Géomécanique

Définitions

La géomécanique

Elle regroupe la mécanique des roches et la mécanique des sols.
Elle a pour but le calcul et la construction des ouvrages au rocher :

• Pentes naturelles, falaises, tunnels, fondations
• Exploitation pétrolière, stockages

 

Qu’est ce qu’un sol ?

• Roche altérée, dépôt récent, sol artificiel compacté, terrain meuble
• Un sol est superficiel, les contraintes naturelles y sont faibles
• Propriétés mécaniques faibles : déformations permanentes
• Souvent présence de nappe aquifère
• Milieu continu à l’échelle de l’ouvrage

 

Qu’est ce qu’une roche ?

• Matériau plus résistant
• Matériau anisotrope (propriétés différentes selon les directions de l’espace)
• Souvent fracturée
• Contraintes naturelles élevées et inconnues
• Les couplages interviennent (hydraulique, mécanique…)
• Diversité des échelles :

Force, contrainte et déformation

Force (unité : Newton, symbole N)

 

Déplacement et déformation

 

Contrainte (unité : Pascal, symbole Pa)

Ensemble des forces affectant un corps matériel et tendant à le déformer. On peut l’assimiler à une pression orientée.

État de contrainte

Un état de contrainte est défini par les valeurs des 3 contraintes principales (perpendiculaires) et les 3 angles par rapport au repère x,y,z (voir Force, contrainte et déformation).
Si une des contraintes principales est verticale alors les 2 autres sont horizontales; c’est le cas dans la région de Bure.

Origine de l’état de contrainte actuel dans les terrains :

• Gravité
• Tectonique actuelle et ancienne
• Erosion, hétérogénéités de la roche

En terrain horizontal, sans tectonique active, la contrainte s1 est souvent verticale et égale au poids des terrains ; s2 et s3 sont donc horizontales, souvent anisotropes (c’est-à-dire d’ « intensités » différentes) et toujours inconnues.

Une évidence de contraintes anisotropes : l’ovalisation des forages. Si un forage a sa direction confondue avec celle d’une contrainte principale (ex. verticale : s1), l’ovalisation de la section forée indique une anisotropie des contraintes horizontales (c’est le cas à Bure).

Dans laboratoire souterrain de Bure, en complément des mesures expérimentales réalisées sur des échantillons (carottes prélevées lors des forages) en laboratoire, des études doivent être menées in situ afin de tester l’influence des paramètres thermo–hydro-mécaniques (THM), voire chimiques (C), sur les propriétés des argilites du Callovo-Oxfordien.

Quatre phases peuvent être identifiées dans la vie d’un stockage souterrain :

Phase 0 : état initial (avant toute perturbation externe) -> état d’équilibre;

Phase 1 : travaux d’excavation -> couplages H–M (excavation > variation de l’état de contrainte > zone perturbée; ventilation de galeries);

Phase 2 : exploitation du site -> couplages T–H–M (déchets exothermiques);

Phase 3 : Post exploitation -> décroissance thermique, long terme -> couplages T–H–M-C