Slope Design and Implementation in Open Pit Mines: Geological and Geomechanical Approach

International audienceSlopes in open pit mines must be considered as geotechnical structures. Therefore their design and implementation must be conducted with all consideration including technical, economical, environmental and safety issues. But these structures are above all natural geological and geomechanical features and the geological structures as well as the petrographical nature of the rock material control the deformation and failure mechanisms. It is therefore important to implement a well-defined methodology which should be conducted according to the following phases: 1) rock mass characterization derived from the acquisition and analysis of geological and geomechanical data; 2) determination of the potential mechanisms of deformation and failure, and their numerical modelling; 3) slope design and definition of reinforcement and monitoring methods. This paper presents various available techniques and tools to achieve these successive phases and illustrate their implementation and also limitations through case studies of slope design in open pit mines

Conception géomécanique de talus de mines à ciel ouvert

20 pagesInternational audienceRÉSUMÉ. Cet article présente les principes de base du dimensionnement des talus miniers relatifs à la création d'un modèle géotechnique, aux calculs de la stabilité, aux méthodes de confortement et de surveillance. L'article souligne les principales difficultés du dimensionnement des talus de mines à ciel ouvert, et finalement présente les principaux défis auxquels devront s'attaquer les géomécaniciens miniers pour optimiser le processus de conceptions de ces pentes. ABSTRACT. This paper presents mine slope design principles for geotechnical modeling, slope stability assessment, slope stabilization and monitoring. The paper also addresses the most common challenges associated with mine slope design and finally suggests issues that should be tackled by the mining geomechanicians to optimize the mine slope design process

PRISE EN COMPTE DES DISCONTINUITES DANS L'ELABORATION D'UN MODELE MECANIQUE DE MASSIF ROCHEUX. APPLICATION AU CREUSEMENT DE L'ECLUSE A BATEAUX DU BARRAGE DES TROIS GORGES (CHINE)

International audienceCet article est relatif à l'analyse de la stabilité et à l'évaluation des déformations à long terme des parois de l'écluse à bateaux du barrage des Trois Gorges en Chine. Dans un premier temps, une étude détaillée de stabilité a été réalisée avec le logiciel DEGRÉS (EMP-Centre de Géosciences) en prenant en compte les différentes caractéristiques géométriques et géologiques du massif rocheux et ses paramètres géomécaniques et hydrogéologiques. Les volumes potentiellement instables et les coefficients de sécurité correspondants ont ainsi pu être calculés conduisant à des recommandations sur le drainage et les renforcements mécaniques. Dans un second temps, une méthodologie spécifique a été mise en œuvre pour analyser le comportement mécanique du massif rocheux en réponse à l'excavation, et surtout évaluer les déplacements à long terme plusieurs années après la fin de l'excavation. Elle est basée sur la comparaison de résultats de calculs obtenus avec le logiciel FLAC (Itasca) et de données d'instrumentation obtenues alors que les travaux d'excavation de l'écluse à bateaux permanente progressaient. Plusieurs modèles de comportement, relevant en partie des techniques d'homogénéisation, mais intégrant les éléments structuraux majeurs ont ainsi été progressivement mis au point et confrontés aux données de l'instrumentation. Par ailleurs, la référence à des travaux de même nature précédemment réalisés dans le même massif (pour une écluse à bateaux provisoire) a permis de disposer de données relatives à des comportements fonction du temps, sur quelques années, et de caler des paramètres de viscosité. En conséquence, le modèle élaboré a permis de simuler numériquement l'évolution au cours du temps des déformations à long terme de l'écluse à bateaux permanente, ouvrage de près de 160 m de profondeur dans sa section la plus profonde

Tunnels anciens en contexte de versant instable - Mécanismes d'instabilités et pathologies des ouvrages - Le cas du tunnel de l'Encombrouze (France).

