Conception et dimensionnement des ouvrages souterrains dans les massifs rocheux discontinus – Développement de la méthode des blocs isolés

Design of underground infrastructures in discontinuous rock masses – Development of the isolated bloc method

• Auteur / Autrice : Gabriel Lopard
• Direction : Damien Goetz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences et géoingénierie
• Date : Soutenance le 30/03/2021
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de géosciences (Fontainebleau, Seine et Marne)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean Sulem
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Damien Goetz, Véronique Merrien-Soukatchoff, Michel Tijani, Adrien Saïtta, Faouzi Hadj Hassen, Rima Ghazal
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Vinches, Peter Moser

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mesures de sécurité

Excavation

Mots clés libres

Blocs isolés

Excavation souterraine

Joints

Comportement non linéaire

Méthode numérique

Indicateurs de sécurité

Soutènement

Boulonnage

Isolated blocks

Underground excavation

Joints

Non-linear behaviour

Numerical method

Safety factors

Support

Bolting

Résumé

De nombreux secteurs d’activités impliquent une occupation de l’espace souterrain. Le creusement dans un massif rocheux présente différents modes de ruine qu’il faut savoir identifier pour utiliser les outils de conception adaptés. Parmi eux, l’instabilité de blocs est un problème courant dans les massifs rocheux fracturés. Les approches numériques de blocs multiples permettent de considérer le massif dans son ensemble mais leur utilisation peut s’avérer lourde et requiert beaucoup de données d’entrée parfois indisponibles. L’approche Isobloc est basée sur le concept de bloc isolé et, comparée aux autres méthodes du même type, elle est plus rigoureuse dans la résolution du problème de mécanique du bloc. Dans cette thèse, cette méthode a été étudiée afin de pouvoir l’intégrer dans la démarche de conception en milieu rocheux fracturé. Une première partie s’intéresse spécifiquement à la loi de comportement normal des joints, et à la définition d’indicateurs afin de quantifier la sécurité de l’état d’équilibre du bloc. Une autre partie présente les réflexions et manières de modéliser une solution de soutènement avec Isobloc. Trois types sont proposées suivant le degré de connaissance du soutènement. Enfin une application de la méthode Isobloc dans la démarche d’étude de stabilité de blocs a été proposé à partir de données d’un site d’étude réel.

Many activity sectors involve occupation of underground space. Digging in a rockmass presents different modes of ruin that must be identified in order to use the appropriate design tools. Among them, block instability is a usual problem in fractured rock masses. Numerical approaches of multiple blocks allow to consider the complete rockmass but their use can be hard and requires a lot of input data sometimes unavailable. The Isobloc approach is based on the isolated block concept and, compared to other methods based on the same concept, it is more rigorous in solving the block mechanics problem. In this thesis, this method has been studied in order to integrate it in the design approach of fractured rock mass. A first part is specifically interested in the normal joint behavior law, and in definition of indicators to quantify the safety of the block's equilibrium state. A second part presents reflections and ways to model a support solution with Isobloc. Three types are proposed according to the knowledge degree of the support. Finally, an application of the Isobloc method in the blocks stability study approach has been proposed using data from a real study site.