This paper discusses the shear tests results performed on strata joints of samples of phyllite and quartzphyllite. The joint behaviour is evaluated from the roughness geometry assessed by the Moire method and from the compression and shear parameters assessed by mechanical tests.
Cette communication analyse les resultats d'essais de cisaillement effectues sur des joints de stratification dans des echantillons de phyllades et de quartzophyllades. Le comportement des joints est evalue d'après la rugosite caracterisee par la methode de Moire et a après les paramètres de compressibilite et de cisaillement determines par des essais mecaniques.
Dieser Artikel ist eine analyse vor Scherversuchsresultate, die auf Schichtungsfugen in Phylliten und Quartphylliten vorgenommen wurden. Das Verhalten der Fugen ist durch die mit der Moire Methode bestimmte Rauhigkeit und durch die mechanisch festgestellten Zusammendrueckbarkeit- und Scherenparameter gekennzeichnet.
Les resultats experimentaux decrits dans cette communication s'inscrivent dans le cadre d'une recherche fondamentale sur les mecanismes de deformation et de rupture des tunnels et des cavernes entreprise à l'Universite Libre de Bruxelles. En effet, le comportement de ce type d'ouvrage depend essentiellement des caracteristiques physiques et mecaniques du massif encaissant comme assemblage d'elements rocheux de forme, de volume et/ou de nature differents. Or, sous l'action des sollicitations imposes, la reponse mecanique du massif varie non seulement en fonction des proprietes du materiau rocheux mais surtout en en fonction de la nature et de la geometrie des discontinuites y presentes. Par consequent, le developpement d'un modèle de calcul comporte necessairement des elements theoriques ou experimentaux permettant d'evaluer le comportement des discontinuites - notamment leur resistance au cisaillement et leur compressibllite - et de l'integrer dans le calcul global des performances de l'ouvrage.
La recherche susmentionnee concernant particulièrement les ouvrages creuses en milieu anisotropique, l'ensemble des travaux experimentaux a porte principalement sur des roches metamorphiques stratifiees. Les essais de cisaillement dont on fait etat ci-après ont ete effectues sur des eprouvettes de phyllades (Ph) du Siegenien suparieur et des quartzophyllades (Qph) du Siegenien moyen preleves dans un dôme anticlinal decoupe par de nombreux joints et diaclases. Ces roches microgrenues, finement stratifies, de schistosite parallèle à la stratification, à teinte grise sombre, se distinguent par les difficultes particulières que l'on rencontre lors des travaux souterrains. Du point de vue petrographique, les phyllades et quartzophyllades se differencient par leur teneur en quartz. Ces dernières sont constituees à 70% de quartz tandis que les premières sont essentiellement des chlorites avec secondairement du quartz, du feldspath, de la pyrite et de la muscovite. Les eprouvettes ont ete choisies parmi les fragments des carottes presentant un joint naturel - en particulier, les joints de schistosite - dont le comportement est considere comme le plus significatif du point de vue experimental. Le diamètre des eprouvettes varie de 42mm (BX) à 72mm, les longueurs maximales des grands axes des joints pouvant atteindre 144mm (βmax ≈60°). Les essais ont toujours ete effectues sur des joints descelles, le descellement etant materialize, si necessaire, par percussion ou sciage des ponts de matière. La detection des joints etant parfois difficile - la schistosite se confondant souvent avec la stratification - les plans de faiblesse ont ete identifies à l'aide de mesures combinees de vitesse d'impulsion ultrasonore et de frequence de resonance longitudinale et transversale. Les caracteristiques physiques et mecaniques de la matrice intacte des roches etudiees sont resumees dans le tableau I ci-apres.
3.1. Essais de cisaillement.
Les essais ont ete effectues à l'aide d'un appareil de cisaillement plan (fig.1) similaire à celui mis au point par Krsmanovic et al (1964). L'eprouvette à essayer (10) est placee dans la boîte metallique fendue en son milieu de façon à ce que Ie plan du joint coïncide avec le plan theorique de cisaillement ĀĀ. L'eprouvette est fixee dans cette position en noyant les extremites, après la pose d'une armature, dans des blocs en beton de haute resistance (3 et 4). Le montage de l'ensemble boîte-blocs-eprouvette est maintenu cale dans les glissières verticales (8) pendant la manutention de façon à conserver intacte la configuration originale du joint. La partie superieure (a) de la boîte peut glisser sous l'action du verin (2), la partie inferieure (b) restant immobile par fixation au batis (c). La contrainte normale σn est appliquee en exerçant une force verticale à l'aide du verin (6) maintenu en place sur Ie plateau coulissant (9). Les deplacements verticaux de celui-ci sont absorbes au moyen du ressort etalonne (5) qui prend appui dans sa partie superieure sur un plateau à rotule (7).
