Influence de l'hétérogénéité du massif rocheux sur le calcul des contraintes in situ

Parmi les diff´erentes techniques disponibles pour la mesure de contraintes dans les massifs rocheux, la technique du Doorstopper propose de nombreux avantages tant par la facilité de r´ealisation des mesures que par la capacit´e des mod`eles d'interpr´etation existant `a refl´eter le comportement des roches aux points de mesure. Se d´emarquant des autres, cette technique permet l'obtention du tenseur tridimensionnel des contraintes dans les zones tr`es fractur´ees ou ´etant le si`ege de pressions naturelles tr`es importantes. Bas´ee sur le principe de r´ecup´eration, cette technique consiste `a mesurer les d´eformations au fond d'un forage suite au relˆachement des contraintes y existant, relˆachement provoqu´e par le prolongement du forage. L'obtention du tenseur de contraintes tridimensionnel par la technique du Doorstopper requiert le forage de trois trous non parall`eles ainsi que la d´etermination des param`etres d'´elasticit´e du massif. Des am´eliorations r´ecentes ont permis de r´eduire le nombre de forages `a deux lorsque la m´ethode RPR est utilis´ee pour l'interpr´etation des mesures. Il existe deux approches sensiblement diff´erentes pour ´etablir le tenseur de contraintes tridimensionnel par la technique du Doorstopper, apr`es r´ecup´eration des d´eformations en fond des trous de forage : – soit en d´eterminant le tenseur de d´eformation 3D `a partir des tenseurs partiels de d´eformation, puis en ´etablissant le tenseur de contrainte 3D. Cette m´ethode, propos´ee par Gray et Toews, utilise des param`etres de d´eformabilit´e moyens ; – soit en d´eterminant le tenseur de contrainte 3D `a partir des tenseurs partiels de contrainte de pr´eforage aux points de mesure. Les param`etres de d´eformabilit´e de la roche propres `a chaque point de mesure sont utilis´es pour ´etablir les tenseurs partiels. La premi`ere approche est la plus utilis´ee dans le monde `a ce jour. Cependant, les hypoth`eses de travail, stipulant que le massif rocheux est homog`ene dans le volume concern´e par les mesures, tendent `a affaiblir ses r´esultats en milieu fortement h´et´erog`ene. La relation contraintes-d´eformations utilisant un seul couple de param`etres ´elastiques semble ˆetre le point faible de cette m´ethode. L'autre approche permet en revanche de rendre compte de l'h´et´erog´en´eit´e en associant `a chaque tenseur partiel de contrainte les caract´eristiques de la roche au point de mesure.

Abstract

Among the different measurements techniques which can be used to establish the state of stress in rock mass, the doorstopper's offers numerous advantages such as easy measurements realization or the ability of the interpretation models to reflect the rock behaviour at the measuring point. Distinguishing itself from the others, this technique enables to obtain the 3D stress tensor in highly fractured zones or in which natural pressure is very important. Overcoring stress measurements are based on the recovery principle which consists in measuring the deformations observed at the flat end of the borehole following the stress relief. Determining the in situ state of stress by the Doorstopper technique requires a minimum of three non parallel boreholes and the determination of elastic parameters of the rock mass. Recent improvements enable to reduce the number of boreholes to two when RPR method is used for measurements interpretation. There are two approaches roughly different to establish the stress tensor by the Doorstopper technique, after deformations recovery at the flat end of the borehole: – By determining the 3D deformation tensor from the partial deformation tensors, then by determining the 3D stress tensor. This Gray and Toews' method uses average deformability parameters; – By determining the 3D stress tensor from the partial stress tensors at the measuring points. Different rock deformability parameters are used to establish the partial tensors. The first approach is the most current used nowadays. However, the working hypothesis, which mean that the rock mass is homogeneous in the volume involved in measurements, tend to weaken results in heterogeneous rocks. The fact of using a single couple of elastic parameters in the stress-deformation relation seems to be the weak spot of the method. On the other hand, the second approach enables to take in consideration heterogeneity by associating with each partial stress tensor the rock characteristics at the measuring point.