sous presseNational audienceLes rétro-analyses de tunnels anciens en contexte de versants instables ont conduit à considérer différentes situations de tunnels entrant dans un versant : tunnel transversal au versant, oblique par rapport à celui-ci, ou le longeant sous une faible couverture. Les pathologies identifiées dans la structure de l'ouvrage varient en fonction de ces situations. Cette recherche s'intéresse à différents mécanismes d'instabilités de versant, particulièrement aux processus de fluage ainsi qu'aux désordres affectant la structure de tunnels traversant ces versants. L'analyse de la Zone d'Influence Géotechnique (ZIG) de ces ouvrages en situation de versant est un point important de cette recherche. L'étude de cas présenté correspond au tunnel ferroviaire de l'Encombrouze situé au niveau de la demi-fenêtre de l'Argentière, échancrant un anticlinal de nappes, au Nord de l'Argentière-la-Bessée (05). Cet ouvrage ancien, maçonné, est sub-parallèle au versant et situé sous une faible couverture, situation commune de nombreux ouvrages anciens lorsque les méthodes de creusement ne permettaient pas de s'enfoncer profondément dans le massif. Le contexte géologique et structural, ainsi que l'histoire géomorphologique régionale sont bien caractérisés. Ils influencent fortement le comportement local du versant ainsi que celui de l'ouvrage en son sein. Après avoir présenté l'ouvrage et ses pathologies, les différents contextes géologique, géomorphologique, hydrogéologique et sismique sont abordés dans le but de mettre en évidence leurs influences relatives sur la cinétique des mouvements du versant. Plusieurs sections du tunnel sont considérées et les pathologies associées présentées. Celles-ci, hétérogènes le long du linéaire de l'ouvrage, évolutives avec des cinétiques différentes, ne peuvent être le seul résultat du vieillissement de la structure. Elles rendent compte aussi des interactions versant instable/tunnel. Enfin, cette recherche conclura sur les mécanismes prépondérants considérés comme moteurs principaux des instabilités locales, responsables des pathologies observées dans la structure de l'ouvrage

Estimation de la taille de l'instabilité potentielle d'un versant homogène sous sollicitations sismiques par des approches empiriques

International audienceLe séisme est connu comme une catastrophe naturelle particulièrement destructrice et meurtrière. En plus des effets directs spectaculaires bien connus, le séisme déclenche également des instabilités de versants. L'effet de site topographique peut aggraver encore ce phénomène par l'amplification du mouvement sismique au sommet des reliefs. Ce travail propose une méthode de calcul simple, sans recours à des simulations numériques, pour estimer la taille de la zone située près de surface topographique la plus affectée par l'amplification. Cette zone est considérée comme une zone de risque élevé pour le développement d'instabilité de versant. Sa connaissance est indispensable et importante, non seulement dans le domaine de la gestion des risques naturels mais aussi dans le domaine du génie civil. À partir d'études paramétriques portant sur des paramètres géomorphologiques et sismiques, les facteurs influençant la taille de la zone amplifiée sont déterminés. Ces études ont également permis de mettre en évidence le rôle de la fréquence adimensionnelle, rapport de la hauteur de versant à la longueur d'onde du signal sismique appliqué, dans l'évaluation de l'effet de site topographique. Un grand nombre de simulations numériques, en appliquant un signal sismique mono-fréquentiel de type sinusoïdal, est réalisé par la méthode des différences finies sous FLAC 2D. Les résultats obtenus ont permis de définir des relations empiriques pour estimer la hauteur, la largeur et l'aire de la zone d'amplification au sommet du versant. Ces approches empiriques ont également été utilisées dans le cas de signaux sismiques réels et ont donné des résultats proches de ceux obtenus par simulations numériques

Analyse de l'influence du creusement d'un tunnel au sein d'un versant instable subissant un mouvement gravitaire profond

