Modélisation numérique du comportement mécanique d'une excavation à grande profondeur à l'aide d'une loi d'écrouissage tenant compte des effets du temps – application à la mine Westwood

La conception des mines profondes requiert une prise en considération d'éléments souvent négligés relativement au comportement de la roche et des massifs rocheux à plus faible profondeur. Un des problèmes rencontrés est la convergence des parois dans le temps plus communément appelée terrain poussant. Très souvent, ce phénomène est observé dans des massifs rocheux de mauvaise qualité situé à grande profondeur. Ce phénomène est observé dans de nombreuses mines au Québec dont la géologie est caractérisée par la présence d'une foliation. L'approche usuelle de conception des ouvrages souterrains repose sur des relations empiriques qui atteignent leurs limites dans cette situation. L'alternative est la conception assistée par ordinateur. Néanmoins, le terrain poussant n'est pas bien compris pour les massifs de roches dures à grandes profondeur. Les modèles disponibles dans la littérature sont complexes et ne sont pas adaptés aux conditions de terrain observées dans le cas étudié. C'est le cas de la mine Westwood de l'entreprise IAMGOLD, situé en Abitibi-Témiscamingue dans le nord-ouest du Québec. Le terrain poussant de la mine Westwood est associé à une schistosité orientée Est-Ouest plus ou moins dense et présente dans tout le massif rocheux. L'approche proposée dans ce mémoire est une approche par modélisation numérique basée sur un modèle de résistance intégrant un écrouissage négatif pour émuler la convergence des parois dans le temps. En effet, l'hypothèse principale de ce modèle est la dégradation différée dans le temps. Le modèle établi propose une corrélation entre le temps d'ouverture de l'excavation et les paramètres d'un modèle de résistance Ubiquitous Joints dans le logiciel FLAC2D permettant d'intégrer le comportement anisotrope observé sur le terrain. Ce modèle est calibré sur une excavation minière instrumentée subissant ce phénomène

Abstract

The design of deep mines requires consideration of often-neglected aspects of the behavior of rock and shallower rock masses. One of the complications encountered is the closing of the walls in time more commonly called squeezing rock. Often, this occurrence is notice in poor quality rock mass at great depth. This phenomenon is experience in many mines in Quebec whose geology show the presence of a foliation. The usual approach to designing underground excavation is based on empirical relationships that reach their limits in this situation. The alternative design approach is computer-assisted. Nevertheless, the squeezing rock is not well understood for hard rock at great depth. The comprehensive models available in the literature are complex and are not adapted to the field conditions observed in the case studied. This is the case of the Westwood mine of IAMGOLD, located in Abitibi-Témiscamingue in northwestern Quebec. The squeezing rock of Westwood Mine is associated with a more or less dense East-West schistosity/foliation throughout the rock mass. The approach proposed in this thesis is a numerical modeling approach based on a resistance model integrating a negative hardening to emulate the convergence of the walls in time. The main hypothesis of this model is delayed degradation of the rock mass. The established model proposes a correlation between the opening time of the excavation and the parameters of a Ubiquitous Joints resistance model in the FLAC2D software allowing the integration of the anisotropic behavior observed in the field. This model is calibrated on an instrumented mining excavation undergoing this phenomenon.