Modelisation de l'interaction sol-structure lors de l'occurence d'un fontis(cas de la cité Musonoi)

Résumé

L’effondrement du sol en surface ,causé par la délinquance souterraine progressive des terrains porteurs est une rupture localisées, d’où dans notre cas suite aux travaux en souterrain qui ont provoqué ce phénomène, c’est ainsi notre étude sera assimilée à un modèle physique ,puis à un modèle numérique et la méthode d’exploitation qui fera référence à des cavités souterraines, qui sera
représentée et inspirée d’un cas réel ,la réalisation du fontis choisi sera orientée vers une cavité de petites dimensions sous un recouvrement faible ,afin d’envisager un modèle réduit à une échelle géométrique raisonnable ,ainsi les propriétés seront inconnues ,elles seront obtenues à partir des données de l’entreprise ,puis vérifier au laboratoire sur base de différents essais de la mécanique des roches ,à savoir la mine de Kamoto est exploitée par des galeries de 5 fois 6 mètres et des chambres de 6 fois 12 mètres.
La réalisation de ce fontis est remaniée à l’étude des mouvements des terrains ; ainsi que leurs caractéristiques, dans ce cas, on voit la répartition des charges selon milieu et leur comportement, ces mouvements à des risques sur la population et créera des dommages néfastes sur le plan du développement .
Les effondrements et les affaissements que subissent certains bâtiments peuvent provenir des travaux d’exploitation et généralement lors de l’exploitation en souterraine, qui créent des cavités. Ceci provoque une remontée des vides en surface conséquent à des mouvements de terrains plus ou moins importants. La ligne à suivre est donc l’étude de l’apparition d’un fontis depuis la dégradation des cavités jusqu’ à l’impact des mouvements de terrains en surface sur les bâtis de type habitation. L’effondrement d’une cavité souterraine engendre la déconsolidation des niveaux supérieurs des terrains de recouvrement ; ces mécanismes peuvent provoquer des phénomènes qui créent en surface deux types d’action ; un affaissement ou un fontis. Ces actions peuvent provoquer au sol de graves dommages aux structures existantes et aux infrastructures en surface ; aussi, mettre en péril la sécurité du personnel. Ainsi la mine de Kamoto, par ses méthodes d’exploitation crée des dégâts sur la cité de Musonoi. Il nous sera important de mener des études bien approfondies sur l’interaction sol- structure lors de la réalisation d’un fontis, ainsi les objectifs de notre recherche vont s’articuler sur l’aspect théorique, que nous mettrons sous deux aspect le premier fera appel à une étude bibliographique et qui prendra comme la ligne à suivre, le phénomène de fontis ; la caractérisation des terrains et le modèle de comportement et enfin les mouvements des terrains. Pour la seconde partie, qui sera pratiqué sur l’articulation suivante, les caractéristiques du lieu d’investigation ; l’approche expérimentale et enfin la modélisation de la remontée de fontis en présence des maisons, c’est ainsi les problèmes d’instabilité des terrains sont complexes et les équations, qui lient les paramètres des sols sont généralement irréversibles et non linéaires, en plus des incertitudes sur ces paramètres, les mouvements de terrains créent des effets des dégradations sur certaines entités, aussi les affaissements de terrains de grandes ampleurs résultent de l’effondrement des cavités souterraines issues des activités industrielles humaines(mines souterraine ou encore dans des carrières souterraine), ou formée naturellement par la circulation d’eau dans des massifs des roches solubles (calcaire ou gypse).Le risque encourue est le croisement de l’aléa (phénomène naturel dangereux ; l’apparition du fontis) et des enjeux (les enjeux peuvent êtres humains ; économiques ou environnementaux). L’aléa doit être défini par une intensité, une occurrence spatiale et temporelle. Cette intensité traduit l’importance d’un phénomène par des risques qui sont considérés comme une mesure de la situation dangereuse résultant de la confrontation de l’aléa et des enjeux. Cette mesure s’exprime souvent en terme de gravite et de probabilité, les mouvements de la surface que subissent les ouvrages débutent par le fond d’où , il est important de procéder par une analyse de la stabilité du toit lors de l’exploitation en souterrain par les modèles des plaques, qui reflètent souvent bien la réalité ,c’est alors un compromis doit être trouver entre un modèle de poutre simple et un modèle de poutre encastrée ,qui l’épaisseur critique du premier banc peut être calculée en fonction de la portée maximale entre pilier selon les deux modèles classiques , pour avoir une distribution des efforts dans le toit et dans le voisinage d’une galerie et tous ces éléments compte d’une application analytique, qui a des limites suite à la vieillissement et à la fatigue de la roche avec le temps .
Le fontis crée l’instabilité, car il peut se produire au-dessus de n’importe quel vide souterrain, quel que soit son origine et la dépression des terrains de recouvrement et peut se manifester par un léger affaissement ou des fissurations, il apparait généralement par une liaison de la diminution de la résistance mécanique du toit immédiat, les différentes méthodes de prédiction du risque existent dont les méthodes empiriques ; les méthodes analytiques et les méthodes numérique. Si le développement d’une chute de toit et la propagation d’une montée de voute vers la surface sont des phénomènes généralement lents, qui peuvent se développer durant plusieurs années, l’apparition du cratère en surface se fait d’une manière soudaine, ce qui rend le phénomène potentiellement dangereux pour les personnes et les biens situées dans son emprise.
Le sol considéré comme un matériau, peut sembler moins intéressant, mais sa nature diversifie, ses propriétés et son comportement ; aussi un agrégat des grains minéraux pouvant être séparés sous l’effet d’actions mécanique relativement faible, on l’utilise comme support de fondations de structures, ce qui présentent des sensibilités différentes en fonction des mouvements que le sol serait amenée à lui transmettre. Les différents comportements possibles d’un bâtiment vis-à-vis des mouvements et qui engendre ce phénomène, sont des déplacements verticaux et horizontaux, ainsi que leurs dérivés, la pente ; la déformation horizontale et la courbure. Pour le cas des fontis, les études concernant la prévision des mouvements de terrains lors l’occurrence sont plus réduites. En effet, la problématique des fontis se porte plus souvent sur la caractérisation de la stabilité des cavités concernées, que sur la prévision des mouvements en surface, notre travail sera composé des chapitres suivant :
Chap. I : les généralités sur la cité de Musonoi et la mine souterraine de Kamoto ;
Chap. II : le phénomène de Fontis et l’estimation de la hauteur de la remontée de la cloche d’effondrement ;
Chap. III : Interaction sol-structure ;
Chap. IV : Modélisation de la remontée de Fontis en présence des maisons d’habitation.