National audienceLes rétro-analyses de tunnels anciens en contexte de versants instables ont conduit à considérer différentes situations de tunnels entrant dans un versant : tunnel transversal au versant, tunnel oblique par rapport à celui-ci, ou tunnel longeant le versant sous une faible couverture. Les pathologies identifiées dans la structure des ouvrages varient en fonction de ces situations. Cette recherche s'intéresse aux différents mécanismes d'instabilités de versant, particulièrement aux processus de fluage ainsi qu'aux désordres affectant la structure de tunnels traversant ces versants en les longeant. L'analyse de la Zone d'Influence Géotechnique (ZIG) de ces ouvrages en situation de versant est un point important de cette recherche. Au travers de simulations numériques, différents processus relatifs au vieillissement et à l'endommagement des structures des ouvrages ont été pris en compte. Il est possible de distinguer d'une part les facteurs associés aux conditions géologiques et géomorphologiques du versant et leurs évolutions dans le temps et d'autre part les facteurs correspondant aux méthodes de creusement et de construction du tunnel. L'influence des premiers facteurs sur la cinétique des mouvements et l'apparition des pathologies de l'ouvrage peut être mise en évidence en étudiant différents contextes géologiques, géomorphologiques, hydrogéologiques et sismiques. Cette étude s'intéresse à l'influence du fluage au sein du terrain encaissant comme critère aggravant les pathologies de l'ouvrage. Le creusement d'un tunnel favorise la déstabilisation du versant en provoquant un déconfinement plus ou moins important du massif encaissant suivant sa nature. Le fluage entraîne une augmentation des contraintes dans la structure et la convergence des parements au cours du temps. Au sein d'un versant, sujet au fluage et avec un tunnel proche de la surface, l'influence du fluage est mise en évidence par rapport à un modèle de base ne prenant pas en compte ce phénomène. Le fluage est un des moteurs de la déstabilisation du versant, conduisant à la localisation de bandes de cisaillement. Par ailleurs il influence le développement de pathologies dans la structure de l'ouvrage. En conclusion, des enseignements sur les méthodologies d'analyse de ces ouvrages et leur surveillance sont tirés

Rôle du paramètre "fréquence adimensionnelle" dans l'évaluation de l'effet de site topographique en cas de séisme

International audienceL'effet de site topographique correspond au phénomène où le mouvement sismique est amplifié au sommet des reliefs, lequel peut entraîner des dommages aux ouvrages voire des instabilités de versant. Cette étude vise à montrer la relation entre la fréquence adimensionnelle, qui est le rapport de la hauteur du versant (H) à la longueur d'onde sismique, avec l'effet de site topographique. Au travers de plusieurs simulations numériques, les résultats montrent que dans le cas où les versants ont une même valeur de le fréquence adimensionnelle et une même pente topographique, la distribution des masses amplifiées et non-amplifiées est alors similaire pour tous les cas, quels que soient la hauteur, les caractéristiques géologiques et le signal excité. Dans le domaine du génie civil, la connaissance de la zone affectée par l'amplification au niveau de la surface libre est importante et indispensable pour la conception des structures. Par ailleurs, ce travail apporte aussi une évaluation détaillée du rôle des autres facteurs géomorphologiques. Enfin, suite aux observations des résultats numériques, un autre intérêt de la fréquence adimensionnelle est de permettre une diminution de temps de calcul en réduisant les dimensions du modèle

Conception géomécanique des talus de mines à ciel ouvert

Cet article présente les principes de base du dimensionnement des talus miniers relatifs à la création d’un modèle géotechnique, aux calculs de la stabilité, aux méthodes de confortement et de surveillance. L’article souligne les principales difficultés du dimensionnement des talus de mines à ciel ouvert, et finalement présente les principaux défis auxquels devront s’attaquer les géomécaniciens miniers pour optimiser le processus de conceptions de ces pentesThis paper presents mine slope design principles for geotechnical modeling, slope stability assessment, slope stabilization and monitoring. The paper also addresses the most common challenges associated with mine slope design and finally suggests issues that should be tackled by the mining geomechanicians to optimize the mine slope design proces

Evaluation of topography site effect in slope stability under dynamic loading

International audienceThe slope topography site effect is a phenomenon in which the seismic ground motion is amplified at the crest of the slope. This effect can damage structures and can even cause slope instabilities. The aim of this study is to explore the impact of slope geomorphology parameters on topographic site effects. A dimensionless factor, the ratio of the slope height to the seismic wavelength is identified as a critical parameter. Numerical simulations resulting in the seismic response of a uniform slope in an elastic material to excitation of vertically propagating SV waves, allowed defining the effects of these parameters to amplification factors and extension of the affected zones. In civil engineering, the knowledge of zones which will experience amplified excitation is important and essential for the structural design. In particular, the vicinity of the crest is a zone frequently affected by strong amplifications, and in some cases, earthquake-induced landslides may occur. For this reason, graphs derived from the results of numerous numerical analyses, can be useful to predicting the maximum amplification factors, the area as well as the dimension of the amplified zone in the vicinity of the crest

Étude géotechnique du gisement de Tamgak (SOMAIR, Niger), stabilité des talus final du flanc ouest de la future fosse

Confidentie