Approche continue-discrète appliquée au comportement en cisaillement d'un joint rocheux

Abstract

Le cisaillement de deux surfaces lisses est décrit par un phénomène simple : le glissement. Ce comportement est très bien modélisé par le critère de Coulomb. Cependant, lorsque deux volumes sont cisaillés au niveau de leur surface rugueuse, le glissement se combine à de l'endommagement mécanique. Des méthodes de calcul déterminant la résistance au cisaillement existent comme le critère de Barton où la rugosité et la résistance du matériau sont prises en compte par deux paramètres. Ces méthodes peuvent être utilisées pour modéliser le comportement au cisaillement de joints. Ces modèles peuvent être linéaires ou non, et tenir compte de l'endommagement mécanique des aspérités ou non. Ces critères ou ces modèles considèrent la rugosité comme un paramètre moyenné sur toute la surface et non comme une géométrique variable influençant le comportement du joint localement. Ainsi, ils ne représentent pas le comportement réel du joint en cisaillement. Afin de prendre en compte l'effet local de la rugosité, le modèle développé sous le code de calcul aux éléments finis Cast3M, modélise le joint au travers d'un maillage se basant sur des surfaces réelles numérisées. Ces données proviennent d'une campagne d'essais de cisaillement direct réalisée à l'Université de Sherbrooke, Québec. Les deux surfaces maillées engendrent deux volumes sur lesquels on applique les conditions aux limites adéquates pour réaliser le cisaillement. Un modèle continu d'endommagement unilatéral couplé à la plasticité permet le calcul de l'état de contraintes dans les volumes et la détermination des résultantes sur chaque facette des surfaces de contact. Un modèle de glissement de type Coulomb est simultanément appliqué à ces facettes pour gérer le glissement de manière locale. Ce travail présente les premiers résultats obtenus par ce modèle de cisaillement couplant un endommagement continu à un glissement local, permettant d'observer l'influence des aspérités et plus particulièrement de leur emboîtement