Conclusions

Les accidents survenus dans le bassin ferrifère lorrain ont imposé la mise en place dans

l’urgence d’une méthodologie permettant de pouvoir prévenir le risque d’affaissement

progressif de celui d’effondrement brutal. Un premier critère géométrique, prenant en compte

les caractéristiques de fond des exploitations, permet de classer définitivement un certain

nombre de zones à risque en affaissement progressif (fdisc<-0,66). Ce sont des zones où les

travaux de fond ne sont pas fragiles (faible taux de défruitement et piliers massifs). Pour les

autres zones, l’étude d’un second critère est nécessaire. Ce critère est de nature géologique et

doit mettre en évidence la présence dans le recouvrement d’un banc, ou d’un ensemble de

banc, épais et résistant.

L’élaboration du critère géologique est fondée sur une analyse lithologique de sondage

permettant, dans un premier temps, de caractériser les différentes formations de la couverture.

Par la suite, une analyse géotechnique définit les différentes unités géotechniques homogènes,

nommées « faciès-type », et une caractérisation mécanique de ces faciès permet de cibler les

faciès carbonatés du recouvrement pouvant présenter un caractère mécaniquement raide ou

tendre.

Une fois cette caractérisation à l’échelle de la roche faite, les formations ont été qualifiées à

l’échelle du massif. Pour ce faire, une méthodologie, basée sur celle de Bieniawski (RMR89), a

été menée. Nous avons pu vérifier, à l’aide d’une analyse statistique sommaire et des travaux

de Priest & Hudson (1976), la validité des paramètres des discontinuités (ID

_max

et RQD

_moy

)

utilisés dans cette étude. A partir de toutes ces données, un module de déformation « massif »,

ainsi que des paramètres de rupture équivalent, ont pu être estimé, pour chaque faciès-type, à

l’aide de la méthodologie de Hoek & Brown (1997). Enfin, afin d’être rigoureux et complet par

rapport aux hypothèses de départ, nous avons pu vérifier que le fait de négliger la présence

d’un banc raide ou tendre dans une formation entraîne des sur ou sous-estimations du module

de déformation « massif ». Ces évaluations de Em sont d’ailleurs elles-mêmes dépendantes de

l’épaisseur totale de la formation dans laquelle le banc est inséré. En revanche, la question de

ne pas prendre en compte la présence des joints argileux centimétriques, au sein d’une

formation, afin de privilégier la continuité lithologique, se montre judicieuse. En effet, les

fréquences des joints argileux étant très faibles, sur l’ensemble des sondages, la continuité

mécanique n’est pas affectée et ce quelques soient les propriétés mécaniques des joints.

Par la suite, à partir des modules de déformations « massif » et de différentes épaisseurs

spécifiques, deux indices A et B ont pu être définis, caractérisant le comportement global de la

couverture en ne considérant que les formations raides et le banc de raideur maximale. Un

troisième indice, C, a permis d’évaluer la raideur des formations dans leur contexte

géomorphologique. La combinaison de ces trois indices définisse ainsi le critère géologique.

La distribution des seize cas historiques d’effondrement brutal et d’affaissement progressif, par

rapport aux valeurs de ce critère géologique, permet de fixer un seuil (0,6) au-dessus duquel le

risque d’effondrement brutal est ainsi retenu.

Chapitre 3

Influence d’une vallée sur le comportement mécanique de

la couverture

L’objectif de ce chapitre consiste à évaluer l’impact d’une vallée et d’un

plateau sur le comportement de la couverture. Plus précisément, nous

tenterons d’établir une relation entre la raideur du recouvrement et sa

situation géomorphologique en présence ou non d’exploitations et de

fracturation verticale.

Dans un premier temps, à partir d’un travail bibliographique, nous

exposerons un rapide état des lieux sur l’origine des contraintes dans un

massif et verrons comment la topographie influe sur la répartition et

l’orientation de ces contraintes.

Une deuxième partie sera consacrée à la modélisation d’une vallée à

l’aide du code de calcul UDEC

©

. Nous détaillerons la conception du

modèle numérique d’un point de vue géologique, géométrique et

mécanique (propriétés des formations et des joints). Plusieurs

modélisations paramétriques seront menées. Le cas d’un modèle fracturé

sera également étudié.

Enfin nous chercherons à établir un lien entre les mécanismes observés

et l’évolution de la massivité dans couverture à partir d’une étude des

déplacements et d’une approche énergétique. Nous verrons précisément

qu’une situation de vallée a tendance à réduire la raideur du

recouvrement et au contraire qu’un plateau a tendance à l’augmenter.

1- Introduction

La massivité de la couverture sédimentaire n’est pas une caractéristique intrinsèque. Elle

dépend à la fois du contexte géomorphologique et géologique. En effet, si l’on se place dans

une situation géomorphologique de type vallée, il semble que la raideur de la couverture est

moins élevée, de par l’appel au vide crée par celle-ci, alors que dans le cas d’une situation de

plateau, la fracturation est mal exprimée et les déplacements gênés, impliquant alors un

recouvrement plus massif.

Nous nous proposons dans ce chapitre de valider ou non ces schémas initiaux à l’aide d’un

ensemble de modélisations 2D afin d’évaluer dans quelle mesure une vallée ou un plateau joue

sur la massivité de la couverture qui peut être, elle-même, responsable d’un phénomène

d’effondrement brutal. Les questions auxquelles nous allons tenter de répondre sont donc les

suivantes :

− l’excavation de la vallée entraîne une perturbation du champ de contrainte dans le

massif mais jusqu’à quelle distance ? A partir de quelle distance se situe-t-on en

situation de plateau ?

− quelles sont les effets sur un massif hétérogène et discontinu, en termes de contraintes

et de déplacements au sein même d’une formation et au niveau des discontinuités

horizontales ?

− quelles seront les conséquences, dans le recouvrement, de la présence d’une

exploitation en profondeur ?

− quelle est l’influence de la présence d’une fracturation verticale dans le recouvrement ?

− et enfin comment traduire les déplacements et les contraintes observés dans la

couverture en termes de massivité ?

Néanmoins avant d’entreprendre toutes modélisations, il semble intéressant de mener une

étude bibliographique sur l’état de l’art de la connaissance de la répartition des contraintes

dans des milieux à topographie irrégulière (vallée ou colline) et d’en faire une synthèse.

Dans le document Effondrement et affaissement des mines de fer en Lorraine : rôle de la couverture et de la morphologie (Page 81-84)