Pour comprendre l'origine de diverses structures cassantes apparaissant à l'extremite de defauts preexistants mobilises en cisaillement, on a realise des essais de mecanique de la rupture sur des eprouvettes de PMMA (Altuglas) et de roche (grès) contenant des defauts (entailles) obliques au chargement uniaxial, et biaxial (PMMA uniquement). Quelque soit l'inclinaison de l'entaille, la classique fissure branchee est toujours initiee perpendiculairement au plan tangent à son bord, alors que la distance racine de fissure-extremite de l'entaille s'accroît avec cette inclinaison. A plus forte contrainte on observe dans les deux materiaux l'apparition d'une bande de cisaillement plus ou moins dans Ie prolongement du defaut. En chargement biaxial cette structure est la seule à apparaitre, le developpement de la fissure branchee etant inhibe par le confinement lateral. Les consequences geologiques de ces observations sont examinees.
In order to understand the branching process from defects in geological conditions a set of rupture mechanics tests was carried out in PMMA (polymethylmethacrylate) and rock (low and high porosity sandstone) plates containing an oblique slot submitted to uniaxial and biaxial loading. The formation of the classical branch crack was observed in detail; it was shown (i) that the branching was always initiated perpendicularly to the local plane tangent to the slot edge at the branch crack root whatever the slot angle and (ii) that the branch crack root crack tip distance increased with the slot loading axis angle. At a high stress level both materials developed shear bands more or less in the prolongation of the slot; under biaxial loading (PMMA only) this shear band with associated en echelon cracks was alone present, the formation of the branch crack being inhibited by the lateral stress. The geological implications of these observations are examined
La presente note synthetise le resultat d'un certain nombre de travaux experimentaux interdisciplinaires (tectonique cassante et mecanique de la rupture) realisees pour l'essentiel dans le but de comprendre les mecanismes de nucleation et d'extension des failles a partir de defauts preexistants dans l'ecorce. En effet dans la croûte superficielle cassante l'observation d'un très grand nombre de structures et de microstructures liees aux failles d'echelles variees (miroirs de failles montrant des figures liees à la friction, zones de de terminaison ou d'amortissement) nous ont convaincus que leur formation correspond le plus souvent à la reutilisation cisaillante de joints preexistants notamment des diaclases. Ce fait d'observation n'etait pas present à l'esprit des experimentateurs de mecanique des roches, qui ont cherche à expliquer l'origine des failles essentiellement par des essais de neorupture sur echantillons intacts (Paterson 1978) aussi homogènes que possible, c'est-à-dire dans des conditions non rapresantatives de l'ecorce. Il en resulte que les donnees structurales et microstructurales correspondantes sont rarement exploitables pour interpreter des structures des failles naturelles.
Des recherches recentes (Rispoli 1981, Liu 1983, Segall & Pollard 1983, Granier 1985, Etchecopar & al. 1986, Petit 1987) ont souligne le rôle des defauts preexistants dans la propagation des failles naturelles. Cette propagation, pourvu qu'elle soit limitee, se traduit par l'apparition à la peripherie d'une surface (dont on n'aperçoit en general que la trace à l'affleurement) de deux types de structures, les unes etant en connexion directe avec le defaut (Figure 1abc), parmi lesquelles l'une des plus decrites est la "queue de cheval" (Figure 1c), les autres correspondant à des fractures non connectees disposees en un système d'echelons dont l'axe prolonge le defaut (Figure 1d).
