PRESTATION : Cartographie-SIG & modélisation 3D

Modélisation numérique en géomécanique

Modelisation-des-contraintes-galeries-minieres
Pour anticiper, prévenir, comprendre et expliquer le comportement, le vieillissement ou la dégradation accidentelle des ouvrages (cavités souterraines, fronts rocheux, …) ou des structures géotechniques dont vous avez la responsabilité, les experts de l’INERIS mettent en œuvre les outils numériques les plus modernes pour modéliser ces phénomènes.

Principe et objectifs :

La modélisation numérique en géomécanique est un outil performant qui permet de reproduire par le calcul les principaux phénomènes physiques du comportement d’un milieu réel. Cet outil s’appuie sur des relations (modèles de comportement) qui relient les contraintes qui règnent dans les sols (ou les roches), aux déformations qu’elles lui font subir. Ces modèles peuvent être simples (élastique) ou complexes (thermo-Hydro-viscoplastique couplé) et intégrer des paramètres variés :

  • diversité de nature des matériaux,
  • géométrie complexe des ouvrages et des terrains,
  • comportement généralement non linéaire des matériaux (déformations irréversibles).

La modélisation numérique est de ce fait un outil très utile à l’analyse du comportement et de la dégradation potentielle d’ouvrages et de structures géotechniques et géomécaniques anthropiques (mines, carrières, tunnels, centres de stockage, …) ou naturelles (cavités de dissolution, karsts, front rocheux, …). Elle permet d’éclairer les choix, techniques et financiers, des projets liés à ces structures à toutes les phases d’élaboration, de réalisation et de fin de vie.

Applications :

Elles sont multiples et concernent notamment les cavités, les fronts rocheux, les ouvrages d’art (talus, digues, barrages), de stockages souterrains (hydrocarbures, déchets, CO2) ou des structures en interaction directe avec le sol :

  • Les ouvrages souterrains :
    • dimensionnement (2D / 3D),
    • évaluation des risques d’instabilité (toit, piliers, parements),
    • diagnostics de stabilité,
    • définition de mesures de mise en sécurité des personnes et des biens (boulonnage,
      remblaiement, …).
Modélisation fontis
Propagation d’un fontis au toit d’une cavité souterraine vers la surface
  • Les ouvrages hydrauliques (barrages, digues, …) :
    • dimensionnement,
    • stabilité,
    • confortement,
    • comportement à long terme.
       
  • Les pentes et fronts rocheux :
    • évaluation du risque d’instabilité,
    • préconisations pour le dimensionnement (2D / 3D)
    • élaboration de mode de soutènement et de renforcement.
Rupture circulaire d'un front de carrière à ciel ouvert
Rupture circulaire d'un front de carrière à ciel ouvert
Exemple de modélisation d'un ouvrage souterrain complexe

Exemple de modélisation d'un ouvrage souterrain complexe

  • Les effets des vides souterrains sur la surface:
    • cartographie et hiérarchisation des zones à risque de mouvements de terrain en surface
       
  • Interactions sol-structure (phénomène de retrait/gonflement, d’affaissements ou d’effondrements)
     
  • Les sites de stockages (gaz, hydrocarbures, déchets, cavités salines) :
    • aide au dimensionnement
    • analyse et prévision du comportement à long terme des sites de stockages,
    • approche couplée thermo-hydro-mécanique. 

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