la caractérisation structurale des massifs rocheux
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Pierre Pothérat – Journées sur les discontinuités et joints dans les massifs rocheux – ENPC 24 mai 2007
La caractérisation structurale des massifs rocheux
Pierre Pothérat
CETE de Lyon
Groupe mécanique des Roches
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La caractérisation structurale des massifs rocheux
Recommandations:
Avant de bâtir un modèle de comportement d’un versant rocheux instable il importe d’en étudier la structure;
La connaissance de la structure passe par deux étapes:La bibliographie + la photo-interprétationLes levés de terrain
En utilisant les projections stéréographiques il est possible mettre en évidence des structures non visibles sur le terrain
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La caractérisation structurale des massifs rocheux
Etude de cas:
Le versant instable de Séchilienne (38)
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Le versant instable de Séchilienne
Situation géographique
Séchilienne
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Le versant instable de Séchilienne
Vue depuis la station de surveillance de Mont Falcon
Affaissement du Mont Sec
Faille N. 20°
Pli sommital Faille N. 140°
Le couloir des « Ruines »
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Le versant instable de Séchilienne
Le cadre géologique
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Le versant instable de Séchilienne
coupe E-W dans le massif de Belledonne
W E
Coupe du massif de Belledonne par la vallée de la Romanche (entre Vizille et Rochetaillée)
SéchilienneLe Péage de Vizille Rochetaillée
Série satinée
Rameau externe Rameau interne de Belledonne
Amphibolites
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Le versant instable de Séchilienne
La carte géologique en 1990
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Le versant instable de Séchilienne
Coupe transversale des « Ruines » de Séchilienne (1990)
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Le versant instable de Séchilienne
La photo-interprétation
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Le versant instable de Séchilienne
Couloir des « Ruines »
Affaissement sommital
« synclinal médian »
Bassin losangique « pull apart »
Faille de la Romanche
amphibolites
Série Satinée
Vue aérienne générale (Photo IGN, 1993)
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Le versant instable de Séchilienne
Sillon de la Grande Combe
Couloir des « Ruines »
Fractures à regard amont
Bordure elliptique de l’affaissement sommital
Fracture N 140° du sommet des « Ruines »
Vue aérienne du « Mont Sec » (Photo Sintégra, 1986)
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Le versant instable de Séchilienne
Esquisse structurale
(Les lettres entourées d’un cercle désignent des panneaux à cinématique variable)
La Romanche
Les « Ruines
»FR
Photo-interprétation
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Photo-interprétation
Affaissement sommital
Fractures à disposition radiale (en rouge)et concentrique (en vert)
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Poinçonnement vertical
Failles rayonnantes et concentriques:
Intrusion
Failles rayonnantes:diapir sous-jacent
Z
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Le versant instable de Séchilienne
Relations spatiales entre le cortège filonien de Séchilienne
et l’affaissement sommital du Mont Sec
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Le versant instable de Séchilienne
filons Fractures radiales et concentriques associées à la mise en place du cortège filonien
Bombement du massif encaissant ?
fracturation en « cone sheet » par poinçonnement vertical (magma)
Modèle de genèse des fractures radiales et concentriques par poussée verticale associée à la mise en place d’un champ filonien
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Le versant instable de Séchilienne
Esquisse structurale
(Les lettres entourées d’un cercle désignent des panneaux à cinématique variable)
La Romanche
Les « Ruines
»FR
Les lanières (N 70)
Photo-interprétation
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Le versant instable de Séchilienne
Vue aérienne du couloir des ruines
Les lanières
La zone active - Les lanières
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Le versant instable de Séchilienne
Vue du sommet des
ruines
Faille N 140
Les lanières
Faille bordière ouest
La zone active - Les lanières
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Le versant instable de Séchilienne
Basculement vers la vallée
Zone d’ouvertureen V Section des
lanières au sommet des
ruines
La zone active - Les lanières
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Le versant instable de Séchilienne
Section des lanières en
partie médiane des ruines
La zone active - Les lanières
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Le versant instable de Séchilienne
L’héritage structural
(Les différentes phases tectoniques)
Les données de terrain
Les levés en galeries
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Les données de terrain
Les phases de déformation 1 et 2
D1: plissement des quartz d’exudation synschisteux
D2: verticalisation des plis synschisteux
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Les données de terrain
Plis P3 en genou, à vergence nord, axe N 60/70
La phase de déformation 3 (hercynienne)
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Pli P4
Système de décrochements conjuguésPli P4 ,
d’axe N 0 à N 20, penté 20° N
La phase de déformation 4 (tardi hercynienne)
Les données de terrain
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Les données de terrain
La phase de déformation 5 (alpine)
Pli d’entraînement en éventail sur décrochement
dextre N140°
Pli d’entraînement sur décrochement senestre
N20°
Système de décrochements conjugués
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Les données de terrain
Relations entre les plans de chevauchement alpins et les anastomoses
Anastomoses dans la galerie de reconnaissance
Interprétation structurale
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Les données de terrain
Vue aérienne du versant de Séchilienne
Interprétation structurale
Le bassin losangique de Séchilienne
Faille de la Romanche
Synclinal médian
ouverture
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Les levés en galeries
G 900
G 710
G 585
Plan de position des galeries
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Les levés en galeries
Direction N 110 –pendage 10 à 30° N
Diagramme de densité des fractures(galerie de mine 585)
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Les levés en galeriesDirection N 110 –pendage 10 à 20°S(basculement vers la vallée)
diagramme de densité des poles de fractures(galerie de mine 710 )
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Les levés en galeries
Axe du pli
Trace cyclographique d’un pli
Il existe bien un pli au sommet du Mont Sec !!
diagramme de densité des poles de plans de fractures et de foliation (galerie de mine 900 )
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Le versant instable de Séchilienne
Galerie de mine (900m)
Le pli sommital du Mont Sec (vue d’hélicoptère, 1998)
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Le versant instable de Séchilienne
Coupe interprétative passant par le centre de l’affaissement du Mont Sec et montrant l’effet de coin
Corps granitoïde
Décompression du massif
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Le versant instable de Séchilienne
Le modèle de comportement
Le choix des discontinuités dans le maillage:
- Les fractures N 110 (diaclases)
- Les fractures N 60-70 (lanières) associées au pli sommital du Mont Sec
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Le versant instable de Séchilienne
Le modèle de comportement
EF = 5GPa
EB= 10 Gpa
γ= 25KN/m3
φ (blocs) = 20°
φ(failles) = 10°
j coh = 10kPa
j tens = 1kPa
Modèle du versant de Séchilienne prenant en compte les différentes familles de discontinuités avec localisation des repères de déplacement (P. Alfonsi, LCPC)
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Le mouvement de versant de Séchilienne (Isère)
Iso déplacements verticaux dans le massif partiellement fracturé
(P. Alfonsi, LCPC)
Le modèle de comportement
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Conclusions
Les schémas structuraux et les projections stéréographiques ont permis de mettre en évidence:Un grand pli sommital
le basculement (fauchage) des discontinuités de direction N 110
Les principales structures et discontinuités impliquées dans le mouvement de versant sont:
Le grand pli sommital du Mont Sec,Le champ filonien et les fractures associées,Les décrochements conjugués N20° dextres et N140° sénestres
Les discontinuités utilisées pour le maillage du modèle de comportement du massif sont les suivantes:diaclases de direction N110
discontinuités de direction N60-70 (lanières)
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Je vous remercie