées en laboratoire et in situ. Des essais d'arrachement ont été effectués pour déterminer les principaux facteurs qui régissent la réponse de l'interface. Finalement, on analyse les résultats des essais effectués en laboratoire sur les boulons. Après l'obtention des variables nécessaires, on propose un modèle semi-empirique d'interface, qui devra être validé par des essais complémentaires. Cette perspective et d'autres améliorations sont également présentées.

Rockbolting and cablebolting are two ground reinforcement techniques broadly used in civil and mining engineering. This research focuses on the behaviour of fully grouted bolts subjected to tensile axial loads, in static conditions. Under these circumstances, experience throughout the world proves that failure usually takes place at the bolt-grout interface via a decoupling process that starts if the load on the bolt exceeds a critical value. The objective is to gain more insight into the behaviour of this interface, before and after failure. First, the state-of-the-art is presented to understand the existing advances and to identify the lacking aspects. Secondly, analytical tools that help understand the response of a fully grouted bolt subjected to a tensile load are described. Then, the field and laboratory experimental campaigns are exposed. Pull-out tests have been conducted to determine the most influencing parameters on the interface behaviour. Finally, the laboratory results on rockbolts are analyzed. Once the necessary variables are obtained, a semi-empirical interface behaviour model is proposed. The further evaluation of this model and other improvements are suggested as perspectives of evolution.